趙婷婷

(天津師范大學(xué)教師教育學(xué)院 300387)

如何在教學(xué)中呈現(xiàn)邏輯化的教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生建構(gòu)核心概念、落實(shí)核心素養(yǎng)提供幫助，是每一位教師在備課時(shí)應(yīng)該思考的問(wèn)題。下面以人教版高中教材“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”一節(jié)為例，介紹圍繞核心概念的教學(xué)內(nèi)容分析方式。

1 教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容除理論知識(shí)外，還包括一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，一般分2課時(shí)完成，實(shí)驗(yàn)單獨(dú)占1課時(shí)，其原理可以在理論課學(xué)習(xí)，本文的分析均針對(duì)1課時(shí)的理論課。

1.1 知識(shí)點(diǎn)整理 本節(jié)內(nèi)容為物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠闡述細(xì)胞膜如何控制不同物質(zhì)的進(jìn)出，保證細(xì)胞保持相對(duì)獨(dú)立并與外界進(jìn)行物質(zhì)交換。具體內(nèi)容涉及水與其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，其中細(xì)胞的吸水與失水是本節(jié)重點(diǎn)。

細(xì)胞的吸水與失水部分，具體涉及細(xì)胞吸水與失水的原理、滲透作用的發(fā)生條件、動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水和植物細(xì)胞的吸水與失水，其中動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的半透膜不同，吸水與失水的表現(xiàn)也不完全相同。本部分內(nèi)容較多，且存在原生質(zhì)層和質(zhì)壁分離等學(xué)生初次接觸的概念，動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的不同特點(diǎn)也使學(xué)生在記憶知識(shí)點(diǎn)時(shí)易發(fā)生困難，教師在教學(xué)中要厘清頭緒，幫助學(xué)生克服教學(xué)難點(diǎn)。

其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸部分內(nèi)容相對(duì)較少，學(xué)生主要通過(guò)資料分析得出細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過(guò)性膜的結(jié)論，從而進(jìn)一步理解生物膜在細(xì)胞這一生命系統(tǒng)中的重要作用。

1.2 核心概念與重要概念梳理 查閱課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，可以看出本節(jié)內(nèi)容落腳點(diǎn)為模塊1的2.1.1“闡明質(zhì)膜具有選擇透過(guò)性”，從屬于核心概念2“細(xì)胞的生存需要能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)分裂實(shí)現(xiàn)增殖”下的重要概念2.1“物質(zhì)通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸或主動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出細(xì)胞，以維持細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)”。所以在教學(xué)時(shí)，教師不能只把教學(xué)目標(biāo)定在記憶細(xì)胞吸水或失水的條件與表現(xiàn)這種水平，甚至不能簡(jiǎn)單停留在闡明質(zhì)膜具有選擇透過(guò)性。而要站在更高的層次上，以生命系統(tǒng)宏觀視角來(lái)進(jìn)行分析，使學(xué)生思考質(zhì)膜的選擇透過(guò)性對(duì)細(xì)胞來(lái)講有什么意義，對(duì)我們每一個(gè)生命體來(lái)講又有怎樣的意義，這樣才能隨著課程的進(jìn)行使學(xué)生逐步構(gòu)建相應(yīng)的核心概念。

同時(shí)，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的整理，可以看到本節(jié)內(nèi)容與先前所學(xué)的知識(shí)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，學(xué)生通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，不僅可以構(gòu)建重要概念2.1，也可以為構(gòu)建核心概念1“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”下的一些重要概念添磚加瓦。重要概念1.2為“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”，本節(jié)內(nèi)容中所闡明的生物膜的選擇透過(guò)性正是這一重要概念的良好注腳。重要概念1.3為“各種細(xì)胞具有相似的基本結(jié)構(gòu)，但在形態(tài)與功能上有所差異”，植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞在吸水與失水方面表現(xiàn)出的異同很好地對(duì)其進(jìn)行了詮釋。所以教師在教學(xué)中可以借助這些核心概念來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容，使看似零碎的知識(shí)點(diǎn)形成整體的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

1.3 構(gòu)建概念圖 根據(jù)上述思想，本文對(duì)本節(jié)內(nèi)容作了分析，并構(gòu)建了概念圖(圖1)。

圖1 “物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”一節(jié)概念圖

物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例包括水和其他物質(zhì)，它們的跨膜運(yùn)輸都體現(xiàn)出了細(xì)胞選擇透過(guò)性的特點(diǎn)。

水的跨膜運(yùn)輸原理為滲透作用，體現(xiàn)為順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，與細(xì)胞膜的功能密切相關(guān)，體現(xiàn)了重要概念1.2“細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”和重要概念2.1“物質(zhì)通過(guò)被動(dòng)運(yùn)輸或主動(dòng)運(yùn)輸方式進(jìn)出細(xì)胞，以維持細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)”。借助問(wèn)題探討中的實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生很好地對(duì)動(dòng)物與植物細(xì)胞的吸水與失水進(jìn)行類比推理和比較：滲透作用的條件之一為具有半透膜，動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于半透膜，而植物細(xì)胞的相應(yīng)結(jié)構(gòu)為原生質(zhì)層；另一條件為半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差，動(dòng)物細(xì)胞的兩側(cè)溶液分別為細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液，植物細(xì)胞則為細(xì)胞液和細(xì)胞外液；滲透作用的表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)中的液面變化和細(xì)胞的吸水與失水，由于植物細(xì)胞存在細(xì)胞壁，所以動(dòng)植物細(xì)胞吸水與失水時(shí)的表現(xiàn)不完全相同。動(dòng)植物細(xì)胞的這些差異體現(xiàn)了重要概念1.3“各種細(xì)胞具有相似的基本結(jié)構(gòu)，但在形態(tài)與功能上有所差異”。

其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸不一定表現(xiàn)為順濃度梯度，細(xì)胞膜存在選擇透過(guò)性，而且不同生物、不同細(xì)胞的選擇透過(guò)性有所差別，體現(xiàn)了重要概念1.2、1.3和2.1。

2 教學(xué)方法建議

在將教學(xué)內(nèi)容組織成系統(tǒng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)后，教師下一步要做的是將其以合適的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，教學(xué)過(guò)程應(yīng)條理清晰、邏輯嚴(yán)密，并適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。不同教師所采取的教學(xué)方法不可能是千篇一律的，本文在此僅做出一些建議，供廣大教師參考，開(kāi)拓思路。

2.1 利用先行組織者，促進(jìn)知識(shí)體系建構(gòu) 先行組織者是奧蘇伯爾于20世紀(jì)60年代初提出的一個(gè)教育心理學(xué)的重要概念，它是先于學(xué)習(xí)材料呈現(xiàn)之前呈現(xiàn)的一個(gè)引導(dǎo)性材料，它在概括與包容的水平上高于要學(xué)習(xí)的新材料，但以學(xué)習(xí)者易懂的通俗語(yǔ)言呈現(xiàn)，是新舊知識(shí)發(fā)生聯(lián)系的橋梁[1]。在本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，問(wèn)題探討中的實(shí)驗(yàn)正是這樣的一個(gè)先行組織者。

問(wèn)題探討中的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)了一個(gè)滲透裝置，學(xué)生可以根據(jù)已學(xué)過(guò)的物理化學(xué)知識(shí)輕松理解其原理，并通過(guò)問(wèn)題串得出滲透作用發(fā)生的條件：存在半透膜且半透膜兩側(cè)溶液具有濃度差。之后，教師可以將動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞分別與該滲透裝置進(jìn)行類比，在學(xué)習(xí)了先行組織者后，學(xué)生就可以將動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的吸水與失水納入到剛剛形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中了：不同的細(xì)胞其半透膜分別是什么？半透膜兩側(cè)的溶液又指什么？當(dāng)外側(cè)溶液濃度小于內(nèi)側(cè)溶液濃度時(shí)細(xì)胞有什么表現(xiàn)？大于呢？等于呢？而其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸和水的運(yùn)輸特點(diǎn)一樣么？這樣，學(xué)生腦海中即可形成一定的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，并理解生物學(xué)現(xiàn)象符合物理化學(xué)規(guī)律但生物體也存在自己的特點(diǎn)的道理。

要注意的是，一般教師在進(jìn)行細(xì)胞的吸水與失水的教學(xué)時(shí)所采用的順序都是問(wèn)題探討中的實(shí)驗(yàn)—?jiǎng)游锛?xì)胞的吸水與失水—植物細(xì)胞的吸水與失水，與上述利用先行組織者的方式的教學(xué)步驟看似完全一致，但是否有意識(shí)運(yùn)用先行組織者，其教學(xué)效果是不同的。如果教師在進(jìn)行后續(xù)內(nèi)容教學(xué)時(shí)缺乏與先行組織者的聯(lián)系，學(xué)生往往容易將新學(xué)的內(nèi)容孤立理解，學(xué)了后面忘了前面，而在注重聯(lián)系時(shí)，后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)是一個(gè)概念同化的過(guò)程，舊知促進(jìn)新知的理解，新知也促進(jìn)舊知的記憶。

2.2 用好導(dǎo)學(xué)案，體現(xiàn)核心素養(yǎng)教育 導(dǎo)學(xué)案是當(dāng)前中學(xué)教學(xué)中用得較多的一種教學(xué)輔助手段，良好的導(dǎo)學(xué)案有利于學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)，也便于課后復(fù)習(xí)。

本節(jié)課內(nèi)容經(jīng)梳理后，具有較強(qiáng)的邏輯體系，教師可以通過(guò)導(dǎo)學(xué)案上的問(wèn)題設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生自主分析。同時(shí)，與任何一節(jié)課相同，本節(jié)課能夠且應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)核心素養(yǎng)教育，內(nèi)容中涉及細(xì)胞和生物膜的結(jié)構(gòu)與功能，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)決定功能的“生命觀念”，探究實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝮w現(xiàn)“科學(xué)探究”，教師精心設(shè)計(jì)的問(wèn)題串能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)“科學(xué)思維”，這些核心素養(yǎng)教育可以體現(xiàn)于導(dǎo)學(xué)案中。

“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”導(dǎo)學(xué)案具體設(shè)計(jì)如下：

一、水

(一) 滲透作用

1. 半透膜可以讓________________通過(guò)，而________________不能通過(guò)。

2. 滲透作用發(fā)生的條件是(1)

(2)

3. 滲透作用中，水自________濃度溶液流向________溶度溶液，表現(xiàn)為(順/逆)濃度梯度。

(二) 動(dòng)物細(xì)胞的吸水與失水

1. 哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞是提取細(xì)胞膜的好材料，將其放于清水中，細(xì)胞會(huì)吸水脹破，這與滲透裝置有什么相似之處？

2. ________具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的作用，相當(dāng)于一層半透膜，這與它的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？

3. 當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，動(dòng)物細(xì)胞________________________；當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，動(dòng)物細(xì)胞________________________；當(dāng)外界溶液濃度等于細(xì)胞質(zhì)濃度時(shí)，動(dòng)物細(xì)胞________________________；

(三) 植物細(xì)胞的吸水與失水

1. 原生質(zhì)層包括：________、________和這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。

2. 植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)存在明顯差異，其內(nèi)部液體環(huán)境主要由________決定，所以推測(cè)________相當(dāng)于半透膜。

3. 探究實(shí)驗(yàn)：

探究實(shí)驗(yàn)的一般步驟：提出問(wèn)題→________→________→________→________→

關(guān)于植物細(xì)胞的吸水與失水，除了教材上的問(wèn)題，你還可以提出什么問(wèn)題？請(qǐng)于下節(jié)實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行探究實(shí)踐。

4. 當(dāng)植物細(xì)胞失水時(shí)，由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的伸縮性________，因而會(huì)出現(xiàn)________和________分離的現(xiàn)象，稱為質(zhì)壁分離。質(zhì)壁分離后的細(xì)胞吸水后，原生質(zhì)層恢復(fù)原狀，稱為_(kāi)_______________。

(四) 比較動(dòng)植物細(xì)胞吸水與失水的異同。

動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞相同點(diǎn)原理水運(yùn)輸方向不同點(diǎn)半透膜半透膜兩側(cè)溶液吸水條件與表現(xiàn)失水條件與表現(xiàn)

動(dòng)植物細(xì)胞在吸水與失水方面的差異由什么引起？請(qǐng)用結(jié)構(gòu)決定功能的觀點(diǎn)加以解釋。

二、其他物質(zhì)

其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)與水相同么？細(xì)胞對(duì)不同物質(zhì)的吸收是否存在選擇？不同生物對(duì)同一物質(zhì)的選擇性表現(xiàn)一致么？這些特點(diǎn)體現(xiàn)出生物膜的________________，是活細(xì)胞的重要特征。

3 總結(jié)

對(duì)于任意一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，教師都可以采取本文的方法進(jìn)行分析，首先進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的提煉，然后分析其涉及的核心概念與重要概念，再根據(jù)概念間的關(guān)系構(gòu)建概念圖，明確要通過(guò)教學(xué)幫助學(xué)生構(gòu)建的知識(shí)體系。當(dāng)然，無(wú)論是概念圖的構(gòu)建，還是教學(xué)方法的選擇，甚至具體導(dǎo)學(xué)案的設(shè)計(jì)，不同教師都不會(huì)完全相同，但只要遵循建構(gòu)核心概念、培養(yǎng)核心素養(yǎng)的原則，教師就可以自由發(fā)揮，運(yùn)用自己的聰明才智靈活進(jìn)行教學(xué)，取得良好的教學(xué)效果。

(基金項(xiàng)目：天津市2017年度哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的生物教師教育行動(dòng)研究”，No.TJJXQN17-006)