基于課程思政理念的“細胞膜的結構和功能”教學設計

王佳雙?熊洪林?陳嶙

摘 要：將課程思政貫穿于中學生物學教學，是進一步推動立德樹人工作的要求。“細胞膜的結構和功能”一課具有豐富的思政元素，教師進行教學設計時，要重視在課堂上巧妙引入思政教育，培養學生的生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任素養。對此，文章嘗試挖掘“細胞膜的結構和功能”的思政元素進行教學構思和設計，以為相關教育工作者提供參考。

關鍵詞：細胞膜；課程思政；高中生物學

基金項目：2020年貴州省高等學校教學內容和課程體系改革項目“基于課程思政理念的《動物生物學》教學改革研究”（2020238）。

作者簡介：王佳雙（1998—），女，黔南民族師范學院生物科學與農學院。

陳 嶙（1977—），女，黔南民族師范學院生物科學與農學院。

通信作者：熊洪林（1967—），男，黔南民族師范學院生物科學與農學院。

課程思政是實現立德樹人的重要途徑，是現代化教育的發展要求。曹文澤指出應全面把握和推進思想政治教育，開展課程思政建設，促進各類各科課程與思想政治教育融合，挖掘和豐富各類課程的思想政治元素［1］。陸道坤認為課程思政應該將思想政治元素融入課堂教學的各個環節和內容中，潛移默化地影響學生的世界觀、人生觀和價值觀，并與思想政治課共同完成新時代新課程的育人要求［2］。人教版高中生物學新教材指向學科核心素養培養，其中蘊含家國情懷、愛國主義、社會責任等多種豐富的思想政治元素，是課程思政的重要載體。然而，有部分教師缺乏課程思政意識，在教學中只注重傳授知識，忽視課堂思政教育，或者認為思政教育僅是思想政治課程老師的事。對此，本文以“細胞膜的結構和功能”為例，探討挖掘高中生物學課程思政元素，推進課程思政建設的有效路徑。

一、教材分析

“細胞膜的結構和功能”是人教版高中生物學新教材必修一第三章《細胞的基本結構》第一節的內容，該節內容要求學生從分子水平上認識細胞膜的結構和功能，包括細胞膜的功能、對細胞膜成分和結構的探索以及流動鑲嵌模型的基本內容等教學知識點［3］。與舊教材不同，新教材刪減了體驗制備細胞膜方法的實驗，并將舊教材中第四章第二節生物膜的流動鑲嵌模型內容編排在這節，同時增加了探索細胞膜成分和結構的科學史內容。

本課首先以“問題探討”引導學生推測細胞膜的功能［4］。接著以文字和插圖展示細胞膜的三個功能，再通過“思考·討論：對細胞膜成分的探索”這一科學史內容，加上相應的插圖和問題串引出細胞膜的組成成分，并講述科學家研究發現細胞膜結構的歷程，補充“提出假說”的科學方法。最后展示流動鑲嵌模型的基本內容。本節課的教學重點是“細胞膜的結構及功能”“細胞膜的成分”“流動鑲嵌模型”；難點是“細胞膜的功能”。本節的教學為后面的水分代謝、礦質代謝、免疫以及生物膜系統和跨膜運輸等內容教學奠定了基礎。

二、學情分析

細胞是生物體結構和生命活動的基本單位，作為一個基本的生命系統，它的邊界是細胞膜。學生在初中已經初步學習了關于細胞的基礎知識，在高中生物學必修一第一章《走近細胞》中也重新復習并深入了解了細胞的知識，知道細胞都有細胞膜。但這部分學習內容比較抽象，而高一學生的知識建構和抽象思維仍未完善，因此，教師在教學中可以通過形象而直觀的圖片和視頻幫助學生學習知識。具體而言，可以先以音樂導入激起學生的興趣，再通過展示細胞膜三大功能的圖片和視頻，引導學生探索分析細胞膜的成分和結構，逐步幫助學生理解細胞膜的相關內容。

三、教學及課程思政目標

本節課教學內容比較豐富，含有較多的思政元素。通過本節課的教學活動，應達到以下的教學目標和思政目標［5］。

（1）概述細胞膜的成分和功能，說出細胞膜的基本結構和流動鑲嵌模型的內容，在理解細胞膜結構的基礎上，形成結構與功能相適應的生命觀念。

（2）通過對“細胞膜成分及結構的探索”相關科學史的自主閱讀和討論，在學習過程中基于生物學事例發展歸納與概括、演繹與推理的科學思維［6］。

（3）在科學史的自主探究學習中，增強對生物學的好奇心和求知欲，逐步掌握科學探究的基本方法和思路。

（4）通過細胞膜功能的講解，聯系生活實際，關注社會問題，培養學生的愛國主義精神和社會責任感。

四、“細胞膜的結構和功能”課程思政教學設計

（一）導入：“細胞膜——細胞系統的邊界”

展示脂質體藥物臨床使用的模擬動畫，提出問題：為什么這類藥物能夠提高藥物治療效率，降低藥物的不良反應？學生帶著疑問學習，通過本節課內容找到問題答案。

設計意圖：以脂質體藥物模擬動畫導入，吸引學生對該節內容的注意力，并引導學生關注社會問題，培養學生的社會責任意識。

（二）細胞膜的三大功能

（1）展示地圖，以省界劃分省內、省外，以國界劃分國內、國外，和細胞膜進行類比，即以細胞膜為界限可分為細胞內部環境和細胞外部環境，引導學生探索細胞膜的第一個功能——細胞膜是細胞這一基本生命系統的邊界，能將細胞內部環境與外部環境分隔開。由于細胞膜的存在，細胞內部環境相對穩定，這保證了細胞生命活動的正常進行。而一個國家有陸地、海域的邊界，邊界的穩定對國家的穩定和發展至關重要。教師可借機為學生播放我國邊防戰士冒著風雪巡邏的視頻，讓學生體會邊防戰士吃苦奉獻，為安定和平的幸福生活提供保障的崇高家國情懷，由此培養學生的愛國情懷與家國責任感、使命感，增加課程思政教育的感染力。

（2）展示海關嚴格檢查進出人員的畫面，以海關或邊防檢查站類比細胞膜，對進出細胞的物質進行嚴格的“檢查”。探討鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液，死細胞會被染成藍色，活細胞不會著色。探究活細胞為什么不會被染色，從而引導學生推測活細胞的細胞膜對物質進出有控制作用，得出細胞膜的第二個功能：能控制物質進出細胞。我國海關官員不怕麻煩、不受誘惑、始終如一地進行安全檢查，防止文物以及嚴禁出國的物品流出國外，嚴禁入關的物品流入國內。這樣，通過情境聯想，提高學生的家國情懷和對海關工作人員的理解和崇高敬意，培養和引導學生形成為國家和社會做貢獻的人生目標。

（3）播放視頻《細胞間的交流》和《國際外交視頻》，引出細胞膜的第三個功能：進行細胞間的信息交流。多細胞生物體是一個繁忙而有序的細胞社會，如果沒有信息交流，生物體就不可能作為一個整體完成生命活動。細胞間的信息交流與細胞膜息息相關，就像一個個系統由于某種結構的存在而得以順利交流，由此聯系我國外交形勢，對比新中國成立初期和現在的外在影響力，不難看出：在中國共產黨的領導下，中國日益強大。以此提高學生對我國的政治制度的認同和愛國主義情懷。

（4）小結

本節設計意圖：以圖片和視頻引導學生學習和理解細胞膜的三個功能；以小結的形式強化和鞏固學生的細胞膜功能知識建構，完善學生的認知結構。在課程思政方面，與細胞膜進行類比，潛移默化地培養學生的愛國主義精神和民族自豪感、國家認同感。

（三）細胞膜成分和結構探索

（1）細胞膜的功能由其成分和結構決定。展示“對細胞膜成分的探索”科學史資料，并提出問題：①通過資料一和資料二，可以得出什么結論？②閱讀資料三和資料四，又能得出什么結論？③請各位同學探索四則科學史資料的內容并總結細胞膜的成分。

資料一呈現的是1895年歐文頓的植物細胞的通透性實驗，發現溶于脂質的物質容易穿過細胞膜，不溶于脂質的物質不容易穿過細胞膜。資料二呈現的是科學家利用不同的動物細胞作為研究材料，最后利用哺乳動物的紅細胞制備出純凈的細胞膜并進行化學分析，發現組成細胞膜的脂質有磷脂和膽固醇，其中磷脂含量最多。科學家據此初步歸納出細胞膜的組成成分及分子特點。資料三呈現了1925年荷蘭科學家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，進一步驗證了細胞膜中磷脂雙分子層的排列方式。資料四呈現的是1935年英國學者丹尼利和戴維森通過研究細胞膜的張力，推測細胞膜除了含有脂質分子，可能還附有蛋白質。

學生交流討論問題串，逐步得出細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，還有少量糖類的結論。而通過自主閱讀資料，并按要求梳理思路，揣摩和領悟科學家的研究方法，感受科學研究的步驟，寫出科學家探索細胞膜成分歷程的訓練，學生能夠知道科學家并不是一開始就直接得出細胞膜的成分，而是在不斷的摸索中才得出正確的結果，這能提高學生科學的精神和態度，提升其科學素養。

（2）用多媒體設備展示科學家探索細胞膜結構的科學史資料和相應的圖片。學生通過閱讀分析四則資料，分組討論交流，能夠對細胞膜的流動鑲嵌模型形成清晰的印象，深化認知結構。

資料一呈現的是1959年羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，結合其他科學家的工作，大膽提出了細胞膜模型的靜態結構假說。資料二呈現的是20世紀60年代后，科學家對細胞膜是靜態結構的觀點提出質疑，發現蛋白質不是全部平鋪于脂質表面，有的蛋白質鑲嵌在脂質雙分子層中。資料三呈現的是1970年科學家用熒光顯微技術發現細胞膜具有流動性。資料四呈現的是1972年辛格和尼科爾森提出細胞膜的流動鑲嵌模型。

在學生閱讀、分析資料后，教師再以視頻的形式展現科學家探索發現細胞膜結構的歷史進程以及流動鑲嵌模型的基本內容，以深化學生的理解，幫助學生完善認知結構。學生在進一步理解細胞膜結構的基礎上，聯系細胞膜的功能，能形成結構與功能相適應的生命觀念。同時，通過細胞膜結構的探索歷程，學生能深入感悟科學家不斷探索、持之以恒、百折不撓的精神，從而形成正確的科學態度和價值觀。在自主學習和小組討論的過程中，學生能基于生物學事例發展歸納與概括、演繹與推理的科學思維，通過資料分析初步體驗科學家不怕困難和失敗，嚴謹的科學研究態度，提升科學精神和科學素養［7］。

（四）總結

本節課設計意圖：引導學生整理知識體系，梳理生物學概念，制作本節課概念圖，同時以課后練習及提問形式進行總結，幫助學生總結課堂知識，落實課程思政教育。

五、教學反思

通過學習細胞膜的結構和功能，學生能夠了解科學研究方法，發展歸納與概括、演繹與推理的科學思維，培養科學精神和科學素養，堅定理想信念，樹立崇高志向。因此，教師要重視在學生學習細胞膜相關知識的基礎上，潛移默化地進行課程思政教育，以提升學生思想道德修養，達成立德樹人要求。

［參考文獻］

［1］曹文澤.以“思政課程”為抓手創新育人手段［N］.學習時報，2016-12-26（8）.

［2］陸道坤.課程思政推行中若干核心問題及解決思路：基于專業課程思政的探討［J］.思想理論教育，2018（3）：64-69.

［3］熊佳，殷俊才.“細胞膜的結構和功能”一節的教學設計［J］.生物學教學，2022，47（1）：47-49.

［4］索姍姍.探尋科學家足跡 建構細胞膜模型：“細胞膜的結構和功能”教學設計［J］.中學生物教學，2021（15）：63-66.

［5］趙英，任琪，朱宇林，等.高中生物學課程思政研究初探［J］.公關世界，2020（14）：143-144.

［6］韓齊.“細胞膜——系統的邊界”教學設計［J］.中學生物教學，2021（24）：51-53.

［7］羅福海.高中生物學課程思政教學探索：以必修二“遺傳與進化”為例［J］.課程教材教學研究（教育研究），2021（合刊4）：56-58.