生命課堂中核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略
——以“生物膜的流動鑲嵌模型”教學設計為例

河北省石家莊市第一中學 趙 彬

2017 年教育部頒布的《普通高中生物學課程標準》（以下簡稱“新課程標準”）中指出，學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的體現(xiàn)，是學生通過學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。生物學作為一門與實驗密切相關的學科，在其課程學習的過程中學生可逐漸發(fā)展該學科的核心素養(yǎng)，即生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。我校于2015 年開展的“生命課堂”教學模式（教學流程如圖1 所示），為生物學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有效的實施途徑。下面以“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)為例，淺談在日常的生命課堂中學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略。

一、教學依據(jù)

（一）課程標準

新課程標準里對細胞膜的功能知識的掌握提出了詳細的要求：概述細胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進出，并參與細胞間的信息交流。根據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀，細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能要求同等重要。

（二）教材分析

“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)選自高中生物必修一第四章第二節(jié)，在本冊第三章第一節(jié)“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”中，對細胞膜的功能進行了詳細的介紹，而本節(jié)通過對膜結(jié)構(gòu)的學習，使細胞膜功能的相關知識由直接識記過渡到理解的層面。

（三）學情分析

本節(jié)內(nèi)容通過學生對生物膜模型構(gòu)建過程生命科學史的學習，在功能的基礎上學習結(jié)構(gòu)，旨在讓學生通過對結(jié)構(gòu)的了解，進一步理解細胞膜三項功能的具體由來，同時加深對結(jié)構(gòu)決定功能生命觀念的認識。

二、核心素養(yǎng)

（一）生命觀念

學生通過本節(jié)學習，要能從結(jié)構(gòu)與功能關系的角度闡釋生物膜的結(jié)構(gòu)。

（二）科學思維

通過本節(jié)對生命科學史的學習，學生可以從模型建構(gòu)的角度去分析生物膜模型的建立過程，感悟科學在質(zhì)疑和創(chuàng)新中不斷發(fā)展。

（三）科學探究

在學生看書學習科學史的過程中，結(jié)合磷脂分子的特點，分組討論探究細胞膜中磷脂分子的排布情況。

（四）社會責任

結(jié)合生物膜結(jié)構(gòu)的特點，理解并關注脂質(zhì)體在醫(yī)學等方面的應用，體會學習科學知識與解決現(xiàn)實問題之間的密切聯(lián)系，增強社會責任感。

圖1 生命課堂基本操作流程

三、教學重難點

本節(jié)的教學重點是生物膜的流動鑲嵌模型的內(nèi)容，而教學難點是生物膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過程，以及在此過程對核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

四、教學過程

（一）情境導入，切入主題

課堂開始，提供給學生兩則資料和一段刺破蛋黃的視頻，引導學生回憶并說出資料中涉及的細胞膜功能。

資料1：1855 年，瑞典科學家奈利在實驗中發(fā)現(xiàn)，色素分子進入受損傷細胞的速度比進入完整細胞的速度要快得多。

資料2：海洋或河流湖泊中存在著很多不同生物的精子和卵細胞，不同種生物的精子與卵細胞并沒有發(fā)生相互結(jié)合。

設計意圖：該導入旨在讓學生通過分析資料和實驗現(xiàn)象總結(jié)出細胞膜的相應功能，培養(yǎng)學生提煉關鍵信息的能力。同時也創(chuàng)設情境，開啟本節(jié)主題。

（二）明確任務，獨立學習

導入之后，引出結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀。教師明確任務，要求學生自學課本及推送資料，沿著科學家的腳步，通過學習生物膜模型的整個建構(gòu)過程，建立時間軸，并在重要時間節(jié)點標出科學家的重要成就。

在此過程中，教師作為引導者，在學生建軸過程中，用磁片教具呈現(xiàn)每個時間點下的模型結(jié)構(gòu)（如圖2 所示）。

圖2 課堂中瓷片教具的應用

同時，在此過程中，教師抓準時機，將科學探究滲透其中。如1925 年荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞表面提取脂質(zhì)，得出細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成連續(xù)的兩層的結(jié)論，由此向?qū)W生提出質(zhì)疑：這兩層磷脂分子如何排布？引導學生自學磷脂分子的特點后，進行小組討論，并自行構(gòu)建組內(nèi)認可的模型（如圖3 所示）。教師全程進行巡視，以便為后期精講做準備。

圖3 學生討論過程中構(gòu)建的兩種主流模型

教師結(jié)合學生的組間陳述和交流，向?qū)W生講解正確的模型，為后續(xù)的探索做好鋪墊。

在探索的過程中，教師還為學生提供自學的資料和視頻。如：在羅伯特森提出“三明治”結(jié)構(gòu)模型之后，平板推送給學生視頻和資料，通過讓學生了解變形蟲的變形運動、酵母菌的出芽生殖等的方式，引發(fā)學生的認知沖突，推進探索的進程。

圖4 為學生補充冰凍蝕刻技術

此外，一些科學技術的講解和補充更有助于學生理解當時的探索歷程，如熒光蛋白標記法、冰凍蝕刻等技術（如圖4 所示）。

結(jié)合以上方式，沿著時間軸，逐步得出1972 年科學家認同的“流動鑲嵌模型”。

設計意圖：在此任務中，教師將引導學生自行學習建構(gòu)的整個過程，旨在培養(yǎng)學生理解模型建構(gòu)的過程，感悟科學是在質(zhì)疑和創(chuàng)新中不斷發(fā)展的。磁片教具的應用不僅增加趣味性，同時在具體層面為學生展示了整個探索的過程。另外，教師選準切入口進行科學探究的滲透，從小的方面著手，去體會科學探究的意義和過程。在完成本節(jié)教學難點的同時，將科學素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透其中。

圖5 縱向提出的三個問題

（三）橫向梳理，縱向總結(jié)

本節(jié)教學重點是“流動鑲嵌模型”的內(nèi)容，教師讓學生自學課本，并借助教具進行展示和講解，加深印象。由此，在橫向上，沿著時間的順序?qū)W生對本節(jié)內(nèi)容有了詳細的學習。教師轉(zhuǎn)換角度，拋出三個問題，在縱向上引導學生深入思考，串起本節(jié)。

設計意圖：時間軸的建立是在橫向上的學習，是為了了解整個探索過程。核心素養(yǎng)下的新課改要求學生更要理解科學家的科學思維等知識。故提出圖5 三個問題，讓學生回顧整個過程，對本節(jié)有一個縱向上的總結(jié)和升華。并通過這三個問題，理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念，科學技術是推動科技進步的重要因素，以及科學研究起始于提出假說、結(jié)束于確切實驗結(jié)論的過程。

（四）實踐應用，社會擔當

課本所學的理論均是為生活實踐打基礎，故本節(jié)最后，教師呈現(xiàn)“脂質(zhì)體”在醫(yī)學上的一些應用，如激素類藥物、抗腫瘤藥物的應用等，引發(fā)學生的思考，理解學習科學知識和解決實際問題之間的密切關系。同時，拋出如“膜上的蛋白質(zhì)究竟是如何排布的？”“膜上的磷脂分子是如何運動的？”等問題，引導學生思考并理解，現(xiàn)今對生物膜模型的研究并未止步，鼓勵他們投身今后的科學研究，增強社會責任和擔當。

五、教學反思

本節(jié)內(nèi)容為生命科學史的內(nèi)容，采用教具、多媒體、學生討論、小組展示等多種手段進行講解，增加本節(jié)趣味性；同時在橫向和縱向上進行梳理和總結(jié)，邏輯清晰、結(jié)構(gòu)完整；更為重要的是，本節(jié)準確、恰當?shù)貙⒑诵乃仞B(yǎng)中的生命觀念、科學思維、科學探究以及社會責任四個方面融入整個生命課堂的教學過程，不僅傳授知識，還在培養(yǎng)學生品格和能力方面起到一定的促進作用。

圖6 板書呈現(xiàn)模型研究并未止步

綜上所述，學生發(fā)展核心素養(yǎng)為生命課堂提供理論依據(jù)，而我校生命課堂的有效開展又為學生發(fā)展核心素養(yǎng)保駕護航。針對生命課堂下的核心素養(yǎng)培養(yǎng)，教師應依據(jù)新課標的基本理念和課程目標實施教學，根據(jù)學生的基礎和認知規(guī)律，創(chuàng)設問題情境和學習任務，找準切入點，不斷滲透與融合。本節(jié)呈現(xiàn)的是一節(jié)日常教學中較為枯燥、內(nèi)容較少的范例，在高中生物的教學內(nèi)容中，更為充實和飽滿的內(nèi)容更應是我們培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的良好平臺。教師在教學設計和教學實踐過程中，應加強思考，提高教學設計的科學性、針對性和實效性，將生物核心素養(yǎng)教育落到實處。