核心素養(yǎng)視域下以情境為載體的細(xì)胞膜專題復(fù)習(xí)教學(xué)

唐文強(qiáng)

摘要 以課標(biāo)為依據(jù)確定核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)，從社會(huì)熱點(diǎn)事件出發(fā)創(chuàng)設(shè)新情境，圍繞情境以任務(wù)驅(qū)動(dòng)完成高三復(fù)習(xí)的課堂教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生興趣，提高生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 情境教學(xué) 核心素養(yǎng) 細(xì)胞膜專題

中圖分類號(hào)G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）中指出，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，在解決真實(shí)情境中的實(shí)際問題是所表現(xiàn)出來的價(jià)值觀念、必備品格與關(guān)鍵能力，是學(xué)生知識(shí)、能力、情感態(tài)度于價(jià)值觀的綜合體現(xiàn)。在高三復(fù)習(xí)課中，教師除了對(duì)教材主干知識(shí)進(jìn)行必要的再次回顧，還應(yīng)當(dāng)重視編寫新的或比較熱門的真實(shí)情境材料，通過精心設(shè)計(jì)問題，來激發(fā)學(xué)生因知識(shí)陳舊而逐漸下降的學(xué)習(xí)興趣，從而提高復(fù)習(xí)課的課堂效率。現(xiàn)以細(xì)胞膜專題復(fù)習(xí)為例，談一談高三專題復(fù)習(xí)中以社會(huì)熱點(diǎn)事件為情境載體來實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)的課堂設(shè)計(jì)。

1 教學(xué)目標(biāo)的確定

有效的教學(xué)必然以明確的目標(biāo)為指引，教學(xué)目標(biāo)是課堂教學(xué)的初衷和出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)也是一堂課的結(jié)果和落腳點(diǎn)。以指向核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)的界定必須基于新課標(biāo)，并依據(jù)教學(xué)內(nèi)容突出培養(yǎng)某幾個(gè)方面的核心素養(yǎng)。本專題復(fù)習(xí)主要以“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”和“細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型”兩節(jié)知識(shí)內(nèi)容為主，對(duì)教材的整合，有利于知識(shí)的連貫性與系統(tǒng)性。新課標(biāo)中對(duì)這兩節(jié)的內(nèi)容要求是建立次位概念“概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間的信息交流”以及“闡明質(zhì)膜具有選擇透過性”;學(xué)業(yè)要求是建構(gòu)并使用細(xì)胞模型，闡明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)通過分工與合作，形成相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的各項(xiàng)生命活動(dòng)（生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究）。在充分研讀課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)情，將本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)制定為：

（1）在簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的成分的基礎(chǔ)上，舉例說明細(xì)胞膜的功能。

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證細(xì)胞膜的功能——控制物質(zhì)進(jìn)出，提高科學(xué)探究能力。

（3）研讀教材文本，整理歸納細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的發(fā)現(xiàn)史，體會(huì)模型與建模、歸納與總結(jié)的科學(xué)思維。

（4）通過課前資料搜集，了解基因編輯的科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)行科學(xué)的思辨，理性評(píng)價(jià)“基因編輯嬰兒事件”，學(xué)以致用。

2 教學(xué)過程

依照“創(chuàng)設(shè)情境一任務(wù)驅(qū)動(dòng)一總結(jié)歸納”的流程，以真實(shí)的情境——“基因編輯嬰兒”事件為科學(xué)材料，以“細(xì)胞膜的功能一結(jié)構(gòu)一成分”為主線，一個(gè)情境貫穿課堂教學(xué)，讓學(xué)生體會(huì)到基礎(chǔ)生物學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活、科學(xué)前沿是緊密聯(lián)系的。

2.1 創(chuàng)設(shè)情境

教師提供材料：

2018年11月26日，賀建奎發(fā)布消息稱，應(yīng)用基因編輯技術(shù)成功“制造”了一對(duì)天生對(duì)艾滋病免疫的雙胞胎嬰兒。CCR5是位于T細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)，在免疫反應(yīng)中有一定的作用，例如它是一些淋巴因子的受體。不幸的是，CCR5也是艾滋病毒（HIV）入侵T細(xì)胞的輔助受體。而少部分人（約10%的歐洲白人）的CCR5基因有缺陷，導(dǎo)致其CCR5蛋白失去功能，HIV就沒法通過CCR5入侵T細(xì)胞，這些人天生對(duì)艾滋病具有抵抗力。賀建奎團(tuán)隊(duì)敲除了CCR5基因上的32個(gè)堿基，使其蛋白無(wú)法正常表達(dá)于細(xì)胞膜上，從而制造了“艾滋病免疫兒”。

設(shè)計(jì)意圖：科研情境的創(chuàng)設(shè)要以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科思維為目的，不僅要緊扣課堂內(nèi)容，更要搭建“未知”新平臺(tái)，具有一定的挑戰(zhàn)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。本情境基于“基因編輯”的熱門話題，遵照科學(xué)事實(shí)，精編素材文本，提供細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及功能的相關(guān)知識(shí)背景，為后面的學(xué)習(xí)活動(dòng)提供了載體。

2.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)

以此科學(xué)材料為背景，設(shè)置“細(xì)胞膜的功能一結(jié)構(gòu)一成分”為主線的層層遞進(jìn)的問題串，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，并構(gòu)建細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界的相關(guān)概念模型。

任務(wù)一：細(xì)胞膜的功能。

（1） HIV不能輕易進(jìn)入細(xì)胞，是因?yàn)橛?/p>

將細(xì)胞與外界環(huán)境隔開。

（2）淋巴因子與有關(guān)免疫細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合后，能誘導(dǎo)其發(fā)揮免疫功能。這一過程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有什么功能？

（3）除此之外，請(qǐng)總結(jié)細(xì)胞膜的其他功能，并舉例說明。

（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。實(shí)驗(yàn)材料和工具：新鮮的紅色玫瑰花瓣，燒杯，15%的HCI，清水，量筒和標(biāo)簽。簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果預(yù)測(cè)。

設(shè)計(jì)意圖：在新的情境下，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，深化其對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)。教師利用遞進(jìn)的問題串，訓(xùn)練學(xué)生準(zhǔn)確獲取信息;利用生活中的材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的基本技能，著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維能力。

任務(wù)二：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。

圖1是細(xì)胞膜上CCR5和CD4等分子排布的三維模式圖。CD4也是HIV識(shí)別靶細(xì)胞的標(biāo)記分子。觀察圖中CD4和CCR5在膜上排布的區(qū)別，CD4分子的化學(xué)本質(zhì)是什么？蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上的排列方式有哪些？再觀察其他結(jié)構(gòu)，說出它們的含義，并總結(jié)細(xì)胞膜具有哪些與其功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

設(shè)計(jì)意圖：圍繞同一素材，讓學(xué)生從真實(shí)的情境中獲取細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)排布方式的有關(guān)信息，并提煉和歸納。教師可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的圖片進(jìn)行適當(dāng)加工，以符合課堂需要。既有新的情境刺激，避免了復(fù)習(xí)課的乏味，又緊扣教材夯實(shí)了基礎(chǔ)知識(shí)，這是專題復(fù)習(xí)中尤其值得思考的教學(xué)策略。問題“總結(jié)細(xì)胞膜具有哪些與功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)”具有一定的思維深度，需要學(xué)生在充分理解結(jié)構(gòu)模型與功能的基礎(chǔ)上才能準(zhǔn)確作答。此過程著重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和生命觀念中的結(jié)構(gòu)與功能觀。

任務(wù)三：細(xì)胞膜的成分。

（1）請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)和結(jié)論對(duì)應(yīng)起來：

1.將膜分離提純，并進(jìn)行化學(xué)分析

（ ）

2.脂溶性物質(zhì)更易通過細(xì)胞膜

（ ）

3.電鏡下細(xì)胞膜呈清晰的暗一亮一暗三層 （ ）

4.紅細(xì)胞膜中脂質(zhì)鋪成單分子層后是紅細(xì)胞表面積的兩倍

（ ）

5.人一鼠細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)

（ ）

6. 1972年桑格和尼克森不斷觀察及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（ ）

a.膜是由脂質(zhì)組成的

b.膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

c.細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層

d.生物膜是由蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)三層構(gòu)成

e.提出生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

f.細(xì)胞膜具有流動(dòng)性

（2）科學(xué)家要研究細(xì)胞膜，必先制備純凈的細(xì)胞膜，通常用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料。若選取T淋巴細(xì)胞作為材料驗(yàn)證細(xì)胞膜具有磷脂雙分子結(jié)構(gòu)會(huì)得到什么結(jié)論？要經(jīng)過哪些處理才能得到較純凈的細(xì)胞膜，其原理分別是什么？

設(shè)計(jì)意圖：這一任務(wù)涉及的知識(shí)點(diǎn)有細(xì)胞膜成分、結(jié)構(gòu)研究的科學(xué)史以及制備細(xì)胞膜的方法等。很多教師在高三復(fù)習(xí)時(shí)，仍以上新課的形式呈現(xiàn)教材中的材料及結(jié)論，這樣的復(fù)習(xí)課會(huì)低效和乏味。本任務(wù)的目的在于驅(qū)動(dòng)學(xué)生歸納整合原本比較熟悉的知識(shí)，并遷移知識(shí)變換角度思考問題，加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，從而提升學(xué)生的歸納概括能力及科學(xué)思維能力。

2.3 歸納總結(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)：

（1）細(xì)胞壁是植物細(xì)胞的邊界嗎，為什么？

（2）從細(xì)胞膜的功能、結(jié)構(gòu)、成分三個(gè)方面，構(gòu)建一個(gè)較完備的概念模型。

（3）我國(guó)明令禁止以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動(dòng)。對(duì)于不經(jīng)嚴(yán)格倫理和安全性審查，貿(mào)然嘗試做可遺傳的人體胚胎基因編輯的任何嘗試，都要堅(jiān)決反對(duì)和強(qiáng)烈譴責(zé)。請(qǐng)結(jié)合本節(jié)課的內(nèi)容以及艾滋病的相關(guān)知識(shí)，就“基因編輯嬰兒”事件可能帶來的生物學(xué)及社會(huì)問題提出自己的看法。

設(shè)計(jì)意圖：自主構(gòu)建概念過程就是思維升華的過程。杜威主張，教育必須建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，教育就是經(jīng)驗(yàn)的生長(zhǎng)和經(jīng)驗(yàn)的改造。第一個(gè)問題是讓學(xué)生從細(xì)胞膜的成分、結(jié)構(gòu)及功能的角度思考細(xì)胞膜能作為系統(tǒng)邊界的原因，是對(duì)本節(jié)內(nèi)容的宏觀回顧;通過實(shí)際問題讓學(xué)生完成了對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能的認(rèn)知，學(xué)生基本上可以對(duì)相應(yīng)概念進(jìn)行整合，建立概念圖。第三個(gè)問題賦予學(xué)生話語(yǔ)權(quán)，激發(fā)了學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)、參與社會(huì)公共事件討論的欲望，并引導(dǎo)學(xué)生謹(jǐn)慎對(duì)待科學(xué)這把雙刃劍，在今后的科學(xué)工作中不應(yīng)追逐個(gè)人名利而讓科學(xué)走向負(fù)面，而要讓科學(xué)為人類的繁榮發(fā)展服務(wù)。本任務(wù)著重培養(yǎng)學(xué)生生命觀念、社會(huì)責(zé)任的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3 教學(xué)總結(jié)

本節(jié)課使用情境教學(xué)，利用社會(huì)熱點(diǎn)事件融人生物學(xué)學(xué)科知識(shí)，搭建符合高三學(xué)生認(rèn)知的課堂學(xué)習(xí)平臺(tái)，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，以問題串來達(dá)成相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)和學(xué)科能力提升的目標(biāo)。從學(xué)生課后不斷追問與之相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容及事件細(xì)節(jié)來看，激發(fā)學(xué)生興趣的初衷達(dá)成效果良好。另外，在培養(yǎng)核心素養(yǎng)方面，這節(jié)課的設(shè)計(jì)也具有較高的教學(xué)實(shí)用性。本節(jié)課注重問題設(shè)置的遞進(jìn)性和邏輯性，既有基礎(chǔ)知識(shí)的回顧，又有能力立意的深入拓展，后者主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、概念模型構(gòu)建及較多的語(yǔ)言表達(dá)訓(xùn)練等方面。這些拓展問題并非所有學(xué)生都能較好的完成，因此在課堂上需要小組討論、分享，有必要時(shí)教師需進(jìn)行引導(dǎo)?？傮w來說，這些問題的難度適中，通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)均能很圓滿的解決。

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