基于“雙史”和“模型建構”的“細胞”一課教學設計

黃建林

(浙江省杭州市文海實驗學校 杭州 310018)

1 教材分析及設計思路

“細胞”是浙教版科學七年級上冊第2章第2節的內容，這節內容將為深入學習生物學奠定基礎知識，例如： 細胞膜知識是學習水分代謝、光合作用及呼吸作用及動物新陳代謝的基礎。細胞的部分內容在小學科學六年級已有所涉及，但因未涉及細胞的結構與功能相適應的相關概念，對學生的理解來說有一定難度。本節課以科學和技術發展歷史為主線，并通過模型建構，來突破本節課的教學難點。

2 教學目標

基于課程標準，并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下的教學目標：

(1) 認識細胞是生命活動的基本結構和功能單位，初步形成“結構與功能觀”。

(2) 通過模型建構及重溫科學家的探究過程，培養觀察獲取信息的能力、解決問題的能力，體會透過現象看本質的科學觀念。

(3) 通過細胞發現史的學習，感受科學發展往往需要付出幾代人的共同努力，是一個長期的過程，培養尊重科學、崇尚科學的社會責任。

3 教學過程

3.1 呈現圖片，導入新課 教師首先呈現顯微鏡下的變形蟲、藍藻、食鹽顆粒等圖片，并設問： 這些圖中呈現的都是細胞嗎？在學生不同觀點的回答中，教師提出： 希望通過“細胞”這節課的學習，大家拿出相應的證據來證明自己的觀點。

設計意圖： 通過圖片喚醒學生的前概念，通過任務驅動激發學生的求知欲和學習積極性，要求通過自行尋找證據解開疑惑，培養學生的實證意識。

3.2 重溫探究之路，觀察軟木細胞 首先要求學生用肉眼觀察軟木細胞，統一學生的認知，即肉眼看不到細胞。進而教師提問： 這說明了細胞的什么特點？你會用桌上的放大鏡去觀察軟木細胞嗎？當學生發現用放大鏡無法觀察到細胞后，教師繼續追問： 能否通過改進放大鏡使我們看得到細胞呢？個別學生提出： 把兩個放大鏡組合起來觀察。教師鼓勵學生采用這種方法嘗試觀察，并適時指出： 1665年英國科學家胡克就是把兩塊放大鏡進行一定的疊加制成了復式顯微鏡，并用它觀察到了PPT上的這幅圖，這時教師把自制的軟木切片用數碼顯微鏡投射到屏幕上并指出： 當時胡克把這些小室命名為“細胞”。同時，教師對屏幕上呈現的蜂窩狀小孔進行強調： 實際上，當時胡克發現的僅是死亡植物細胞的細胞壁。

設計意圖： 通過用肉眼觀察過渡到借助工具觀察，最后到改進工具觀察，該過程可使學生感受科學家的科學思維過程，同時形成科學、技術兩者相互促進、共同發展的社會發展觀。通過強調胡克發現的僅是死亡的植物細胞壁，激發學生想了解真實細胞的興趣。

3.3 建構細胞模型，理解結構功能 教師再現胡克發現細胞后的近200年間科學家用顯微鏡觀察和研究了各種各樣的生物的場景，并請學生一起來看各種動物細胞和植物細胞的顯微圖片(包括： 動物的精子細胞、平滑肌細胞、心肌細胞和神經細胞及植物的洋蔥表皮細胞、石細胞、根毛細胞和葉表皮細胞等)后，要求學生說出細胞的各種形態特征。

教師要求學生按所看到的動物細胞和植物細胞的結構，結合學案上提供的細胞各部分結構的功能資料，通過小組討論、分工合作，用桌上的各色各樣的橡皮泥搭建細胞模型并標注各結構名稱。學生搭建期間，教師適時指導模型搭建的方法，并提醒學生相應的注意事項。此后，各組展示已搭建好的細胞模型，并說明這樣搭建的理由。例如： A組模型的細胞膜上有很多洞，其理由是細胞膜要與外界進行物質交換，因此他們根據功能推測細胞膜應該有洞才能讓物質通過；B組的細胞核是用紅色橡皮泥制成的圓，理由是它是細胞生命活動的控制中心，紅色表示重要；C組細胞膜制作的很薄，理由是要讓物質能透過；……

教師在肯定學生的一些正確思路和做法的同時，及時且明確地指出他們的錯誤，例如： 明確指出A組細胞膜上留洞是錯誤的，原因是學生依據功能推測其結構的過程中，錯誤地將宏觀現象中物質進出方式運用到了微觀結構上。如果學生感覺細胞膜的結構及物質進出細胞的方式過于抽象、無法理解時，教師可以通過打比喻的方式幫助學生理解。存在的問題及錯誤都解決后，讓學生再次修正模型。其間，許多學生對植物細胞是否具細胞膜存在質疑，理由是在顯微鏡圖片中只看到了細胞壁，這時教師可以制作一個臨時裝片，通過滴加鹽水導致質壁分離的現象，讓學生直觀看到植物細胞的細胞膜。

教師再次在PPT上呈現精子細胞、平滑肌細胞、心肌細胞和神經細胞等四種動物細胞顯微圖，讓學生根據這些細胞形態結構，嘗試推測它們在人體內的功能；或直接告知學生它們在人體內的功能，讓學生說一說這些細胞適應于這些功能的結構特點。依次，再展示幾種植物細胞的顯微圖，讓學生從結構推測功能或從功能描述其結構特點。例如，讓學生說出植物之所以能長成參天大樹，都與植物細胞的哪些結構有關等。其間，反復強調結構與功能相適應的特點。

最終，教師引導學生根據動物和植物細胞各自功能的差異，結合自己搭建的細胞模型，通過比較歸納出植物細胞與動物細胞的異同點。

設計意圖： 通過呈現的動物和植物細胞顯微圖，學生自行觀察其結構特點，搭建細胞模型，學生闡述模型搭建的理由，教師指正、學生修正、知識遷移等環節，使學生理解結構與功能相適應的生物學觀點，同時培養學生分析、歸納、建模等科學思維能力。并針對植物細胞是否存在細胞膜及其結構的疑問，引發學生的認知沖突，不僅培養了他們的質疑精神和求實精神，同時教師通過質壁分離演示等活動突破了難點。

3.4 總結前人成果，提出細胞學說 教師引導提問： 根據剛才觀察的結果，動物和植物擁有共同的哪種結構？說明了什么？學生回答后，教師講解： 19世紀40年代，德國科學家施萊登和施旺在前人基礎上，通過歸納提出： 動物和植物都是由相同的基本單位——細胞所構成的。

教師設問： 細胞又是來自于哪里呢？學生討論。然后，教師通過播放細胞分裂視頻，學生得出： 細胞是由細胞分裂產生的。

教師引導學生對本節課學習的內容進行歸納總結，得到細胞學說的三個主要內容。

設計意圖： 通過猜測，讓學生明白學說產生的過程，并讓學生理解，學說不一定是對的，它是不斷改進不斷發展的過程，同時通過細胞學說得出的漫長過程，說明科學的發展不是一蹴而就，需要許多代科學家不斷努力，同時通過科學史的教育，讓學生尊重科學勞動成果并讓他們有立志為人類作貢獻的信心和決心。

3.5 依據所學知識判斷真假，提出研究問題 通過此節課的學習，請學生依據所掌握的知識，來說說課堂導入階段展示的圖片變形蟲、藍藻、食鹽顆粒等是否都是細胞？并逐一說明理由。教師提問： 同學們還想知道細胞的哪些問題？

設計意圖： 前后呼應，利用所學知識作為依據來判斷細胞真假，培養學生的證據意識。通過提問，激發學生的學習能動性和學習積極性，同時也說明教學是一項馬拉松，不是一節課的學習就夠了的。

4 教學反思

生物學上有很多有關科學史的內容，我們要充分利用這些科學史，在教學過程中，讓學生像科學家一樣的探究，重溫科學之路，體驗探究過程，體味探究之美，理解研究的艱辛，讓學生樹立遠大理想，以后也像科學家一樣，為人類的進步作出自己應有的貢獻。在科學的發展過程中，肯定并行著技術的發展，筆者建議： 在以后的科學史教學過程中，可以把科學史和技術史這“雙史”作為雙主線進行教學。在類似細胞這樣的模型教學過程中，最好讓學生親自動手進行模型建構，通過模型建構，掌握知識和建模方法的同時，理解模型的作用、優點及相應的缺點。當然在傳授知識的同時，我們更應該注重科學思維和科學方法的傳授，通過知識、方法、技能等的傳授，提高學生的生物學核心素養。

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