培養(yǎng)科學(xué)思維的一次成功嘗試

劉敏

摘要：在“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健币还?jié)教學(xué)中，筆者通過(guò)“概念圖填寫構(gòu)建概念模型、示意圖繪制建構(gòu)物理模型、坐標(biāo)圖解讀理解數(shù)學(xué)模型、學(xué)以致用解決情境問(wèn)題”四個(gè)活動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)開(kāi)展合作學(xué)習(xí)，從而發(fā)展了學(xué)生的“歸納與概括、模型與建模、演繹與推理”科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;概念圖填寫;示意圖繪制;坐標(biāo)圖解讀

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2020）23-107

科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。

一、教材分析與教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健笔侨私贪嫫胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)教科書《分子與細(xì)胞》模塊內(nèi)容，是新課標(biāo)（2017版）大概念2下的重要概念2.1下的一般概念2.1.2。

物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞街饕譃楸粍?dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸。被動(dòng)運(yùn)輸是順濃度梯度運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程，不需要消耗能量，包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，但協(xié)助擴(kuò)散需要載體蛋白協(xié)助。主動(dòng)運(yùn)輸，需要消耗能量，還需要載體蛋白協(xié)助，一般是逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。本節(jié)內(nèi)容是細(xì)胞膜的功能之一，即細(xì)胞膜能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。本節(jié)課主要圍繞教學(xué)目標(biāo)開(kāi)展了四個(gè)學(xué)生活動(dòng)，即概念圖填寫構(gòu)建概念模型、示意圖繪制建構(gòu)物理模型、坐標(biāo)圖解讀理解數(shù)學(xué)模型、學(xué)以致用解決情境問(wèn)題。通過(guò)“概念圖填寫”，發(fā)展學(xué)生的“歸納與概括”能力;通過(guò)“示意圖繪制”，發(fā)展學(xué)生“模型與建?！钡目茖W(xué)思維能力;通過(guò)“坐標(biāo)圖解讀”，培養(yǎng)學(xué)生“演繹與推理”的科學(xué)思維能力，通過(guò)“解決新情境問(wèn)題”，培養(yǎng)了學(xué)生的演繹推理能力及社會(huì)責(zé)任感。在這節(jié)課中，我通過(guò)設(shè)計(jì)這四個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)思維的四個(gè)水平級(jí)別的要求，比較好的落實(shí)了核心素養(yǎng)中科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)。

二、教學(xué)目標(biāo)的制定

依據(jù)新課標(biāo)（2017版）并圍繞培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的要求，制定了如下教學(xué)目標(biāo)：

1.通過(guò)自主學(xué)習(xí)，填寫概念圖，構(gòu)建概念模型，能舉例說(shuō)明物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膸追N方式及特點(diǎn);能用“結(jié)構(gòu)和功能觀”闡述主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)細(xì)胞生活的意義。

2.基于“對(duì)三個(gè)問(wèn)題的思考”的事實(shí)，能歸納與概括出被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸方式的異同點(diǎn);在學(xué)習(xí)了三種跨膜運(yùn)輸方式的基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠進(jìn)行物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)哪Ｐ徒?gòu)，完成了知識(shí)和能力的遷移。

3.通過(guò)小組交流、討論，能恰當(dāng)?shù)赜蒙飳W(xué)的語(yǔ)言對(duì)“坐標(biāo)圖”進(jìn)行正確解讀，理解數(shù)學(xué)模型表達(dá)的生物學(xué)含義，闡釋生命現(xiàn)象和事物發(fā)展的規(guī)律，進(jìn)一步完成知識(shí)和能力的遷移。

4.通過(guò)獨(dú)立思考、小組交流，能夠在新情境中，運(yùn)用演繹和推理的方法解決生產(chǎn)和實(shí)踐中的具體問(wèn)題。

三、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)及目標(biāo)達(dá)成

四、教學(xué)設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)意圖

五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

1.創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

教師通過(guò)噴灑香水創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生體驗(yàn)。

教師：請(qǐng)聞到香味的同學(xué)舉手。先是坐在第一排的同學(xué)舉手，然后第二排、第三排……

教師：我在前面噴灑了香水，你們依次可以聞到，說(shuō)明了什么問(wèn)題？

學(xué)生：氣體可以擴(kuò)散。

教師質(zhì)疑：在人體中，物質(zhì)是怎樣進(jìn)入每一個(gè)細(xì)胞的呢？（指著大屏幕體內(nèi)細(xì)胞物質(zhì)交換圖片）引出課題：物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?/p>

2.小組活動(dòng)一：概念圖填寫構(gòu)建概念模型

教師用一體機(jī)展示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)出細(xì)胞膜的成分：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類。

教師提問(wèn)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)？學(xué)生積極思考、回答。

CO2、O2等小分子物質(zhì)是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的呢？請(qǐng)自學(xué)課本p70～p72，填寫概念圖。

教師巡視課堂，參與部分學(xué)生學(xué)習(xí);展示有代表性的學(xué)生完成的概念圖，請(qǐng)另一位同學(xué)評(píng)價(jià)。

根據(jù)概念圖，讓學(xué)生總結(jié)自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸概念。這樣，學(xué)生在比較、歸納中，概念模型就自然生成了。教師接著展示三個(gè)問(wèn)題。

問(wèn)題：（1）兩種被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞接惺裁串愅?/p>

（2）主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膮^(qū)別是什么？

（3）主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于細(xì)胞的生命活動(dòng)有什么意義？

通過(guò)這樣的對(duì)比，引發(fā)了學(xué)生深層次的思考。

教師質(zhì)疑：主動(dòng)運(yùn)輸究竟是怎樣進(jìn)行的呢？請(qǐng)看動(dòng)畫。

教師播放主動(dòng)運(yùn)輸?shù)腇lash動(dòng)畫，學(xué)生認(rèn)真觀察，再次加深對(duì)主動(dòng)運(yùn)輸方式的理解。

3.小組活動(dòng)二：示意圖繪制構(gòu)建物理模型

教師展示提前畫好的圖，如下圖所示：讓學(xué)生分別畫出三種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的三種方式。

（1）細(xì)胞外O2的濃度>細(xì)胞內(nèi)O2的濃度

（2）葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞

（3）小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收氨基酸

教師參與學(xué)生繪制示意圖，并展示一位學(xué)生繪制的示意圖，請(qǐng)另一位同學(xué)評(píng)價(jià)，教師適時(shí)點(diǎn)撥。（注意方向、符號(hào)、箭頭是否從脂質(zhì)縫隙穿過(guò)、載體、能量等）

這樣的活動(dòng)設(shè)計(jì)，通過(guò)“模型與建?！?，能讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)這三種方式，理解它們各自的特點(diǎn)。

4.小組活動(dòng)三：坐標(biāo)圖解讀理解數(shù)學(xué)模型

教師展示代表三種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的坐標(biāo)圖。

學(xué)生分小組討論，教師參與學(xué)生的討論，請(qǐng)幾位同學(xué)解讀，并適時(shí)糾正。

5.小組活動(dòng)四：學(xué)以致用解決情境問(wèn)題

教師展示新情境問(wèn)題：紅樹(shù)林分布于熱帶亞熱帶海岸潮間帶，通常受到鹽脅迫。紅樹(shù)林植物為抵抗鹽脅迫，通過(guò)葉子和嫩枝可以將吸收到植物體內(nèi)的鹽分排出，是強(qiáng)耐鹽植物。那么紅樹(shù)林從海水及土壤中吸收無(wú)機(jī)鹽的方式是主動(dòng)運(yùn)輸還是被動(dòng)運(yùn)輸，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是黨中央“立德樹(shù)人”的基本要求，而核心素養(yǎng)的落實(shí)需要每一位一線教師精心設(shè)計(jì)每一節(jié)課，把生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任落實(shí)在每一個(gè)具體的教學(xué)目標(biāo)中。每一個(gè)教學(xué)目標(biāo)可以側(cè)重發(fā)展一種核心素養(yǎng)，每一節(jié)課也可以側(cè)重一種核心素養(yǎng)，只有這樣，才可以做到讓核心素養(yǎng)真正落到實(shí)處。

（作者單位：江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江212001）