指向生命觀念建構(gòu)的高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
——以“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”為例

楊 玲 楊友聯(lián)

（[1]遼寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 遼寧·大連 116081）[2]六盤水師范學(xué)院 貴州·六盤水 553000）

新課程改革要求課程教學(xué)要以核心素養(yǎng)為宗旨，要培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，[1]需要改變以知識(shí)傳授為目標(biāo)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的教學(xué)設(shè)計(jì)，將生命觀念融入教學(xué)設(shè)計(jì)中，從而在教學(xué)中落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文選擇“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”一節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，探討在教學(xué)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)生命觀念建構(gòu)與培養(yǎng)方法。

1 前端分析

指向生命觀念建構(gòu)的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)是為了更好的落實(shí)生命觀念，提高教學(xué)效率，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，因此首先要了解學(xué)情及學(xué)習(xí)內(nèi)容，要對(duì)影響教學(xué)設(shè)計(jì)但又不屬于設(shè)計(jì)具體事項(xiàng)的問題進(jìn)行分析，包括學(xué)習(xí)者的分析等。[2]學(xué)習(xí)者的分析可以從學(xué)習(xí)者的起始能力和學(xué)習(xí)者一般特征進(jìn)行。這節(jié)課的授課對(duì)象是高一學(xué)生，高一的學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心，思維活躍，在課堂上渴望表達(dá)，這個(gè)年齡階段的感知能力和處理信息的能力等方面大致相同，在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合學(xué)習(xí)者的這些特征選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略進(jìn)行設(shè)計(jì)。在“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”這節(jié)課之前學(xué)習(xí)者一般已經(jīng)學(xué)習(xí)過細(xì)胞的構(gòu)成元素、化合物和細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，可以通過相關(guān)習(xí)題對(duì)學(xué)習(xí)者的起始能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。

教學(xué)內(nèi)容的分析是教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)要求，熟悉教材知識(shí)內(nèi)容的一個(gè)過程?！凹?xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”是新教材人教版生物學(xué)必修1 第3 章第1 節(jié)內(nèi)容。包括生細(xì)胞膜的功能、成分和流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)。通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠概述細(xì)胞膜的功能，建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。這節(jié)課是在“細(xì)胞的元素和化合物”的基礎(chǔ)上對(duì)細(xì)胞進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，同時(shí)這節(jié)課為后續(xù)跨膜運(yùn)輸、生物膜系統(tǒng)等的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。所以，本節(jié)課在教材中起到承上啟下的作用。

2 教學(xué)目標(biāo)的確定

依據(jù)2017 版高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)目標(biāo)由“三維目標(biāo)”轉(zhuǎn)化為“學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)”，更加關(guān)注學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)所需要的必備品格和關(guān)鍵能力。[3]通過教材和課程標(biāo)準(zhǔn)的研讀，確定“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”的教學(xué)目標(biāo)為：

（1）通過學(xué)習(xí)細(xì)胞膜成分、結(jié)構(gòu)探索過程，建構(gòu)細(xì)胞膜的平面、空間立體結(jié)構(gòu)；（科學(xué)探究）

（2）通過生活實(shí)例的類比分析，能夠運(yùn)用歸納的方法，概述細(xì)胞膜的功能；（科學(xué)思維）

（3）通過流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)，能夠樹立細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。（生命觀念）

3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

本課教學(xué)總體上由情境導(dǎo)入建構(gòu)新知作圖小結(jié)三個(gè)環(huán)節(jié)組成，著重體現(xiàn)基于科學(xué)思維和科學(xué)探究的學(xué)習(xí)建構(gòu)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念的過程。

3.1 情境導(dǎo)入

展示注射變形蟲視頻：將伊紅注射到變形蟲體內(nèi)，伊紅擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞卻不溢出細(xì)胞的動(dòng)態(tài)過程。提出問題：“伊紅擴(kuò)散至整個(gè)細(xì)胞卻不溢出細(xì)胞，這種現(xiàn)象與細(xì)胞哪種結(jié)構(gòu)有關(guān)？”

設(shè)計(jì)意圖：通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生思考，引出細(xì)胞膜的功能的學(xué)習(xí)。

3.2 建構(gòu)新知

知識(shí)點(diǎn)1：細(xì)胞功能之控制物質(zhì)進(jìn)出；將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開。

展示隨堂實(shí)驗(yàn)：莧菜分別放在裝有冷水和沸騰開水的燒杯中，學(xué)生觀察兩個(gè)燒杯中出現(xiàn)的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)問題：兩個(gè)燒杯中出現(xiàn)不同現(xiàn)象的原因是什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)觀察和提問，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考細(xì)胞膜的功能。在思考中引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出細(xì)胞膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，同時(shí)能夠控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。

知識(shí)點(diǎn)2：細(xì)胞膜功能之進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。

展示人類生活交流（目光交流、語言交流、肢體接觸）的圖片。提問：人類在生活在社會(huì)中，少不了彼此之間的交流，細(xì)胞在它生活的環(huán)境中，是否也需要信息交流？講解細(xì)胞間信息交流的方式。

設(shè)計(jì)意圖：采用類比的方式，將抽象的知識(shí)具體形象化，幫助學(xué)生掌握細(xì)胞膜的信息交流功能。

知識(shí)點(diǎn)3：細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探索。

展示資料一（歐文頓的實(shí)驗(yàn)）和資料二（細(xì)胞膜提取分離和成分分析），思考?xì)W文頓的實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的化學(xué)原理是什么？從歐文頓的實(shí)驗(yàn)過程中你受到什么啟發(fā)？然后要求學(xué)生嘗試推測(cè)細(xì)胞膜的成分。教師結(jié)合磷脂分子的模式圖，進(jìn)行細(xì)胞膜成分的講解。同時(shí)，關(guān)于歐文頓實(shí)驗(yàn)的過程，對(duì)學(xué)生給予適當(dāng)?shù)那楦薪逃?/p>

展示資料三（E.Gorter 和F.Grendel的實(shí)驗(yàn)），帶領(lǐng)學(xué)生推測(cè)脂質(zhì)的面積是細(xì)胞膜面積的兩倍，體驗(yàn)這一結(jié)論對(duì)于細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的重要意義。

提問：通過資料三，磷脂雙分子層在構(gòu)成細(xì)胞膜時(shí)，是怎樣排列的？畫出磷脂雙分子層的排列方式。

研讀資料四——丹尼利和戴維森研究細(xì)胞膜張力的實(shí)驗(yàn)資料。提問，可以推測(cè)出細(xì)胞膜含有的另一種成分是什么？

給出不同細(xì)胞膜（紅細(xì)胞膜、肝細(xì)胞膜、心肌細(xì)胞膜）中不同成分不同含量的表格。提出問題：細(xì)胞膜有幾種組成成分？討論表格中各種細(xì)胞膜成分含量和各自功能，可能得出什么結(jié)論？組織學(xué)生以小組為單位分析表格，歸納總結(jié)出“功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，其蛋白質(zhì)種類和含量越高”。

設(shè)計(jì)意圖：通過小組討論分析資料，提問的方式引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析歸納方法概述出細(xì)胞膜的成分組成。

展示羅伯特森在電鏡下觀察到的細(xì)胞膜暗亮暗的結(jié)構(gòu)圖，分析其假說“生物膜是由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)”。

提問：你贊同他的假說嗎？學(xué)生組內(nèi)討論，嘗試給出例證。

展示資料五：“運(yùn)用熒光標(biāo)記法，用不同的顏色標(biāo)記人細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)和鼠細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)，之后將人、鼠細(xì)胞融合，培養(yǎng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)兩種顏色均勻分布在融合細(xì)胞表面。”提問：人鼠細(xì)胞膜融合實(shí)驗(yàn)，可以得出什么結(jié)論？

展示“冰凍蝕刻”模型圖片，觀察到蛋白質(zhì)不是全鋪在脂質(zhì)的表面，有的是鑲嵌或者貫穿在脂質(zhì)雙分子層中。組織學(xué)生活動(dòng)：提供代表磷脂分子，不同顏色蛋白質(zhì)的橡皮泥等，學(xué)生分小組建構(gòu)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。

展示辛格和尼科爾森提出的流動(dòng)鑲嵌模型，結(jié)合學(xué)生制作的教具進(jìn)行講述。

設(shè)計(jì)意圖：通過資料分析、問題驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的科學(xué)史進(jìn)行分析，鍛煉學(xué)生的分析、概括等科學(xué)思維。通過自主建構(gòu)模型，幫助學(xué)生建構(gòu)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。通過流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)，能夠理解細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)。

3.3 思維導(dǎo)圖小結(jié)

課堂小結(jié)以思維導(dǎo)圖方式進(jìn)行組織。要求學(xué)生以“細(xì)胞膜”為中心詞，分別從成分、結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)等方面對(duì)整節(jié)課的知識(shí)進(jìn)行梳理，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)清細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，能說清楚細(xì)胞膜與其功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，初步形成細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能觀（見圖1）。

圖1

4 教學(xué)反思

2019 年9 月份，經(jīng)過在六盤水市第三中學(xué)高一年級(jí)的教學(xué)實(shí)踐，表明這節(jié)課采用演示實(shí)例，類比的方法進(jìn)行教學(xué)，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)；在探索細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的過程中通過分析資料，創(chuàng)設(shè)問題情境，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。通過流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，初步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。本節(jié)課學(xué)生小組討論、小組建模等學(xué)生活動(dòng)較多，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。通過實(shí)踐，認(rèn)為創(chuàng)設(shè)情境、提供感性直觀材料，巧用思維導(dǎo)圖等有助于學(xué)生生命觀念的建構(gòu)。