基于課標(biāo)落實(shí)核心素養(yǎng)導(dǎo)向的高中生物學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：本文以“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”為例，闡述基于課標(biāo)，落實(shí)素養(yǎng)導(dǎo)向的生物學(xué)課堂教學(xué)實(shí)施過程。通過貫穿真實(shí)的生活情境，層層設(shè)問驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考，采用資料分析，知識(shí)運(yùn)用，形成生命觀念，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任；通過模型構(gòu)建，提升科學(xué)思維能力；進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)探究。充分體現(xiàn)普通高中新課程改革的特征：從知識(shí)到素養(yǎng)，從學(xué)科到生活。

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué)；核心素養(yǎng)；內(nèi)環(huán)境；穩(wěn)態(tài)

文章編號(hào)：1003-7586（2024）04-0050-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）指出高中生物學(xué)課程的基本理念是核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實(shí)踐，學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展。本節(jié)課在設(shè)計(jì)上貫徹《課程標(biāo)準(zhǔn)》基本理念，通過設(shè)置多樣的生活情境，利用生物學(xué)大概念構(gòu)建課程內(nèi)容以實(shí)現(xiàn)少而精。使用pH傳感器和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析嵌入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過質(zhì)疑—激趣—思考、探究—分析、建模、總結(jié)等環(huán)節(jié)，將對(duì)生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到課堂教學(xué)中，有效提高課堂效率。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

本節(jié)內(nèi)容選自人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》（以下簡(jiǎn)稱“教材”）第1章第2節(jié)，教學(xué)內(nèi)容涵蓋內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化、對(duì)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義，是學(xué)生建立內(nèi)環(huán)境概念后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，這對(duì)于形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀至關(guān)重要。穩(wěn)態(tài)的概念是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，小到生命個(gè)體，大到生態(tài)系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)的概念貫穿生命各層次。學(xué)生理解掌握這一概念可以為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的內(nèi)容非常抽象，學(xué)生要做到真正理解存在一定難度。

本節(jié)課通過設(shè)置真實(shí)的生活情境，例如血常規(guī)檢測(cè)、體溫的日變化規(guī)律等，讓學(xué)生親身經(jīng)歷問題探討、模型構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)探究、歸納總結(jié)等教學(xué)環(huán)節(jié)，形成對(duì)穩(wěn)態(tài)概念的基本認(rèn)識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)健康生活的意識(shí)。通過改進(jìn)“模擬生物體pH值的穩(wěn)定”實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)字化教學(xué)的相互融合，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中驅(qū)動(dòng)思考，動(dòng)手實(shí)踐的過程中掌握基本科學(xué)方法，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程中訓(xùn)練科學(xué)思維。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過調(diào)查家庭成員的體溫變化、分析血液生化檢驗(yàn)結(jié)果報(bào)告單，說明人體內(nèi)環(huán)境的成分和理化性質(zhì)是在一定范圍內(nèi)不斷變化的，認(rèn)同生命系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡特點(diǎn)，闡明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的含義。

（2）利用數(shù)字化傳感器模擬生物體維持pH值的穩(wěn)定的探究實(shí)踐活動(dòng)，繪制曲線圖等數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流展示，嘗試解釋人體維持pH值穩(wěn)定的機(jī)制。

（3）分析內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統(tǒng)的功能聯(lián)系示意圖，舉例說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)是人體各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的結(jié)果，認(rèn)同生命系統(tǒng)的整體性。

（4）討論人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)的實(shí)例，說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)對(duì)機(jī)體的重要意義，形成關(guān)注自我健康的意識(shí)，倡導(dǎo)健康的生活方式。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

教師提出思考問題，什么是血液的生化指標(biāo)？血液的生化指標(biāo)如何反映機(jī)體的健康狀況？每種成分的參考值（即正常值）都有變化范圍，這說明什么？讓學(xué)生帶著思考任務(wù)觀看視頻，并結(jié)合“血液生化檢驗(yàn)報(bào)告結(jié)果單”，思考回答問題。教師指導(dǎo)學(xué)生查看體檢報(bào)告表，分析數(shù)據(jù)，理解葡萄糖、糖化血清蛋白、甘油三酯含量等化學(xué)成分超出正常范圍可能會(huì)對(duì)人體造成影響，從而得出內(nèi)環(huán)境成分的含量是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)的結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：以實(shí)例設(shè)疑，通過引導(dǎo)學(xué)生分析“血液生化檢驗(yàn)結(jié)果報(bào)告單”，激發(fā)學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的探索熱情，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)日常生活中健康問題的關(guān)注。

3.2 實(shí)踐探究，發(fā)展素養(yǎng)

3.2.1 探究一：調(diào)查體溫的日變化規(guī)律

學(xué)生完成“家庭成員一日內(nèi)體溫變化調(diào)查表”，并繪制體溫變化曲線圖。學(xué)生展示調(diào)查結(jié)果，教師設(shè)置問題串，家庭成員的體溫完全一致嗎？說明了什么？比較同一個(gè)體在一日中的體溫?cái)?shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)什么變化規(guī)律？引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，理解人體體溫在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，不同個(gè)體之間存在差異。

教師展示某地“馬拉松百公里越野賽事件”的新聞報(bào)道，提出問題：失溫對(duì)人體會(huì)造成什么影響？體溫的相對(duì)穩(wěn)定有什么意義？教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系之前的知識(shí)內(nèi)容，說明人體細(xì)胞的代謝活動(dòng)需要酶的催化，體溫會(huì)影響酶的活性，得出結(jié)論體溫的相對(duì)穩(wěn)定是機(jī)體進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件之一。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在調(diào)查體溫的日變化過程中，培養(yǎng)了建模的能力，理解正常人體體溫的動(dòng)態(tài)變化。教師呈現(xiàn)情境資料——失溫對(duì)人體造成的影響，為學(xué)生形成內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的概念和意義提供幫助，讓學(xué)生進(jìn)一步理解人體可以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，但是調(diào)節(jié)能力有一定限度。

3.2.2 探究二：模擬生物體維持pH值的穩(wěn)定

活動(dòng)一：比較自來水和緩沖液維持pH值穩(wěn)定性的效果。教師引導(dǎo)學(xué)生回顧控制變量法，探究實(shí)驗(yàn)原則，小組成員分工協(xié)作，按照“探究·實(shí)驗(yàn)”的方法步驟，使用數(shù)字化pH值傳感器測(cè)定自來水、緩沖液在加入HCI和NaOH后pH值的變化幅度，將每次滴加酸或堿的數(shù)據(jù)記錄在計(jì)算機(jī)表格中，描述觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制pH值變化曲線的數(shù)學(xué)模型，得出緩沖液中pH值的變化幅度不大的結(jié)論。

活動(dòng)二：增加肝勻漿為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)組，模擬人體內(nèi)環(huán)境成分。學(xué)生運(yùn)用控制變量法，模擬實(shí)踐探究環(huán)節(jié)“提出問題做出假設(shè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析得出結(jié)論”，嘗試提出問題并作出假設(shè)，并與同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)思路，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析繪圖。結(jié)果如下：表1（對(duì)應(yīng)圖1）為自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加HCl后pH值的變化，看出肝勻漿與緩沖液在滴加HCl后，pH值曲線走勢(shì)與緩沖液類似；表2（對(duì)應(yīng)圖2）為自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加NaOH后pH值的變化，看出肝勻漿與緩沖液在滴加NaOH后，pH值曲線走勢(shì)與緩沖液類似。通過比較自來水、緩沖液和肝勻漿在滴加HCl和NaOH后的變化特點(diǎn)，得出結(jié)論肝勻漿與緩沖液維持pH值穩(wěn)定的效果類似的結(jié)論。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，嘗試解釋機(jī)體維持pH值穩(wěn)定的機(jī)制，并結(jié)合體溫的日變化調(diào)查結(jié)論，歸納得出穩(wěn)態(tài)的概念。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生在親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程中體會(huì)控制變量、構(gòu)建模型等科學(xué)方法。pH值傳感器和統(tǒng)計(jì)軟件的使用有效提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，定量呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀化、精確化。學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并用曲線圖模型呈現(xiàn)結(jié)果做解釋，訓(xùn)練科學(xué)思維，培養(yǎng)探究能力。學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)得出肝勻漿與緩沖液的pH值變化類似的事實(shí)性知識(shí)，助于構(gòu)建內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的概念。

3.3 討論分析，闡明機(jī)制

教師展示教材中圖1-4“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統(tǒng)的功能聯(lián)系示意圖”，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)是什么？為什么機(jī)體內(nèi)各個(gè)器官、系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)一致地正常運(yùn)行？機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制是什么？學(xué)生結(jié)合示意圖，運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀舉例說明人體各器官、系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，共同參與維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。學(xué)生結(jié)合討論結(jié)果，自主閱讀教材上的科學(xué)史——科學(xué)家對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)機(jī)制的認(rèn)識(shí)過程，說明機(jī)體維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。

設(shè)計(jì)意圖：通過分析示意圖，學(xué)生能夠思考生命系統(tǒng)的多樣性與統(tǒng)一性，進(jìn)一步提升學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀、生命的系統(tǒng)觀，實(shí)現(xiàn)生命觀念的融合。教師還原科學(xué)史，回顧穩(wěn)態(tài)主要調(diào)節(jié)機(jī)制的建立過程，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)史中探尋思考，認(rèn)同神經(jīng)體液免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制。同時(shí)學(xué)生能更好地理解科學(xué)過程和本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)在不斷繼承和修改中完善，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和勇于探索的科學(xué)精神。

3.4 歸納總結(jié)，鞏固提升

學(xué)生從穩(wěn)態(tài)的定義、意義、調(diào)節(jié)機(jī)制三個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)，嘗試聯(lián)系第1節(jié)“細(xì)胞生活的環(huán)境”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建概念圖。完成教材第12頁(yè)“練習(xí)與應(yīng)用”欄目，學(xué)生之間互相點(diǎn)評(píng)，教師做適當(dāng)引導(dǎo)和評(píng)價(jià)。

教師設(shè)置開放性題目，讓學(xué)生查找資料了解糖尿病的發(fā)病原因、檢查方法、治療方法等。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過梳理第1章相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，自主構(gòu)建概念體系網(wǎng)絡(luò)圖，形成系統(tǒng)化思維，發(fā)展歸納能力?！熬毩?xí)與應(yīng)用”欄目鞏固并檢測(cè)學(xué)生對(duì)概念的理解。開發(fā)性題目能夠促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升并考查核心素養(yǎng)。

4 教學(xué)反思

4.1 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，強(qiáng)化探究

本節(jié)課對(duì)教材“模擬生物體維持pH值的穩(wěn)定”的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：首先采用pH傳感器和計(jì)算機(jī)數(shù)字軟件取代pH試紙，定量且精確獲取實(shí)驗(yàn)過程中pH值的變化數(shù)據(jù)，從而利于學(xué)生分析，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)謹(jǐn)。其次，設(shè)計(jì)遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)，先設(shè)置驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一“比較自來水和緩沖液維持pH值的穩(wěn)定性效果”。引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)二“探究肝勻漿維持pH值穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)”，讓學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)的歷程，提出問題、做出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論模式。引導(dǎo)學(xué)生積極思考，動(dòng)手探究，培養(yǎng)學(xué)生形成基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)，解決真實(shí)生活問題的科學(xué)探究能力。最后，利用計(jì)算機(jī)軟件，以圖表建模呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

4.2 情境導(dǎo)入，激趣入勝

通過層層設(shè)置的情境，合理利用問題串，層層設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生分析體溫的規(guī)律，內(nèi)環(huán)境中化學(xué)成分變化規(guī)律，pH值變化規(guī)律等，總結(jié)出穩(wěn)態(tài)的特征——?jiǎng)討B(tài)變化、相對(duì)穩(wěn)定。學(xué)生學(xué)會(huì)用生物學(xué)知識(shí)分析內(nèi)環(huán)境失調(diào)影響機(jī)體健康，得出與本節(jié)內(nèi)容密切相關(guān)的結(jié)論，即內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是細(xì)胞正常生命活動(dòng)的保障。驅(qū)動(dòng)學(xué)生用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，從而落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。