基于深度學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)

張祥

摘要 以“細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，依據(jù)新課標(biāo)要求，采用觀察比較、模型建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究、創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突、自主學(xué)習(xí)、交流研討等多種教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念和科學(xué)思維等學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 深度學(xué)習(xí) 核心素養(yǎng) 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2020）08-0033-03

如何有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)？如何在課堂中有效地落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，并最終發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)？教師需要在課堂中轉(zhuǎn)變教與學(xué)的方式，靈活采用多種方式為學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)情境、提供條件、搭建支架，讓學(xué)生在積極參與及親身體驗(yàn)中習(xí)得知識(shí)、培養(yǎng)能力、發(fā)展素養(yǎng)。

1教材分析與設(shè)計(jì)思路

“細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)”是人教版高中生物學(xué)教材《必修1·分子與細(xì)胞》第二章第四節(jié)內(nèi)容，主要介紹了糖類的元素組成、種類和功能以及脂質(zhì)的種類和功能。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)和核酸兩種生物有機(jī)大分子的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解細(xì)胞中有機(jī)物的種類及組成。糖類的結(jié)構(gòu)與功能是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。通過(guò)糖類和脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的深度理解認(rèn)同生物大分子是以碳鏈為骨架的，碳元素是生命的核心元素是教學(xué)難點(diǎn)，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的教師講授來(lái)傳遞這一核心概念。

學(xué)生在初中和日常生活實(shí)際中對(duì)糖類和脂質(zhì)的部分內(nèi)容有所了解，但這種認(rèn)識(shí)是膚淺且不完整，并且高一學(xué)生缺乏相關(guān)的有機(jī)化學(xué)知識(shí)。教師從學(xué)生熟悉的糖尿病這一生活實(shí)例引入，以糖尿病人的合理飲食研究為主線，依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，采用觀察比較、模型建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究、創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突、自主學(xué)習(xí)、交流研討等多種教學(xué)方式，把模型建構(gòu)和實(shí)驗(yàn)論證引入課堂教學(xué)，合理重構(gòu)教材內(nèi)容，豐富教學(xué)資源，讓學(xué)生在動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合的過(guò)程中實(shí)施深度學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

2教學(xué)目的

（1）通過(guò)觀察、分析、比較能概述糖類的種類及結(jié)構(gòu)層次，總結(jié)糖類的特點(diǎn)，認(rèn)同糖類既是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，又是生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)。

（2）通過(guò)模型建構(gòu)理解多糖的空間結(jié)構(gòu)，說(shuō)明生物大分子是以碳鏈為骨架的，建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

（3）學(xué)會(huì)通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒定生活中常見食材中是否含有可溶性還原糖、淀粉及脂肪，在實(shí)踐操作、交流討論、科學(xué)論證中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究及科學(xué)思維的能力。

（4）通過(guò)自主學(xué)習(xí)能舉例說(shuō)出不同種類的脂質(zhì)對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的重要作用。

（5）以糖尿病為例，關(guān)注人類飲食健康，形成科學(xué)健康的飲食習(xí)慣和生活方式。

3教學(xué)過(guò)程

3.1創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師上課前兩分鐘開始播放一個(gè)有關(guān)糖尿病的短視頻，主要介紹糖尿病的發(fā)病機(jī)理、發(fā)病癥狀及發(fā)病率等，說(shuō)明糖尿病已經(jīng)成為現(xiàn)代人們生活中的一種常見病，目的是讓學(xué)生對(duì)糖尿病先有一個(gè)直觀的了解。然后，教師引入課題：我們知道糖是人們生命活動(dòng)不可缺少的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因?yàn)樗梢詾樯顒?dòng)提供能量。但從剛才的視頻可以知道，長(zhǎng)期存在高血糖，會(huì)導(dǎo)致糖尿病發(fā)生，危害很大，因此日常膳食中就應(yīng)該要控制糖類的攝入。隨后，教師展示一些常見的食物（面食類、動(dòng)物內(nèi)臟類、粗糧類、蔬菜類等）讓學(xué)生一起找一找它們中都含有哪些糖類。

設(shè)計(jì)意圖：對(duì)學(xué)生身邊親朋好友中發(fā)病率較高的糖尿病的介紹可以引起學(xué)生對(duì)健康飲食的興趣，知道平時(shí)的各種食物中均含有不同種類的糖。糖類是生命活動(dòng)不可缺少的，但又不能過(guò)量攝入，激發(fā)了學(xué)生對(duì)糖類知識(shí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)的渴望。

3.2搭建多重支架，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)概念

3.2.1活動(dòng)1：在觀察比較中辨識(shí)糖的種類

教師首先展示A組糖類（包括核糖、脫氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等單糖）的結(jié)構(gòu)示意圖及相應(yīng)的分子式，要求學(xué)生獨(dú)立觀察比較后回答以下問(wèn)題：從分子結(jié)構(gòu)上看，糖的元素組成是什么？從構(gòu)成糖的分子數(shù)目上看，它們屬于什么糖？從碳原子的數(shù)目看，它們又可分為哪兩種糖？隨后，教師展示B組糖類（包括麥芽糖、蔗糖和乳糖等二糖）的結(jié)構(gòu)示意圖及相應(yīng)的分子式，要求學(xué)生獨(dú)立觀察比較后回答以下問(wèn)題：從構(gòu)成糖的分子數(shù)目看，它們屬于什么糖？從各自的分子結(jié)構(gòu)看，一分子的麥芽糖、蔗糖及乳糖分別由哪兩種A組的糖構(gòu)成？這部分內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，主要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。

3.2.2活動(dòng)2：在模型建構(gòu)中深度認(rèn)知多糖的結(jié)構(gòu)

同樣的單糖構(gòu)成的多糖結(jié)構(gòu)各異，教師不能直接告知學(xué)生讓學(xué)生在頭腦中憑空想象，教師主要通過(guò)安排學(xué)生的分組活動(dòng)，使學(xué)生在動(dòng)手建構(gòu)模型的過(guò)程中加深理解。教師給每個(gè)小組分發(fā)8～10個(gè)單糖中的葡萄糖模型（其中表明碳原子的位置），讓各個(gè)小組嘗試合作建構(gòu)多糖的部分結(jié)構(gòu)模型。模型完成后，要求每個(gè)小組選派兩名學(xué)生上前來(lái)展示各自的模型。

對(duì)照不同小組展示的模型，教師引導(dǎo)學(xué)生分析：①以每一個(gè)葡萄糖為例可以看出，每個(gè)單糖都是以哪一種原子為骨架的？從不同小組建構(gòu)的長(zhǎng)鏈看，單糖構(gòu)成的多糖也是以什么為骨架的？②各組展示的不同多糖模型是否一樣？數(shù)目是否相同？鏈接方式是否相同？最終形成的各組的結(jié)構(gòu)是否相同？說(shuō)明了什么問(wèn)題？最后，再讓學(xué)生比較教材上淀粉、糖原和纖維素結(jié)構(gòu)的區(qū)別。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)可促進(jìn)學(xué)生對(duì)理解多糖的結(jié)構(gòu)多樣性，為理解結(jié)構(gòu)多樣性決定功能多樣性打下基礎(chǔ)。

3.2.3活動(dòng)3：在交流思辨中明晰糖類的功能

當(dāng)學(xué)生深度理解了多糖結(jié)構(gòu)多樣性的原因后，教師通過(guò)展示教材中三種多糖的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生思考：淀粉、糖原和纖維素都是由葡萄糖構(gòu)成的，為什么它們的功能有很大的差異呢？學(xué)生從剛才建構(gòu)的模型多樣性角度思考，通過(guò)討論、辨析，很容易明晰是因?yàn)槎嗵墙Y(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致了功能的不同，有利于建立結(jié)構(gòu)與功能相一致的生命觀念。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生在課堂中發(fā)生深度學(xué)習(xí)，教師應(yīng)該采用多元化的學(xué)習(xí)方式，簡(jiǎn)單的內(nèi)容由教師提供資料讓學(xué)生自主獨(dú)立學(xué)習(xí)，重要概念的理解應(yīng)該讓學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)的方式來(lái)感知概念的形成過(guò)程。學(xué)生通過(guò)自主觀察、模型建構(gòu)、交流討論，在逐步深入中形成科學(xué)的思維方式及相應(yīng)的生命觀念。

3.3設(shè)置分組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生合作探究

在與學(xué)生一起學(xué)習(xí)了多種糖類的結(jié)構(gòu)和功能后，教師可以拋出一個(gè)問(wèn)題：我們都知道糖尿病人要限制糖類的攝入，但很多時(shí)候人們僅僅根據(jù)口感來(lái)判斷食物中是否含糖。于是有糖友認(rèn)為：在日常膳食中，不甜的食物和超市無(wú)糖專柜食品中就沒(méi)有糖，可以放心吃，這是真的嗎？

活動(dòng)4：在實(shí)驗(yàn)論證中糾正錯(cuò)誤認(rèn)知。

在學(xué)生產(chǎn)生疑惑時(shí)教師利用事先準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材和相應(yīng)的食物或食品讓學(xué)生通過(guò)親自操作來(lái)鑒定它們中是否含有還原糖和淀粉。教師給學(xué)生提供的白蘿卜、花生、山藥、鮮牛奶以及無(wú)糖專柜購(gòu)買的無(wú)糖藕粉等食物或食品。在實(shí)驗(yàn)鑒定過(guò)程中，學(xué)生先閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告單上內(nèi)容，了解實(shí)驗(yàn)操作流程，小組內(nèi)分工合作，自主選擇2或3種材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在黑板表格中展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師一定要不斷巡視，及時(shí)糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的不當(dāng)行為。同時(shí)，教師提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：①能否僅根據(jù)口感判斷食品中是否有糖？②“無(wú)糖”專柜食品是否真的不含糖？③糖尿病人能否多吃富含淀粉的食物？當(dāng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超市無(wú)糖專柜購(gòu)買的無(wú)糖藕粉中含有大量的淀粉時(shí)，教師可以適當(dāng)解釋無(wú)糖食品并不是不含糖，而是不另外添加糖類。教師要使學(xué)生在自主探究中進(jìn)一步理解概念，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心日常生活中與生物學(xué)相關(guān)的事件，通過(guò)實(shí)踐糾正平時(shí)的一些錯(cuò)誤認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生觀察比較各組的實(shí)驗(yàn)鑒定結(jié)果。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)花生種子中幾乎即不含還原糖，也不含淀粉。這時(shí)，教師提出問(wèn)題：像花生種子這樣的堅(jiān)果類食品糖尿病人是否就可以多攝入呢？學(xué)生一時(shí)陷入困惑，教師及時(shí)展示一則資料：日本一個(gè)研究小組在新一期《發(fā)展細(xì)胞》上報(bào)告說(shuō)，過(guò)多攝取高脂肪食物易使“分子馬達(dá)”KIF12這種蛋白質(zhì)失去功能，從而使分泌胰島素的胰腺細(xì)胞中，負(fù)責(zé)調(diào)整細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)的細(xì)胞器功能受損，導(dǎo)致患上糖尿病。學(xué)生從資料中提取有效信息：過(guò)多攝取高脂肪食物也會(huì)使人患上糖尿病。教師提出問(wèn)題：那么，花生種子中是否含有大量脂肪呢？各小組利用教師提供的花生種子制作切片，染色后觀察。教師利用希沃授課助手平臺(tái)將學(xué)生在顯微鏡下觀察到的圖片直接拍照上傳到白板上，使學(xué)生直觀地觀察到花生種子中是含有大量的脂肪顆粒的。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)小組合作完成實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和動(dòng)腦思考問(wèn)題意識(shí);通過(guò)生活中常見食物或食材及超市無(wú)糖專柜購(gòu)買的無(wú)糖藕粉中可溶性還原糖和淀粉的鑒定以及花生種子中脂肪的鑒定培養(yǎng)了學(xué)生的論證意識(shí)。讓學(xué)生明白不甜的食物不一定不含糖，廣告中寫的無(wú)糖食品并非不含糖，糖尿病人不僅含糖高的食物不能多吃，脂肪含量高的食物也不能多吃。這一過(guò)程不僅培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)，而且發(fā)展了學(xué)生面對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的科學(xué)思維方式，更重要的增強(qiáng)了學(xué)生的健康意識(shí)和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。部分學(xué)生當(dāng)場(chǎng)表示自己課后還要再拓展做一些常見食物的鑒定實(shí)驗(yàn)，然后告訴患有糖尿病或高血糖的家人注意飲食。基于論證開展實(shí)驗(yàn)的深度實(shí)踐學(xué)習(xí)不僅發(fā)展了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的意識(shí)與能力，更培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究與科學(xué)思維等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.4提供相關(guān)資料，放手學(xué)生自主學(xué)習(xí)

活動(dòng)5：在閱讀歸納中分析比較。

教師提出問(wèn)題：除了脂肪外，生物組織細(xì)胞中的脂質(zhì)還有哪些呢？分別都有哪些功能？并組織學(xué)生自主閱讀人教版教科書及教師提供的相關(guān)資料，然后完成學(xué)案上有關(guān)脂質(zhì)的元素組成、種類及功能的連線題，讓學(xué)生知道脂質(zhì)種類和功能的多樣性。同時(shí)，教師提出思考問(wèn)題：生物體內(nèi)，為什么說(shuō)糖類是主要的能源物質(zhì)，而脂肪是良好的儲(chǔ)能物質(zhì)？教師可以出示一個(gè)脂肪與糖的分子式及結(jié)構(gòu)示意圖，讓學(xué)生進(jìn)行分析比較它們中碳?xì)溲跞N元素含量的不同從而得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師培養(yǎng)學(xué)生的分析與比較、歸納與概括的能力，讓學(xué)生對(duì)糖類和脂質(zhì)這兩種能源物質(zhì)的內(nèi)涵有更深刻的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的方法與習(xí)慣。

3.5引導(dǎo)學(xué)生討論，形成健康飲食共識(shí)

教師引導(dǎo)學(xué)生分小組以概念圖的形式對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和歸納，要求各小組根據(jù)所學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，針對(duì)糖尿病人的飲食提出各個(gè)小組的建議與想法，然后派代表在班級(jí)內(nèi)進(jìn)行交流。教師對(duì)學(xué)生所提出的建議進(jìn)行匯總與點(diǎn)評(píng)，并展示專科醫(yī)生對(duì)糖尿病人日常飲食的建議，引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的飲食習(xí)慣。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注健康、關(guān)注科學(xué)，促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐和生活相結(jié)合，以期達(dá)到在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)、應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的課程目標(biāo)。

4教學(xué)反思

本節(jié)課以糖尿病人的飲食研究為主線，基于學(xué)生的生活和認(rèn)知邏輯，采用觀察比較、模型建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)探究、創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突、自主學(xué)習(xí)、交流研討等方式，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)培養(yǎng)科學(xué)思維、動(dòng)手能力、實(shí)踐論證以及生命觀念，養(yǎng)成科學(xué)健康飲食的意識(shí)都有積極的作用。總之，整個(gè)教學(xué)過(guò)程指向核心概念的建構(gòu)，同時(shí)呼應(yīng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學(xué)生轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)做法中被動(dòng)接受式的機(jī)械學(xué)習(xí)為積極主動(dòng)式的探究合作學(xué)習(xí)，從而在知識(shí)學(xué)習(xí)中不斷的發(fā)展自我、完善自我，整個(gè)教學(xué)過(guò)程充分體現(xiàn)了“學(xué)為中心”的教學(xué)理念。