劉付香

摘要以人教版高中生物內容“細胞膜一系統(tǒng)的邊界”為例，探討如何在生物課堂教學中滲透生物學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞 細胞膜 核心素養(yǎng) 教學設計

中圖分類號G633.91 文獻標志碼B

生物學核心素養(yǎng)是學生后天習得的終身受益成果，是公民基本素養(yǎng)的重要組成之一，是學生在解決真實情境中生物學問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力。生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。下面以“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”為例，談談如何在教學中滲透核心素養(yǎng)。

1教材分析和設計思路

“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”是人教版《必修1分子與細胞》第三章第一節(jié)的內容。本節(jié)主要介紹細胞膜的成分和功能，為以后的細胞器、物質進出細胞的方式等內容的學習做鋪墊。本節(jié)的教學重點是細胞膜的成分和功能，教學難點是用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法，細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義則是本節(jié)課的重難點。為了最大限度地調動學生學習的積極性，提高學習效率，教師設計精彩主線貫穿整節(jié)新課，采用“自主學習、合作交流、科學探究”的學習方式、“問題解決、建構網絡”的教學方法，發(fā)揮學生的主體地位，幫助學生樹立生命觀念和社會責任，注重培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力，提高學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

2教學目標

通過分析實驗現象、學習資料，能夠初步解釋細胞膜的組成與功能相適應，建立結構與功能相適應的生命觀念;認同細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。

通過所學科學事實、概念和證據，運用歸納、演繹等思維方法總結細胞膜的成分，解釋細胞膜的組成與功能相適應。

通過觀察實驗現象、文本閱讀，嘗試提出問題并在獨立思考和小組討論中形成解釋。

能夠解釋、評價膜在生活中的應用。

3教學過程

3.1聯系生活，引發(fā)體驗

教師把雞蛋剝殼，用分蛋器取出蛋黃，將其小心地倒入培養(yǎng)皿中。學生觀察現象，并嘗試輕輕觸摸蛋黃。教師設問：蛋黃是否有邊界？這個邊界是什么呢？學生紛紛回答。教師解釋：蛋黃就是一個卵細胞，卯黃膜成為卵細胞這一系統(tǒng)的邊界。教師以此導入新課。

設計意圖：教師選取生活中學生十分熟悉的材料，引導學生通過親手操作，真切、直觀感受到系統(tǒng)邊界細胞膜的存在。

3.2樹立生命觀念，提升探究能力

教師提出問題：如何獲取細胞膜呢？圖1中的4種細胞，哪種細胞更適合作為獲取細胞膜的材料，為什么？獲取細胞膜的實驗原理是什么？實驗如何操作？

設計意圖：通過問題討論和情境解決，學生能輕松掌握“制備細胞膜的方法”這一難點。教師在引導學生分析哺乳動物成熟紅細胞的優(yōu)點時，還能使學生樹立結構與功能相適應的觀點，初步培養(yǎng)了學生的生命觀念?！白灾骱献?，自主探究”的學習方式發(fā)揮了學生的主體地位，培養(yǎng)了學生的科學探究能力。

3.3觀察概括，培養(yǎng)科學思維

教師提出問題：細胞膜由哪些物質組成？并提供施一公、顏寧、曹嘉翌3位科學家的科研論文片段，要求學生閱讀資料，迅速概括出細胞膜的成分。

施一公論文的片段：FocA在細菌、古細菌、真菌、藻類和寄生蟲中負責短鏈酸的轉運。甲酸一亞硝酸轉運蛋白家族中所有成員蛋白的分子結構和轉運機制都是未知的。這個晶體結構顯示，FocA構成了一個對稱的五聚體。盡管FocA與水通道蛋白Aquaporin在序列上缺乏同源性，但它們的單體整體結構卻異常相似。這些結果意味著FocA應該是一個細胞膜上的跨膜通道蛋白，而不是此前認為的轉運載體蛋白。在結構生物學和生物化學方面的進一步研究為細胞膜上蛋白質的類型及具體作用提供重要線索。

顏寧論文的片段：應用傅里葉變換紅外光譜技術（FTIR）對膽囊癌細胞膜進行檢測，并分析其蛋白質和脂質的紅外變化。結果：膽囊癌細胞膜上生物大分子蛋白質和占主要成分的磷脂分子的紅外光譜存在明顯差異：癌組織中與磷脂相關的吸收譜帶出現概率高、峰型高尖，相對吸收強度12957/11650和11740/11400的比值增加;相對吸收強度11460/11400的比值在正常組織細胞膜中較高。結論：膽囊炎性與癌組織細胞膜上大分子紅外光譜存在不同，通過FTIR對癌變早期生物大分子改變做出客觀反映。

曹嘉翌論文的片段：細胞膜上的糖類含量很少，一般和蛋白質結合形成糖蛋白復合物，和脂質結合形成糖脂復合物。生物體內糖一蛋白間的相互作用是糖生物學功能的基礎，此作用往往是由多拷貝數的糖鏈與簇集狀的糖蛋白受體經過特異性結合所完成的。因此此類糖一蛋白相互作用與許多疾病的診斷、治療和干預相關。通過生物實驗對合成的多價糖肽類化合物靶向肝癌細胞（HepG2）的能力作初步的探討，發(fā)現連結糖基數目越多的多價化合物與ASGPR結合能力越強，其多價GalNAc糖基使之具備潛在生物學靶向能力及類腫瘤疫苗的結構特征。

設計意圖：當前生物學高考命題，常采用科技論文作為命題情境素材。科技論文具有真實性、科學性和時代性等特點，教師將精心篩選的科技論文引入到課堂教學中，注重培養(yǎng)學生的分析概括能力，有利于提高學生的科學思維。

3.4結合實踐，樹立社會責任

教師提出問題：在正常情況下，細胞膜的成分會輕易改變嗎？如果改變了會怎么樣？教師展示某病人的檢驗報告單，學生討論該病人細胞膜成分的變化。

學生通過小組討論，得出：該病人的細胞膜產生了甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物質。教師補充細胞膜成分發(fā)生改變，需要做進一步檢查，以確定體內是否出現了癌細胞。同時，教師簡單介紹目前癌癥的治療方式，引導學生認同它依然是醫(yī)學界的一大難題。

設計意圖：教師結合實踐開展對病人細胞膜成分的討論，引導學生“為攻克醫(yī)學難題而執(zhí)著奮斗”，從而樹立社會責任感。

3.5動手操作，提升探究能力

教師提出問題：細胞膜如此重要，它有哪些功能呢？教師讓學生用牙簽戳破蛋黃膜，觀察實驗現象。

設計意圖：教材通過原始海洋生命的出現，引出細胞膜具有將細胞與外界環(huán)境隔開的功能，有些學生難以想象出來。教師通過戳破蛋黃這一實驗，讓學生體驗到細胞膜的屏障功能。

教師提示：細胞膜對于細胞來說不是單純的一道屏障，它還能控制物質進出細胞。教師設計實驗，讓學生體驗、感悟細胞膜的功能：取數量相等的熟玉米、生玉米兩份，分別放入盛有等量藍墨水的燒杯中，10min后用蒸餾水清洗兩組玉米粒，并用解剖刀對半切開玉米粒。教師引導學生在操作過程中思考：熟玉米粒為什么被染成黑色，而生玉米粒的顏色卻不變？學生帶著問題在組內討論、探究，最終明白活細胞的細胞膜能控制物質進入細胞，并推理得出活細胞的細胞膜能有選擇地控制物質進出細胞。

設計意圖：通過小組動手操作實驗，學生能深刻地理解細胞膜具有控制物質進出細胞的功能，從而培養(yǎng)了學生的動手能力和科學探究能力。

教師提出問題：“信息交流”對于生物來說非常重要，那么，細胞之間是如何進行細胞交流的呢？教師請幾位學生通過情景模擬的形式展示“細胞間的信息交流”。

設計意圖：“細胞間的信息交流”對于學生來說比較抽象，難以理解。通過情景模擬的形式來突破這一難題，能取得較好的教學效果。

3.6歸納總結.構建思維導圖

學習完細胞膜的全部知識后，各學習小組歸納總結本節(jié)課內容，并自主構建思維導圖，小組之間互評、修正。教師提出課后拓展題目：細胞膜的結構是怎樣的？

設計意圖：教師充分利用板書資源，促進學生自主建構，直觀呈現本節(jié)課的內容，讓學生對所學知識有清晰、全面的認識。而拓展內容則將本節(jié)課的內容與必修1第4章的知識進一步綜合串聯。

3.7習題反饋，鞏固本節(jié)知識

參照布魯姆認知領域的目標將習題設置為基礎題、能力題?；A題有直接、明確、無歧義的答案，用以檢測學生識記、理解方面知識點的掌握情況;能力題沒有唯一的正確答案，注重培養(yǎng)學生答題的主次性、層次性、要點性。

4教學反思

在“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”的教學設計中，基于核心素養(yǎng)的提升，教師以所創(chuàng)設的情境主線貫穿課堂，開展問題教學，活躍了學生的思維，提高了學生的學習熱情和參與度。同時，教師充分挖掘了教材中體現核心素養(yǎng)的內容，通過自主討論、自主探究、自主構建，以“學生為主體，教師為主導”的教學原則，促進學生對每個知識點理解、掌握、運用，確保了學生生物核心素養(yǎng)的落實。

核心素養(yǎng)背景下的教學設計，教師應依據新課標的基本理念和課程目標實施教學，根據學生的基礎和認知規(guī)律，創(chuàng)設問題情境和學習任務，使學生自發(fā)、有效地自主學習。教師在教學設計和教學實踐過程中，應加強思考，提高教學設計的科學性、針對性和實效性，將生物核心素養(yǎng)教育落實到實處。