新課標新教材下以學科核心素養(yǎng)為導向的課堂教學方式的改變

摘 要：新課標新教材背景下的生物教學要求教師重視學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng).文章以“細胞質膜將細胞與外界環(huán)境分開”這一課時為例，嘗試探索生物課堂課堂如何從各個方面促成學生生物學科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

關鍵詞：核心素養(yǎng)；科學思維；生命觀念；社會責任；高中生物

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0140-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：董其燕（1994.10-），女，安徽省天長人，碩士，中學一級教師，從事發(fā)育生物學研究.

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出了“課堂教學要以學科核心素養(yǎng)為導向”的要求.生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四大方面構成了生物學科核心素養(yǎng)的主要內容^[1].這對教師的備課提出了更高的要求，在平時的教學中要從各個方面滲透生物學科核心素養(yǎng)，促進學生生物學科核心素養(yǎng)的提高.教師需要改變以往的教學方式，將知識本位的課堂教學轉向素養(yǎng)本位的課堂引導，從而落實學科核心素養(yǎng)的要求.筆者以蘇教版高中生物學教材中“細胞質膜將細胞與外界環(huán)境分開”一節(jié)的內容為例，結合自身教學實踐，探討在以核心素養(yǎng)為導向的新課堂的教學中如何去培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng).

1 創(chuàng)設真實情境，以問題引入新課

情境越真實，學生的共鳴越深刻，學生對于細胞的概念一直都很模糊.所以在導入這節(jié)課時，教師可以取幾個雞蛋，分別打入培養(yǎng)皿中，分發(fā)給各個小組，讓各個小組仔細觀察，可以用玻璃棒輕戳蛋黃，提出問題：蛋清在培養(yǎng)皿中會四處流散，而蛋黃在培養(yǎng)皿中卻不會四處流散，為什么？學生可以直觀感受到蛋黃四周有一層膜包裹著，然后教師可以進行簡單的卵黃膜介紹.這樣通過卵黃膜的直接展示、觸摸，就可以讓學生直觀感知細胞膜的存在，加深學生對“細胞膜是系統(tǒng)的邊界”這一概念的認知.同時可以拋出問題：細胞質膜為什么可以作為系統(tǒng)的邊界呢？引入下一個重要概念的同時，激發(fā)學生探究細胞質膜結構的興趣.

2 善用科學史，發(fā)展核心素養(yǎng)

生物科學史是生物學科發(fā)展的歷史，是通過客觀規(guī)律、事實等發(fā)展的歷史.它不僅僅是一段歷史資料，更蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學精神和科學態(tài)度^[2].善用科學史料，對培養(yǎng)學生的生物學科核心素養(yǎng)具有積極的意義.以下教學過程結合了大量細胞質膜的研究歷程的相關史料，展示了科學史料的應用對滲透培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的意義.

在本節(jié)課中，按時間先后順序，逐步呈現“細胞質膜結構與功能”的科學史料，通過問題串的形式，引導學生分析史料，獲取信息，逐步完成細胞質膜結構模型的構建，培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力.

展示史料1：1895 年，歐文頓（E. Overton）采用 500 多種化學物質，做了上萬次實驗，發(fā)現脂溶性物質更容易透過細胞質膜，而不溶于脂質的物質不容易透過細胞質膜，結合化學小知識“相似相溶原理”，思考歐文頓的實驗結果說明了什么？結合第一章“細胞的分子組成”的相關內容，引導學生得出植物細胞質膜和動物細胞質膜中所含脂質的異同.歐文頓通過上萬次實驗方得到一個結論，讓學生體會到科學需要堅持和努力.為進一步證實歐文頓的研究成果，接下來應如何做？導入下一個史料.

展示史料2： 1925 年，戈特和格倫德爾用丙酮提取紅細胞質膜的膜脂成分，將膜脂在水面上鋪成單分子層，其面積大約是紅細胞表面積的兩倍，教師介紹磷脂分子的結構示意圖和分子特點，引導學生構建在水和空氣界面上單層磷脂分子的排布模型.教師介紹細胞質膜的內外環(huán)境，引導學生思考在細胞質膜上兩層磷脂分子應該如何排列，依據是什么？并動手構建細胞質膜模型.

展示史料3：同年，在戈特和格倫德爾實驗的基礎上，丹尼利和戴維森發(fā)現細胞質膜的表面張力比“油-水”界面的張力低得多.首先圖片展示荷葉上的小水滴，讓學生直觀感受“什么是張力”.結合化學小知識：油脂滴表面如果有蛋白質，則張力會降低這一事實，思考細胞質膜中除了脂質外還含有什么成分？結合第一章“細胞的分子組成”的相關內容，總結細胞質膜的組成成分，并在史料2模型的基礎上，提出問題：如何鑒定細胞質膜中存在蛋白質、糖類？蛋白質、糖類在細胞質膜中的可能分布是什么？不同的細胞質膜其脂質、蛋白質、糖類都相同嗎？嘗試完善細胞質膜結構模型.

展示史料4：1959年，羅伯特森用超薄切片技術獲得了細胞質膜電鏡照片，顯示為清晰地“亮-暗-亮”三層結構，結合生物學小知識：電子束照射大分子物質時，散射度高，視野偏暗，照射小分子物質時，散射度低，視野偏亮，推測細胞質膜中蛋白質的分布，并讓學生整理自己史料3構建的細胞質膜結構模型，并展示羅伯特森的“單位膜”模型和他的“膜上分子靜止”理論，提出問題：通過剛剛對卵黃膜的觀察、觸碰，你認同羅伯特森的觀點嗎，為什么？學生會對“靜止理論”提出質疑，因為他們直觀地看見了卵黃膜是可以動的，而非靜止的，讓學生意識到科學家的結論也不一定是對的，既要對科學保有崇敬心，也要能夠大膽地提出質疑.接著，教師可以提出問題：蛋白質分子在細胞質膜中究竟是如何排布的呢？

展示史料5：隨著科學技術的發(fā)展，科學家通過冰凍蝕刻電鏡技術拍攝到細胞質膜的內部結構圖，簡要介紹冰凍蝕刻電鏡技術，讓學生認識到生物學研究離不開科學技術的發(fā)展.觀察圖片，小組討論蛋白質在細胞膜中的分布部位有哪些？他們是對稱分布的嗎？并對史料4的模型進行修正，完善，這既可以訓練學生的科學思維，也強化了學生對結構決定功能這一觀念的認知，有利于學生生命觀念的形成.

展示史料6：1970年，科學家用紅色熒光標記的人細胞和綠色熒光標記的鼠細胞進行細胞融合實驗，展示在細胞融合過程中，紅綠熒光位置的變化，提出問題：從這個實驗中，可以推出細胞質膜具有什么特點？為什么具有這一特點，你認為是什么分子的運動導致的？同時結合變形蟲攝食的視頻，加深學生對“細胞質膜具有一定的流動性”這一概念的理解.播放“細胞質膜蛋白質分子和磷脂分子的運動”微視頻，學生總結細胞質膜具有流動性的原因是因為組成細胞質膜的蛋白質分子和磷脂分子大多是可以運動的.借助視頻的展示，利用真實情境讓學生認識到科學不是一蹴而就的，是在不斷地探究中曲折發(fā)展，螺旋向上的，前人的結論不一定正確，要有質疑精神，勇于推翻前人的研究結論，培養(yǎng)學生的批判性思維.

展示史料7：1972 年， 科學家提出了細胞質膜結構的流動鑲嵌模型，展示細胞質膜流動鑲嵌模型圖，并結合教材，提出問題：該模型認為細胞質膜的基本支架是什么？“鑲嵌”的含義是什么？糖類的分布有什么特點？這么分布有什么意義？通過細胞質膜物理模型的展示，使學生能夠直觀感知到細胞質膜的結構，能夠準確把握細胞質膜的成分，各成分的分布位置及相互作用，理解細胞質膜結構和功能間的邏輯關系，形成較為完整的知識網絡體系.

從上述“細胞質膜結構的探究歷程”的學習中，可知生物科學史涉及到很多重要生物學結論的研究歷程，而這些結論往往都是要整合多位科學家的研究成果才能總結出來的，從提出問題、作出假說、假說驗證到最后的結果分析，都涉及到科學思維、科學探究的方方面面，此外，科學史中還融入了科學家的科研精神，有助于培養(yǎng)學生的社會責任感.因此，將生物科學史融入課堂是發(fā)展生物學科核心素養(yǎng)的有效途徑.

3 回歸真實情境，培養(yǎng)生命觀念

創(chuàng)設真實情境，讓學生親生經歷大自然中形態(tài)多樣的生物，對自然界的生物多樣性有一個感性的認知，可以激發(fā)學生感受大自然、學習生物學的興趣.筆者通過展示水體中多種單細胞生物的圖片，提出問題：細胞的邊界是什么？單細胞排出的代謝廢物必須通過什么結構，吸收的營養(yǎng)物質又是通過什么結構進入細胞的呢？這個物質進出方向會反過來嗎？體現了細胞質膜具有什么特點？那這個特點是絕對的嗎？展示生活中清洗莧菜時水的顏色和炒莧菜時湯汁的顏色變化，這又說明了什么？展示水體中青蛙卵和魚卵的圖片，簡要介紹體外受精的過程，為何水體中的青蛙精子和魚的卵細胞不會跨物種結合呢？說明了什么？那對于多細胞生物而言，細胞質膜具有這一功能嗎？展示多細胞生物組織圖片，這些組織細胞并不是孤立存在的，而是相互聯系，相互合作，共同維持個體的生命，教師提出問題：多細胞生物體內信息交流的方式有哪些？它們依賴什么結構完成信息交流？這些結構的化學本質是什么？在此基礎上，讓學生以小組為單位，歸納總結本節(jié)課主要內容，構建細胞質膜結構與功能概念圖（如圖1所示），結合細胞質膜的物理模型，形成細胞質膜結構與功能相適應的生命觀念.

4? 結合應用實踐，培養(yǎng)社會責任

現在，生物學知識在人們的生產生活實踐中具有廣泛的應用.教師可以在日常教學中介紹一些相關技術的原理，引導學生關心身邊與生物學相關的事情，嘗試對一些常見問題作出科學、理性的解釋和判斷.筆者展示人工腎工作示意圖，介紹其工作原理的結構和功能基礎.展示家用凈水器的工作原理，以及反滲透膜的應用前景.介紹抗寒作物與不抗寒作物在膜流動性方面的差異.此后提出問題串：上述材料涉及到膜的哪些特性？人工腎和反滲透膜模擬了細胞質膜的什么功能？通過上述問題串的引導，學生能夠了解所學知識在生產生活方面的應用，可以應用所學知識點解釋相關結構的工作原理，認識到生物學知識在生活生產中的重要性，激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生的社會責任感.

以核心素養(yǎng)為導向的新課堂，要求教師轉變以往講授式的教學方式，多以問題引導，提高學生思維能力.情境創(chuàng)設、科學史料的應用、問題串的設計對

常態(tài)課教學具有重要意義.本節(jié)課的教學嘗試以科學史為主線，通過問題串的引導，讓學生逐步完善細胞質膜的模型，掌握細胞質膜的功能，在每一步的教學中都逐步滲透培養(yǎng)學生生物學科核心素養(yǎng)，在知識遞進的過程中，落實學科核心素養(yǎng)的要求.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[M] . 北京：人民教育出版社，2018：1-15.

[2] 羅伊斯·N.瑪格納.生物科學史[M].李難，崔極謙，王水平，譯.天津：百花文藝出版社，2002：1-5.

[責任編輯：季春陽]