融入HPS教育理念的高中生物學(xué)深度學(xué)習(xí)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“細(xì)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(xué) 甘肅臨夏 731100)

高中生物學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)以培養(yǎng)和提高學(xué)生的核心素養(yǎng)為宗旨,以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力為目標(biāo)。新高考也側(cè)重對(duì)學(xué)生全面性和綜合性的考察,重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在一定情境中解決問(wèn)題的能力。要培養(yǎng)學(xué)生這些能力,達(dá)到這些教學(xué)要求,需要教師在高中生物學(xué)課堂的深度教與學(xué)上尋找突破。深度學(xué)習(xí)是一種高階思維方式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)之后,掌握更多的新知識(shí)和新能力,并將自身對(duì)知識(shí)的理解融入知識(shí)體系中,從而提升自身的學(xué)習(xí)能力,掌握解決問(wèn)題的能力。

在教學(xué)過(guò)程中,教師需要采用合適的教學(xué)模式和方法幫助學(xué)生有效的完成對(duì)教材的深度學(xué)習(xí),其中HPS(History,philosophy and sociology of science)教學(xué)模式是基于構(gòu)建主義理論形成的,把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)融為一體的課堂教學(xué)模式,其基本理念與深度學(xué)習(xí)的要求相一致,應(yīng)用這種模式可以有效幫助教師進(jìn)行深度教學(xué),幫助學(xué)生有效完成對(duì)課本知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。本項(xiàng)目的教學(xué)將在深度學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下,融入HPS 的教學(xué)理念,對(duì)“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”進(jìn)行相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì),為深度學(xué)習(xí)的落實(shí)提供教學(xué)參考。

1 教材分析

“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”是人教版《必修1·分子與細(xì)胞》第三章第一節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了組成細(xì)胞的元素和化合物,從這一章節(jié)開(kāi)始,學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)細(xì)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(xué)史為線索進(jìn)行,因此教師可以利用HPS教育理念,運(yùn)用科學(xué)史的相關(guān)資料組織課堂教學(xué),使學(xué)生能夠掌握和理解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,培養(yǎng)和提高學(xué)生核心素養(yǎng),促成對(duì)教材核心知識(shí)的深度學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)

(1)重點(diǎn):①細(xì)胞膜的主要功能;②細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)。

(2)難點(diǎn):細(xì)胞膜的成分與結(jié)構(gòu)。

(3)教學(xué)目標(biāo):①理解細(xì)胞的功能及其在生命活動(dòng)的主要體現(xiàn);②闡明細(xì)胞的成分和細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的主要內(nèi)容;③學(xué)習(xí)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)探索中的科學(xué)史,建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念;體驗(yàn)科學(xué)研究過(guò)程,訓(xùn)練自身的科學(xué)思維。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 引入生活實(shí)際情境,激發(fā)學(xué)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(wèn)題:“地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線有什么作用?細(xì)胞與細(xì)胞之間有沒(méi)有這種邊界線?”教師組織學(xué)生討論思考問(wèn)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(hù)、檢查等作用,細(xì)胞之間也可能存在這種邊界線。接著,教師再利用動(dòng)畫視頻展示臺(tái)盼藍(lán)染色實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,提出問(wèn)題:臺(tái)盼藍(lán)為什么只能染死細(xì)胞,不能染活細(xì)胞?細(xì)胞膜作為細(xì)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(guó)境邊防站的圖片以及細(xì)胞膜信息交流方式的圖片,引導(dǎo)學(xué)生觀察相關(guān)圖片,總結(jié)歸納細(xì)胞膜的三大功能,即:①將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi);②控制物質(zhì)進(jìn)出;③進(jìn)行細(xì)胞間信息交流。

設(shè)計(jì)意圖:教師通過(guò)兩幅地圖引入課堂,從生活的真實(shí)情境出發(fā),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生快速融入課堂;教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生觀察地區(qū)與地區(qū)之間的邊界線,激發(fā)學(xué)生對(duì)細(xì)胞之間是否存在邊界線的思考;教師通過(guò)組織學(xué)生討論地圖中邊界線的作用,激發(fā)學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜作用的深度思考,從而以情境問(wèn)題為起點(diǎn)對(duì)課本知識(shí)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

3.2 引用科學(xué)史,引領(lǐng)學(xué)生深度體驗(yàn)

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

圖1 細(xì)胞膜成分的研究歷程

圖2 細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

在這一環(huán)節(jié)的講解過(guò)程中,教師帶領(lǐng)學(xué)生從問(wèn)題出發(fā),重溫細(xì)胞膜成分和細(xì)胞結(jié)構(gòu)探索的發(fā)現(xiàn)歷程,認(rèn)識(shí)科學(xué)史中的科學(xué)方法、科學(xué)思維、科學(xué)精神,使學(xué)生充分了解高中生物學(xué)知識(shí)的來(lái)龍去脈,對(duì)知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程進(jìn)行深度體驗(yàn),最終掌握教材核心知識(shí)。最后,師生共同總結(jié)細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的主要內(nèi)容,即:①細(xì)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(yùn)動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖:本部分內(nèi)容的講解充分利用HPS教學(xué)模式,即“提出問(wèn)題→學(xué)習(xí)科學(xué)史→了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)→提出假設(shè)或推測(cè)→得出結(jié)論”,使學(xué)生通過(guò)重溫科學(xué)史,深度體驗(yàn)生物學(xué)科的知識(shí)探究歷程,幫助其掌握生物核心知識(shí),了解和學(xué)習(xí)科學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)方法,訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)精神。

3.3 構(gòu)建物理模型,引導(dǎo)學(xué)生深度參與

通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)探索歷程的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有了一定的了解,教師組織學(xué)生以小組為單位,繪制和構(gòu)建細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖或模型,使學(xué)生充分參與課堂學(xué)習(xí)中。首先,教師準(zhǔn)備水彩筆、橡皮泥等,然后將學(xué)生分成幾個(gè)小組,讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)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(píng)學(xué)生的作品。

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

3.4 巧用思維導(dǎo)圖,促進(jìn)學(xué)生深度理解

在課堂總結(jié)階段,教師組織學(xué)生制作本節(jié)課的思維導(dǎo)圖,對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的概括和歸納。教師提供的思維導(dǎo)圖模板如圖3所示,教師可組織學(xué)生在此基礎(chǔ)之上,創(chuàng)建自己的思維導(dǎo)圖。

圖3 細(xì)胞膜思維導(dǎo)圖模板

設(shè)計(jì)意圖:思維導(dǎo)圖是學(xué)生理解知識(shí)的直觀體現(xiàn),通過(guò)構(gòu)建思維導(dǎo)圖,教師可以直觀評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解程度。學(xué)生通過(guò)構(gòu)建思維導(dǎo)圖,可以對(duì)課本所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合,從而對(duì)“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能”這一核心知識(shí)進(jìn)行深度理解,有助于學(xué)生今后對(duì)知識(shí)的遷移與運(yùn)用。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課運(yùn)用HPS教學(xué)理念,以促成學(xué)生的深度學(xué)習(xí)為教學(xué)目的,以培養(yǎng)和提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨展開(kāi)教學(xué)設(shè)計(jì)。首先,以生活情境出發(fā),以兩幅地圖引入課堂教學(xué),使學(xué)生置身于生活情境問(wèn)題之中,將微觀問(wèn)題宏觀化,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度思考。接著,通過(guò)重溫科學(xué)史,使學(xué)生深度體驗(yàn)科學(xué)史中蘊(yùn)含的科學(xué)研究方法和科學(xué)思維,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和方法。然后,教師組織學(xué)生繪制或構(gòu)建細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖或模型,引導(dǎo)學(xué)生深度參與到課堂教學(xué)中,幫助學(xué)生理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的特點(diǎn)和內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生模型構(gòu)建的科學(xué)思維。最后,通過(guò)構(gòu)建思維導(dǎo)圖,引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能,激發(fā)學(xué)生對(duì)課本核心知識(shí)的深度理解,進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)與功能觀。