融入HPS教育理念的高中生物學深度學習課堂教學設(shè)計
——以“細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”為例

潘龍龍 辛光珠 馬君瑞

(臨夏回民中學 甘肅臨夏 731100)

高中生物學新課程標準以培養(yǎng)和提高學生的核心素養(yǎng)為宗旨,以提高學生解決實際問題能力為目標。新高考也側(cè)重對學生全面性和綜合性的考察,重點關(guān)注學生在一定情境中解決問題的能力。要培養(yǎng)學生這些能力,達到這些教學要求,需要教師在高中生物學課堂的深度教與學上尋找突破。深度學習是一種高階思維方式,強調(diào)學生學習基礎(chǔ)知識之后,掌握更多的新知識和新能力,并將自身對知識的理解融入知識體系中,從而提升自身的學習能力,掌握解決問題的能力。

在教學過程中,教師需要采用合適的教學模式和方法幫助學生有效的完成對教材的深度學習,其中HPS(History,philosophy and sociology of science)教學模式是基于構(gòu)建主義理論形成的,把科學史、科學哲學、科學社會融為一體的課堂教學模式,其基本理念與深度學習的要求相一致,應用這種模式可以有效幫助教師進行深度教學,幫助學生有效完成對課本知識的深度學習。本項目的教學將在深度學習理論的指導下,融入HPS 的教學理念,對“細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”進行相關(guān)教學設(shè)計,為深度學習的落實提供教學參考。

1 教材分析

“細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”是人教版《必修1·分子與細胞》第三章第一節(jié)的內(nèi)容。學生已經(jīng)學習了組成細胞的元素和化合物,從這一章節(jié)開始,學生開始學習細胞的結(jié)構(gòu)和功能,該節(jié)內(nèi)容具有承上啟下的作用。教材中這一節(jié)內(nèi)容以大量科學史為線索進行,因此教師可以利用HPS教育理念,運用科學史的相關(guān)資料組織課堂教學,使學生能夠掌握和理解細胞的結(jié)構(gòu)和功能,培養(yǎng)和提高學生核心素養(yǎng),促成對教材核心知識的深度學習。

2 教學目標與重難點

(1)重點:①細胞膜的主要功能;②細胞膜的成分和結(jié)構(gòu)。

(2)難點:細胞膜的成分與結(jié)構(gòu)。

(3)教學目標:①理解細胞的功能及其在生命活動的主要體現(xiàn);②闡明細胞的成分和細胞膜流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容;③學習細胞膜成分和結(jié)構(gòu)探索中的科學史,建立結(jié)構(gòu)與功能相適應的生命觀念;體驗科學研究過程,訓練自身的科學思維。

3 教學過程

3.1 引入生活實際情境,激發(fā)學生深度思考

教師首先利用PPT 展示地圖中地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線,提出問題:“地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線有什么作用?細胞與細胞之間有沒有這種邊界線?”教師組織學生討論思考問題,得出結(jié)論:地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線具有一定的保護、檢查等作用,細胞之間也可能存在這種邊界線。接著,教師再利用動畫視頻展示臺盼藍染色實驗,讓學生觀察實驗過程和實驗現(xiàn)象,提出問題:臺盼藍為什么只能染死細胞,不能染活細胞?細胞膜作為細胞的邊界又有什么功能呢?最后,教師用PPT 展示原始海洋的圖片、國境邊防站的圖片以及細胞膜信息交流方式的圖片,引導學生觀察相關(guān)圖片,總結(jié)歸納細胞膜的三大功能,即:①將細胞與外界環(huán)境分隔開;②控制物質(zhì)進出;③進行細胞間信息交流。

設(shè)計意圖:教師通過兩幅地圖引入課堂,從生活的真實情境出發(fā),激發(fā)學生學習興趣,使學生快速融入課堂;教師通過引導學生觀察地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線,激發(fā)學生對細胞之間是否存在邊界線的思考;教師通過組織學生討論地圖中邊界線的作用,激發(fā)學生對細胞膜作用的深度思考,從而以情境問題為起點對課本知識進行深度學習。

3.2 引用科學史,引領(lǐng)學生深度體驗

對于細胞膜的成分和結(jié)構(gòu)的探索,教材中引用了大量的科學史,教師在講解這一部分內(nèi)容時,可以充分利用HPS教學模式,展示相關(guān)科學史,帶領(lǐng)學生重走科學研究之路,引領(lǐng)學生深度體驗教材核心知識的產(chǎn)生過程,從而理解核心知識。具體流程如圖1 和圖2所示。

圖1 細胞膜成分的研究歷程

圖2 細胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

在這一環(huán)節(jié)的講解過程中,教師帶領(lǐng)學生從問題出發(fā),重溫細胞膜成分和細胞結(jié)構(gòu)探索的發(fā)現(xiàn)歷程,認識科學史中的科學方法、科學思維、科學精神,使學生充分了解高中生物學知識的來龍去脈,對知識的產(chǎn)生過程進行深度體驗,最終掌握教材核心知識。最后,師生共同總結(jié)細胞膜流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容,即:①細胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì);②磷脂分子構(gòu)成雙分子層,組成膜的基本支架;③蛋白質(zhì)以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子層中,而且蛋白質(zhì)分子可以運動。

設(shè)計意圖:本部分內(nèi)容的講解充分利用HPS教學模式,即“提出問題→學習科學史→了解實驗設(shè)計→提出假設(shè)或推測→得出結(jié)論”,使學生通過重溫科學史,深度體驗生物學科的知識探究歷程,幫助其掌握生物核心知識,了解和學習科學史中蘊含的科學方法,訓練學生的科學思維和科學精神。

3.3 構(gòu)建物理模型,引導學生深度參與

通過對細胞膜成分和結(jié)構(gòu)探索歷程的學習,學生對細胞膜的結(jié)構(gòu)有了一定的了解,教師組織學生以小組為單位,繪制和構(gòu)建細胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖或模型,使學生充分參與課堂學習中。首先,教師準備水彩筆、橡皮泥等,然后將學生分成幾個小組,讓學生根據(jù)所學知識繪制模式圖或構(gòu)建模型,最后,教師在組內(nèi)或教室內(nèi)展評學生的作品。

設(shè)計意圖:模型構(gòu)建能力是高中生物學核心素養(yǎng)中科學思維的主要方面,通過讓學生繪制或構(gòu)建細胞膜的模型,使學生能夠深度參與課堂,全身心投入課堂,進而培養(yǎng)學生的科學思維。通過小組合作的方式,繪制或構(gòu)建細胞膜模型可以培養(yǎng)學生合作探究的能力,進而培養(yǎng)學生的科學探究能力。

3.4 巧用思維導圖,促進學生深度理解

在課堂總結(jié)階段,教師組織學生制作本節(jié)課的思維導圖,對學習內(nèi)容進行系統(tǒng)的概括和歸納。教師提供的思維導圖模板如圖3所示,教師可組織學生在此基礎(chǔ)之上,創(chuàng)建自己的思維導圖。

圖3 細胞膜思維導圖模板

設(shè)計意圖:思維導圖是學生理解知識的直觀體現(xiàn),通過構(gòu)建思維導圖,教師可以直觀評價學生對課本知識的理解程度。學生通過構(gòu)建思維導圖,可以對課本所學知識進行整合,從而對“細胞膜結(jié)構(gòu)和功能”這一核心知識進行深度理解,有助于學生今后對知識的遷移與運用。

4 教學反思

本節(jié)課運用HPS教學理念,以促成學生的深度學習為教學目的,以培養(yǎng)和提高學生生物學核心素養(yǎng)為宗旨展開教學設(shè)計。首先,以生活情境出發(fā),以兩幅地圖引入課堂教學,使學生置身于生活情境問題之中,將微觀問題宏觀化,引導學生對所學知識進行深度思考。接著,通過重溫科學史,使學生深度體驗科學史中蘊含的科學研究方法和科學思維,進而培養(yǎng)學生的科學思維和方法。然后,教師組織學生繪制或構(gòu)建細胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖或模型,引導學生深度參與到課堂教學中,幫助學生理解和掌握流動鑲嵌模型的特點和內(nèi)容,培養(yǎng)學生模型構(gòu)建的科學思維。最后,通過構(gòu)建思維導圖,引導學生歸納總結(jié)細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能,激發(fā)學生對課本核心知識的深度理解,進而形成結(jié)構(gòu)與功能觀。