基于生物學核心素養(yǎng)的“細胞膜”課堂教學實踐與思考

婁藍英

摘 要 以“細胞膜”課堂教學為例，從實驗導入滲透生命觀念，實驗拓展培養(yǎng)科學探究，科學史實培養(yǎng)理性思維，應用生活感悟社會責任四個方面展開教學，發(fā)展學生的生物核心素養(yǎng)，最后反思教學的有效性。

關鍵詞 生物核心素養(yǎng) 細胞膜 教學實踐 教學反思

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

學科核心素養(yǎng)是指個體在面對復雜的、不確定的現(xiàn)實生活情境時，綜合運用學科觀念、方法、知識和技能解決實際問題所表現(xiàn)出來的必備品格與關鍵能力。生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任是生物核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。

細胞膜是浙江省現(xiàn)行高中生物學教科書《必修1·分子與細胞》第二章第二節(jié)“細胞膜和細胞壁”中的內(nèi)容，主要包括了：活動“驗證活細胞吸收物質(zhì)的選擇性”、細胞膜有選擇透性、質(zhì)膜的結構模型這三部分內(nèi)容。教學重點是質(zhì)膜的結構及質(zhì)膜具有選擇透性；教學難點是質(zhì)膜的流動鑲嵌模型。主要教學思路為：從實驗導入，引出細胞膜的功能特性——選擇透性，然后從功能到結構再到功能，充分利用實驗活動、科學史、模型、生活實例等幫助學生將抽象的知識與圖解聯(lián)系起來，加深對細胞膜結構和功能的理解，認同結構與功能相統(tǒng)一的生命觀念，培養(yǎng)學生推理、建模等理性思維能力，樂于合作的科學探究精神，使學生關注健康生活，同時為第三章學習“物質(zhì)出入細胞的方式”做好鋪墊。

1 實驗導入，滲透生命觀念

生命觀念是指人們對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經(jīng)過實證后的想法或觀點，有助于理解或解釋較大范圍的相關事件和現(xiàn)象，如結構與功能觀、物質(zhì)與能量觀、進化與適應觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

生物科學作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發(fā)展起來的。實驗是學生認識生命世界，也是學習生物課程的有效方法。以活動“驗證活細胞細胞物質(zhì)的選擇性”導入新課，該實驗操作過程簡單，實驗材料貼近生活，實驗現(xiàn)象明顯。通過此實驗操作，學生不僅掌握了一般的實驗操作技能，同時通過比較死、活玉米子粒中胚的顏色變化的差異性，得出只有活細胞吸收物質(zhì)才有選擇性，明白生命的意義所在。這不僅激發(fā)了學生的情感共鳴，使學生快速融入課堂，同時在嘗試解釋實驗現(xiàn)象的過程中學習生物學的知識、觀念和思想方法，逐步學會學習，形成結構和功能相適應的生命觀念。

教學片段1：活動一——驗證活細胞吸收物質(zhì)的選擇性。

教師：呈現(xiàn)玉米子粒結構示意圖，確認胚和胚乳的位置。

學生：根據(jù)教材實驗步驟，進行實驗操作。

教師：呈現(xiàn)學生的實驗結果（圖1）。

學生：未煮過玉米的胚沒有著色，煮過的玉米的胚被染成了紅色。

教師：此實驗現(xiàn)象說明了什么？我們可以先來分析該實驗的自變量是什么？

學生：1號未煮過，2號煮過，意味著1號的玉米籽粒是活的，2號是死的，所以實驗自變量是細胞的死活。

教師：1號玉米胚的活的，沒有被染色。2號玉米胚是死的，被染成紅色。此實驗結果說明了什么？

學生：紅墨水無法進入活細胞，所以活細胞吸收物質(zhì)具有選擇性。

教師：這就是細胞膜的選擇透性——只有某些分子能透過質(zhì)膜。

2 實驗拓展，培養(yǎng)科學探究能力

科學探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學或科學問題，針對特定的生物學現(xiàn)象進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論。

在完成教材活動“驗證活細胞吸收物質(zhì)的選擇性”時，再提出活動“探究活細胞排出物質(zhì)是否具有選擇性”，此時，學生的熱情高漲，求知欲強。教師可借勢發(fā)揮，利用課前準備的學案教學，讓學生提出實驗假設，選擇合適的實驗材料，設計實驗方案，實施實驗方案，觀察并交流實驗結果，最終得出實驗結論。

教學片段2：探究活動的學案。

實驗目的：探究活細胞排出物質(zhì)是否具有選擇性

實驗假設：__________________ 。

實驗材料：請結合生活經(jīng)驗，選擇合適材料：

__________________。

實驗方案（表1）：

實驗結論：__________________。

3 科學史實，培養(yǎng)科學思維

科學思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。通過生物學課程的學習，學生應逐步發(fā)展科學思維，如能夠基于生物學事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建構等方法探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題。

科學是一個發(fā)展的過程，學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質(zhì)和科學研究的方法，學習科學家鉆研的精神，這對提高學生的科學素養(yǎng)有很大的積極意義。如在學生認識細胞膜的脂雙層結構模型之前，提出“磷脂分子在細胞膜上是如何分布的”這一個原生態(tài)的問題。在知道真相之前，學生對于磷脂分子在細胞膜上的分布就會產(chǎn)生多種猜測，然后根據(jù)已有知識，展開師生對話，生生對話，逐步建立細胞膜中脂雙層模型。

教學片段3：“細胞膜結構”科學史。

師：1859年，E.Oerton選用500多種化學物質(zhì)對植物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)越容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，越不容易穿過膜。

教師：根據(jù)化學中相似相溶的原理，我們可以推測細胞膜中有什么物質(zhì)？

學生：脂質(zhì)。

教師：后來科學家研究發(fā)現(xiàn)細胞膜中有磷脂，它有親水的頭部和疏水的尾部。根據(jù)磷脂分子的性質(zhì)，思考磷脂分子在細胞膜中如何分布？請畫圖表示，并說明原因。

學生思考并畫圖表示。

教師展示磷脂分子排布的所有可能性（圖2）。endprint

教師：請各位同學選擇正確的排布方式并說明磷脂分子如此分布的理由。

小結：因為細胞內(nèi)外均為水溶液，所以磷脂分子應該把疏水尾部藏起來，親水頭部朝向水溶液（如圖2中的④）。

4 應用生活，感悟社會責任

社會責任是指能夠關注涉及生物學的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；主動向他人宣傳健康生活、關愛生命和保護環(huán)境等相關知識；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學相關的問題。

生物課程的基本理念之一是注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，能夠運用生物學原理和方法參與社會事務的討論。在學習了細胞膜的功能特性“選擇透性——只有某些分子能透過質(zhì)膜”后，教師可以引導學生思考細胞膜這一特性在生活中有何應用價值。細胞膜是生物膜，利用其特性，人工生產(chǎn)出只有某些物質(zhì)能通過的“半透膜”，可以應用于：① 環(huán)境保護方面，如污水處理，海水淡化，定向滲透進行土壤灌溉等；② 醫(yī)療方面，如腎功能衰竭的替代療法——透析；③ 反滲透技術，大量應用于電子、化工、印染、造紙、電鍍等工業(yè)生產(chǎn)。這樣不僅可以使學生將所學生物知識應用于生活，關注生命健康，提高環(huán)境保護意識，感悟社會責任，也能幫助學生了解相關的職業(yè)和學習方向，為他們進一步學習和步入社會做準備。

5 教學反思

生物學核心素養(yǎng)的形成主要依托學生對生物學課程的學習，是基于每一節(jié)課的有效學習來實現(xiàn)的。教學目標是指導和評價教學的依據(jù)，課堂教學是否有效，首先看教學目標制定是否合理、準確。為了培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，細胞膜的教學目標可制訂為：① 通過教材實驗的分析討論，能用結構與功能相適應的觀點解釋生命現(xiàn)象；② 通過探究實驗，學會科學探究的一般方法和步驟，在實施實驗方案中樂于與他人合作、溝通；③ 通過科學史的分析，逐步建立細胞膜的結構模型，并能用批判性思維分析討論模型的正確性；④ 能夠運用生物學知識于生活，關注生命健康，提高環(huán)境保護意識。反思教學過程，以上教學目標基本達成。但學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是一個長期發(fā)展的過程，一堂課所發(fā)揮的作用是有限的。因此，在今后的教學中，教師要不斷研究，勇于嘗試，努力在課堂教學中更有效地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 蔣桂林.基于高中生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的生物學科素養(yǎng)的思考[J].中學生物學，2015，（10）：9-10.

[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2003.endprint