聚焦核心概念，基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“細(xì)胞器之間的分工合作”為例

夏 靜 呂俊鳥

（1.北京市十一學(xué)校 北京 100039）

（2.北京亦莊實(shí)驗(yàn)中學(xué) 北京 100176）

1 教材分析

“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”是新人教版高中生物教材《必修1·分子與細(xì)胞》第三章的內(nèi)容。本章不僅僅是簡(jiǎn)單地介紹細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)及這些結(jié)構(gòu)的功能，而是把細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，探討細(xì)胞的各部分結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行分工與合作，共同完成細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)。系統(tǒng)不僅要組成系統(tǒng)的部分之間存在分工，還要求系統(tǒng)組分之間的協(xié)調(diào)與配合。第二節(jié)“細(xì)胞器之間的分工與合作”在介紹各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能之后，以“分泌蛋白的合成、加工和運(yùn)輸”為例，引導(dǎo)學(xué)生深切體會(huì)細(xì)胞器之間的分工協(xié)作，對(duì)于單元目標(biāo)的達(dá)成具有重要作用。

為了有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，教師緊緊圍繞“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”這一單元大概念，給學(xué)生提供真實(shí)可靠的科研文獻(xiàn)，以閱讀分析、小組討論的方式引導(dǎo)學(xué)生探究細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的分工與合作，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，使學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀、整體與局部觀等生命觀念。

2 學(xué)情分析

陶行知先生說過“先生的責(zé)任不在教，而在于教學(xué)，是在教學(xué)生如何學(xué)”。這句話解釋了教學(xué)的本質(zhì)，即教學(xué)的過程就是學(xué)習(xí)的過程，就是教學(xué)生如何學(xué)習(xí)的過程。本節(jié)課內(nèi)容主要面向高中選考生物的學(xué)生，多數(shù)學(xué)生在初中學(xué)過有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的知識(shí)，并且有一定的閱讀分析能力和小組合作意識(shí)。因此，本節(jié)課沒有按照教材原有的用同位素示蹤法證明分泌蛋白的合成與運(yùn)輸是多種細(xì)胞器分工協(xié)作完成的思路，而是采用科研文獻(xiàn)閱讀的方式，引導(dǎo)學(xué)生落實(shí)核心大概念。

3 教學(xué)目標(biāo)

①舉例說明細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)一致，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)。

②通過對(duì)蛋白質(zhì)合成、加工和運(yùn)輸途徑科研資料的閱讀、分析和討論，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法。

③通過資料分析歸納細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)的分工與合作過程，建立結(jié)構(gòu)與功能觀、局部與整體觀（系統(tǒng)觀）。

4 教學(xué)過程

4.1 課題引入—?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

從社會(huì)熱點(diǎn)話題糖尿病入手，教師簡(jiǎn)單介紹糖尿病的發(fā)病機(jī)理及胰島素的降血糖機(jī)理：胰島素刺激細(xì)胞的某種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜。這種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠?qū)⑵咸烟沁\(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，從而降低血糖。這種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是哪里控制合成的呢？又是如何到達(dá)細(xì)胞膜呢？

教師引出本節(jié)課的課題——細(xì)胞器之間的分工合作，并且展示1999年和2013年因發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸機(jī)制而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家照片。教師利用科學(xué)研究進(jìn)展點(diǎn)燃學(xué)生的好奇之火，激發(fā)學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)合成、加工及分泌過程的探究欲望，并且使學(xué)生認(rèn)識(shí)到該研究的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。

4.2 文獻(xiàn)閱讀，科學(xué)體驗(yàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)綜述“關(guān)于胰島素合成、加工和運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)研究”（1999年諾貝爾獎(jiǎng)研究文獻(xiàn)改編），同時(shí)思考討論以下問題：

①在細(xì)胞什么結(jié)構(gòu)的控制下，核糖體才開始合成肽鏈？

②核糖體上合成的肽鏈為什么能到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)？

③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了哪些修飾或加工？

④內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上加工后的蛋白質(zhì)為什么被運(yùn)輸至高爾基體？

⑤內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體是如何聯(lián)系的？

⑥高爾基體加工后的蛋白質(zhì)如何確定運(yùn)輸方向？

⑦分泌蛋白是如何分泌到細(xì)胞外的？

在閱讀討論的過程中，學(xué)生能夠基于給定的事實(shí)和證據(jù)，采用歸納與概括等方法，總結(jié)并理解蛋白質(zhì)合成、加工運(yùn)輸過程中細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分工與合作，并回答7大核心問題，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀。

4.3 師生合力，攻克難點(diǎn)

教師通過觀察學(xué)生分組閱讀討論的情況，了解學(xué)生該部分學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和困惑。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生思考、交流信號(hào)序列、蛋白質(zhì)分選（圖1）等。師生合力深度分析總結(jié)蛋白質(zhì)合成、加工及運(yùn)輸過程中細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的分工與合作，使學(xué)生能夠運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀說明細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，并且能夠在特定的問題情境中，以生命觀念為指導(dǎo)，分析生命現(xiàn)象，探討細(xì)胞內(nèi)生命活動(dòng)的規(guī)律。

圖1 蛋白質(zhì)的分選

4.4 拓展延伸，思維升華

在學(xué)生總結(jié)完成蛋白質(zhì)合成、加工和運(yùn)輸過程中細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的分工與合作后，教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)已閱讀完成的文獻(xiàn)內(nèi)容，繼續(xù)深入思考討論文獻(xiàn)資料中的相關(guān)問題：

①如果蛋白質(zhì)前體要留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或進(jìn)入別的細(xì)胞結(jié)構(gòu)加工，該怎么辦？

②肽酶和蛋白酶是如何做到對(duì)蛋白質(zhì)前體進(jìn)行準(zhǔn)確切割加工的？

③在表1所示的5組實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照組是哪一組？你是按照怎樣的對(duì)照方式去推測(cè)各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的作用以及它們之間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系的？

表1 關(guān)于胰島素合成、加工和運(yùn)輸?shù)捏w外實(shí)驗(yàn)結(jié)果

學(xué)生通過深入分析文獻(xiàn)綜述中的相關(guān)內(nèi)容，拓展思考有關(guān)問題，明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一基本思路和原則（如單一變量原則、對(duì)照原則）等；體會(huì)科學(xué)家在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中的思路和方法，能創(chuàng)造性地運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，并且由實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步得出結(jié)論，逐步掌握科學(xué)探究的基本思路和方法；認(rèn)同在生物學(xué)的探究過程中開展合作的必要性，學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作。

5 教學(xué)反思

按照新課程的理念，高中生物學(xué)課程以發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，以生物學(xué)的大概念和重要概念構(gòu)建課程內(nèi)容框架和知識(shí)體系。因此，高中生物學(xué)課程的設(shè)計(jì)既要展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，也要反映自然科學(xué)的本質(zhì)，既要讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識(shí)，又要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點(diǎn)以及解決問題的思路和方法，使學(xué)生能夠運(yùn)用已有的知識(shí)、證據(jù)材料和邏輯對(duì)相關(guān)的生物學(xué)問題進(jìn)行思考和論證，養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣。

結(jié)合新教材的教學(xué)內(nèi)容和高中生自學(xué)能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，本節(jié)課改變教材原有的教學(xué)思路和設(shè)計(jì)，圍繞“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”的單元大概念，進(jìn)行適當(dāng)知識(shí)整合和拓展，大膽嘗試讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。教師組織學(xué)生自主閱讀，小組討論分析，引導(dǎo)學(xué)生深入理解蛋白質(zhì)合成、加工和運(yùn)輸過程中細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分工與合作及細(xì)胞內(nèi)各種結(jié)構(gòu)的精細(xì)分工與合作。結(jié)合文獻(xiàn)材料，教師引導(dǎo)學(xué)生分析討論材料背后體現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和原則，使學(xué)生在親身體會(huì)真科學(xué)、真研究的同時(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)研究的一般思路和方法，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。