基于“雙史”和“模型建構(gòu)”的“細(xì)胞”一課教學(xué)設(shè)計

黃建林

(浙江省杭州市文海實驗學(xué)校 杭州 310018)

1 教材分析及設(shè)計思路

“細(xì)胞”是浙教版科學(xué)七年級上冊第2章第2節(jié)的內(nèi)容，這節(jié)內(nèi)容將為深入學(xué)習(xí)生物學(xué)奠定基礎(chǔ)知識，例如： 細(xì)胞膜知識是學(xué)習(xí)水分代謝、光合作用及呼吸作用及動物新陳代謝的基礎(chǔ)。細(xì)胞的部分內(nèi)容在小學(xué)科學(xué)六年級已有所涉及，但因未涉及細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的相關(guān)概念，對學(xué)生的理解來說有一定難度。本節(jié)課以科學(xué)和技術(shù)發(fā)展歷史為主線，并通過模型建構(gòu)，來突破本節(jié)課的教學(xué)難點。

2 教學(xué)目標(biāo)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下的教學(xué)目標(biāo)：

(1) 認(rèn)識細(xì)胞是生命活動的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，初步形成“結(jié)構(gòu)與功能觀”。

(2) 通過模型建構(gòu)及重溫科學(xué)家的探究過程，培養(yǎng)觀察獲取信息的能力、解決問題的能力，體會透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)觀念。

(3) 通過細(xì)胞發(fā)現(xiàn)史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)發(fā)展往往需要付出幾代人的共同努力，是一個長期的過程，培養(yǎng)尊重科學(xué)、崇尚科學(xué)的社會責(zé)任。

3 教學(xué)過程

3.1 呈現(xiàn)圖片，導(dǎo)入新課 教師首先呈現(xiàn)顯微鏡下的變形蟲、藍(lán)藻、食鹽顆粒等圖片，并設(shè)問： 這些圖中呈現(xiàn)的都是細(xì)胞嗎？在學(xué)生不同觀點的回答中，教師提出： 希望通過“細(xì)胞”這節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家拿出相應(yīng)的證據(jù)來證明自己的觀點。

設(shè)計意圖： 通過圖片喚醒學(xué)生的前概念，通過任務(wù)驅(qū)動激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)積極性，要求通過自行尋找證據(jù)解開疑惑，培養(yǎng)學(xué)生的實證意識。

3.2 重溫探究之路，觀察軟木細(xì)胞 首先要求學(xué)生用肉眼觀察軟木細(xì)胞，統(tǒng)一學(xué)生的認(rèn)知，即肉眼看不到細(xì)胞。進(jìn)而教師提問： 這說明了細(xì)胞的什么特點？你會用桌上的放大鏡去觀察軟木細(xì)胞嗎？當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)用放大鏡無法觀察到細(xì)胞后，教師繼續(xù)追問： 能否通過改進(jìn)放大鏡使我們看得到細(xì)胞呢？個別學(xué)生提出： 把兩個放大鏡組合起來觀察。教師鼓勵學(xué)生采用這種方法嘗試觀察，并適時指出： 1665年英國科學(xué)家胡克就是把兩塊放大鏡進(jìn)行一定的疊加制成了復(fù)式顯微鏡，并用它觀察到了PPT上的這幅圖，這時教師把自制的軟木切片用數(shù)碼顯微鏡投射到屏幕上并指出： 當(dāng)時胡克把這些小室命名為“細(xì)胞”。同時，教師對屏幕上呈現(xiàn)的蜂窩狀小孔進(jìn)行強調(diào)： 實際上，當(dāng)時胡克發(fā)現(xiàn)的僅是死亡植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。

設(shè)計意圖： 通過用肉眼觀察過渡到借助工具觀察，最后到改進(jìn)工具觀察，該過程可使學(xué)生感受科學(xué)家的科學(xué)思維過程，同時形成科學(xué)、技術(shù)兩者相互促進(jìn)、共同發(fā)展的社會發(fā)展觀。通過強調(diào)胡克發(fā)現(xiàn)的僅是死亡的植物細(xì)胞壁，激發(fā)學(xué)生想了解真實細(xì)胞的興趣。

3.3 建構(gòu)細(xì)胞模型，理解結(jié)構(gòu)功能 教師再現(xiàn)胡克發(fā)現(xiàn)細(xì)胞后的近200年間科學(xué)家用顯微鏡觀察和研究了各種各樣的生物的場景，并請學(xué)生一起來看各種動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的顯微圖片(包括： 動物的精子細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞及植物的洋蔥表皮細(xì)胞、石細(xì)胞、根毛細(xì)胞和葉表皮細(xì)胞等)后，要求學(xué)生說出細(xì)胞的各種形態(tài)特征。

教師要求學(xué)生按所看到的動物細(xì)胞和植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，結(jié)合學(xué)案上提供的細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的功能資料，通過小組討論、分工合作，用桌上的各色各樣的橡皮泥搭建細(xì)胞模型并標(biāo)注各結(jié)構(gòu)名稱。學(xué)生搭建期間，教師適時指導(dǎo)模型搭建的方法，并提醒學(xué)生相應(yīng)的注意事項。此后，各組展示已搭建好的細(xì)胞模型，并說明這樣搭建的理由。例如： A組模型的細(xì)胞膜上有很多洞，其理由是細(xì)胞膜要與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，因此他們根據(jù)功能推測細(xì)胞膜應(yīng)該有洞才能讓物質(zhì)通過；B組的細(xì)胞核是用紅色橡皮泥制成的圓，理由是它是細(xì)胞生命活動的控制中心，紅色表示重要；C組細(xì)胞膜制作的很薄，理由是要讓物質(zhì)能透過；……

教師在肯定學(xué)生的一些正確思路和做法的同時，及時且明確地指出他們的錯誤，例如： 明確指出A組細(xì)胞膜上留洞是錯誤的，原因是學(xué)生依據(jù)功能推測其結(jié)構(gòu)的過程中，錯誤地將宏觀現(xiàn)象中物質(zhì)進(jìn)出方式運用到了微觀結(jié)構(gòu)上。如果學(xué)生感覺細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)及物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式過于抽象、無法理解時，教師可以通過打比喻的方式幫助學(xué)生理解。存在的問題及錯誤都解決后，讓學(xué)生再次修正模型。其間，許多學(xué)生對植物細(xì)胞是否具細(xì)胞膜存在質(zhì)疑，理由是在顯微鏡圖片中只看到了細(xì)胞壁，這時教師可以制作一個臨時裝片，通過滴加鹽水導(dǎo)致質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，讓學(xué)生直觀看到植物細(xì)胞的細(xì)胞膜。

教師再次在PPT上呈現(xiàn)精子細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等四種動物細(xì)胞顯微圖，讓學(xué)生根據(jù)這些細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)，嘗試推測它們在人體內(nèi)的功能；或直接告知學(xué)生它們在人體內(nèi)的功能，讓學(xué)生說一說這些細(xì)胞適應(yīng)于這些功能的結(jié)構(gòu)特點。依次，再展示幾種植物細(xì)胞的顯微圖，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)推測功能或從功能描述其結(jié)構(gòu)特點。例如，讓學(xué)生說出植物之所以能長成參天大樹，都與植物細(xì)胞的哪些結(jié)構(gòu)有關(guān)等。其間，反復(fù)強調(diào)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點。

最終，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)動物和植物細(xì)胞各自功能的差異，結(jié)合自己搭建的細(xì)胞模型，通過比較歸納出植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的異同點。

設(shè)計意圖： 通過呈現(xiàn)的動物和植物細(xì)胞顯微圖，學(xué)生自行觀察其結(jié)構(gòu)特點，搭建細(xì)胞模型，學(xué)生闡述模型搭建的理由，教師指正、學(xué)生修正、知識遷移等環(huán)節(jié)，使學(xué)生理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)觀點，同時培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、建模等科學(xué)思維能力。并針對植物細(xì)胞是否存在細(xì)胞膜及其結(jié)構(gòu)的疑問，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，不僅培養(yǎng)了他們的質(zhì)疑精神和求實精神，同時教師通過質(zhì)壁分離演示等活動突破了難點。

3.4 總結(jié)前人成果，提出細(xì)胞學(xué)說 教師引導(dǎo)提問： 根據(jù)剛才觀察的結(jié)果，動物和植物擁有共同的哪種結(jié)構(gòu)？說明了什么？學(xué)生回答后，教師講解： 19世紀(jì)40年代，德國科學(xué)家施萊登和施旺在前人基礎(chǔ)上，通過歸納提出： 動物和植物都是由相同的基本單位——細(xì)胞所構(gòu)成的。

教師設(shè)問： 細(xì)胞又是來自于哪里呢？學(xué)生討論。然后，教師通過播放細(xì)胞分裂視頻，學(xué)生得出： 細(xì)胞是由細(xì)胞分裂產(chǎn)生的。

教師引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，得到細(xì)胞學(xué)說的三個主要內(nèi)容。

設(shè)計意圖： 通過猜測，讓學(xué)生明白學(xué)說產(chǎn)生的過程，并讓學(xué)生理解，學(xué)說不一定是對的，它是不斷改進(jìn)不斷發(fā)展的過程，同時通過細(xì)胞學(xué)說得出的漫長過程，說明科學(xué)的發(fā)展不是一蹴而就，需要許多代科學(xué)家不斷努力，同時通過科學(xué)史的教育，讓學(xué)生尊重科學(xué)勞動成果并讓他們有立志為人類作貢獻(xiàn)的信心和決心。

3.5 依據(jù)所學(xué)知識判斷真假，提出研究問題 通過此節(jié)課的學(xué)習(xí)，請學(xué)生依據(jù)所掌握的知識，來說說課堂導(dǎo)入階段展示的圖片變形蟲、藍(lán)藻、食鹽顆粒等是否都是細(xì)胞？并逐一說明理由。教師提問： 同學(xué)們還想知道細(xì)胞的哪些問題？

設(shè)計意圖： 前后呼應(yīng)，利用所學(xué)知識作為依據(jù)來判斷細(xì)胞真假，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識。通過提問，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性和學(xué)習(xí)積極性，同時也說明教學(xué)是一項馬拉松，不是一節(jié)課的學(xué)習(xí)就夠了的。

4 教學(xué)反思

生物學(xué)上有很多有關(guān)科學(xué)史的內(nèi)容，我們要充分利用這些科學(xué)史，在教學(xué)過程中，讓學(xué)生像科學(xué)家一樣的探究，重溫科學(xué)之路，體驗探究過程，體味探究之美，理解研究的艱辛，讓學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，以后也像科學(xué)家一樣，為人類的進(jìn)步作出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。在科學(xué)的發(fā)展過程中，肯定并行著技術(shù)的發(fā)展，筆者建議： 在以后的科學(xué)史教學(xué)過程中，可以把科學(xué)史和技術(shù)史這“雙史”作為雙主線進(jìn)行教學(xué)。在類似細(xì)胞這樣的模型教學(xué)過程中，最好讓學(xué)生親自動手進(jìn)行模型建構(gòu)，通過模型建構(gòu)，掌握知識和建模方法的同時，理解模型的作用、優(yōu)點及相應(yīng)的缺點。當(dāng)然在傳授知識的同時，我們更應(yīng)該注重科學(xué)思維和科學(xué)方法的傳授，通過知識、方法、技能等的傳授，提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

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