摘 要：新課標(biāo)新教材背景下的生物教學(xué)要求教師重視學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng).文章以“細胞質(zhì)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(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；科學(xué)思維；生命觀念；社會責(zé)任；高中生物

中圖分類號：G632 文獻標(biāo)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(xué)一級教師，從事發(fā)育生物學(xué)研究.

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

1 創(chuàng)設(shè)真實情境，以問題引入新課

情境越真實，學(xué)生的共鳴越深刻，學(xué)生對于細胞的概念一直都很模糊.所以在導(dǎo)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(xué)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(xué)生直觀感知細胞膜的存在，加深學(xué)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(zhì)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(xué)生探究細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的興趣.

2 善用科學(xué)史，發(fā)展核心素養(yǎng)

生物科學(xué)史是生物學(xué)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(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度^[2].善用科學(xué)史料，對培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)具有積極的意義.以下教學(xué)過程結(jié)合了大量細胞質(zhì)膜的研究歷程的相關(guān)史料，展示了科學(xué)史料的應(yīng)用對滲透培養(yǎng)學(xué)生學(xué)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(xiàn)“細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與功能”的科學(xué)史料，通過問題串的形式，引導(dǎo)學(xué)生分析史料，獲取信息，逐步完成細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力.

展示史料1：1895 年，歐文頓（E. Overton）采用 500 多種化學(xué)物質(zhì)，做了上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)更容易透過細胞質(zhì)膜，而不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不容易透過細胞質(zhì)膜，結(jié)合化學(xué)小知識“相似相溶原理”，思考歐文頓的實驗結(jié)果說明了什么？結(jié)合第一章“細胞的分子組成”的相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生得出植物細胞質(zhì)膜和動物細胞質(zhì)膜中所含脂質(zhì)的異同.歐文頓通過上萬次實驗方得到一個結(jié)論，讓學(xué)生體會到科學(xué)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(yīng)如何做？導(dǎo)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(zhì)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(jié)構(gòu)示意圖和分子特點，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)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(zhì)膜的內(nèi)外環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生思考在細胞質(zhì)膜上兩層磷脂分子應(yīng)該如何排列，依據(jù)是什么？并動手構(gòu)建細胞質(zhì)膜模型.

展示史料3：同年，在戈特和格倫德爾實驗的基礎(chǔ)上，丹尼利和戴維森發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)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(xué)生直觀感受“什么是張力”.結(jié)合化學(xué)小知識：油脂滴表面如果有蛋白質(zhì)，則張力會降低這一事實，思考細胞質(zhì)膜中除了脂質(zhì)外還含有什么成分？結(jié)合第一章“細胞的分子組成”的相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)細胞質(zhì)膜的組成成分，并在史料2模型的基礎(chǔ)上，提出問題：如何鑒定細胞質(zhì)膜中存在蛋白質(zhì)、糖類？蛋白質(zhì)、糖類在細胞質(zhì)膜中的可能分布是什么？不同的細胞質(zhì)膜其脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類都相同嗎？嘗試完善細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型.

展示史料4：1959年，羅伯特森用超薄切片技術(shù)獲得了細胞質(zhì)膜電鏡照片，顯示為清晰地“亮-暗-亮”三層結(jié)構(gòu)，結(jié)合生物學(xué)小知識：電子束照射大分子物質(zhì)時，散射度高，視野偏暗，照射小分子物質(zhì)時，散射度低，視野偏亮，推測細胞質(zhì)膜中蛋白質(zhì)的分布，并讓學(xué)生整理自己史料3構(gòu)建的細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)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(xué)生會對“靜止理論”提出質(zhì)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(xué)生意識到科學(xué)家的結(jié)論也不一定是對的，既要對科學(xué)保有崇敬心，也要能夠大膽地提出質(zhì)疑.接著，教師可以提出問題：蛋白質(zhì)分子在細胞質(zhì)膜中究竟是如何排布的呢？

展示史料5：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家通過冰凍蝕刻電鏡技術(shù)拍攝到細胞質(zhì)膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，簡要介紹冰凍蝕刻電鏡技術(shù)，讓學(xué)生認識到生物學(xué)研究離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.觀察圖片，小組討論蛋白質(zhì)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(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，也強化了學(xué)生對結(jié)構(gòu)決定功能這一觀念的認知，有利于學(xué)生生命觀念的形成.

展示史料6：1970年，科學(xué)家用紅色熒光標(biāo)記的人細胞和綠色熒光標(biāo)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(zhì)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(dǎo)致的？同時結(jié)合變形蟲攝食的視頻，加深學(xué)生對“細胞質(zhì)膜具有一定的流動性”這一概念的理解.播放“細胞質(zhì)膜蛋白質(zhì)分子和磷脂分子的運動”微視頻，學(xué)生總結(jié)細胞質(zhì)膜具有流動性的原因是因為組成細胞質(zhì)膜的蛋白質(zhì)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(xué)生認識到科學(xué)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(jié)論不一定正確，要有質(zhì)疑精神，勇于推翻前人的研究結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維.

展示史料7：1972 年， 科學(xué)家提出了細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的流動鑲嵌模型，展示細胞質(zhì)膜流動鑲嵌模型圖，并結(jié)合教材，提出問題：該模型認為細胞質(zhì)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(zhì)膜物理模型的展示，使學(xué)生能夠直觀感知到細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)，能夠準(zhǔn)確把握細胞質(zhì)膜的成分，各成分的分布位置及相互作用，理解細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)和功能間的邏輯關(guān)系，形成較為完整的知識網(wǎng)絡(luò)體系.

從上述“細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的探究歷程”的學(xué)習(xí)中，可知生物科學(xué)史涉及到很多重要生物學(xué)結(jié)論的研究歷程，而這些結(jié)論往往都是要整合多位科學(xué)家的研究成果才能總結(jié)出來的，從提出問題、作出假說、假說驗證到最后的結(jié)果分析，都涉及到科學(xué)思維、科學(xué)探究的方方面面，此外，科學(xué)史中還融入了科學(xué)家的科研精神，有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感.因此，將生物科學(xué)史融入課堂是發(fā)展生物學(xué)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(shè)真實情境，讓學(xué)生親生經(jīng)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(xué)生感受大自然、學(xué)習(xí)生物學(xué)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(jié)構(gòu)，吸收的營養(yǎng)物質(zhì)又是通過什么結(jié)構(gòu)進入細胞的呢？這個物質(zhì)進出方向會反過來嗎？體現(xiàn)了細胞質(zhì)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(jié)合呢？說明了什么？那對于多細胞生物而言，細胞質(zhì)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(lián)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(nèi)信息交流的方式有哪些？它們依賴什么結(jié)構(gòu)完成信息交流？這些結(jié)構(gòu)的化學(xué)本質(zhì)是什么？在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生以小組為單位，歸納總結(jié)本節(jié)課主要內(nèi)容，構(gòu)建細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與功能概念圖（如圖1所示），結(jié)合細胞質(zhì)膜的物理模型，形成細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念.

4? 結(jié)合應(yīng)用實踐，培養(yǎng)社會責(zé)任

現(xiàn)在，生物學(xué)知識在人們的生產(chǎn)生活實踐中具有廣泛的應(yīng)用.教師可以在日常教學(xué)中介紹一些相關(guān)技術(shù)的原理，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心身邊與生物學(xué)相關(guān)的事情，嘗試對一些常見問題作出科學(xué)、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(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ).展示家用凈水器的工作原理，以及反滲透膜的應(yīng)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(zhì)膜的什么功能？通過上述問題串的引導(dǎo)，學(xué)生能夠了解所學(xué)知識在生產(chǎn)生活方面的應(yīng)用，可以應(yīng)用所學(xué)知識點解釋相關(guān)結(jié)構(gòu)的工作原理，認識到生物學(xué)知識在生活生產(chǎn)中的重要性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感.

以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新課堂，要求教師轉(zhuǎn)變以往講授式的教學(xué)方式，多以問題引導(dǎo)，提高學(xué)生思維能力.情境創(chuàng)設(shè)、科學(xué)史料的應(yīng)用、問題串的設(shè)計對

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

參考文獻：

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[責(zé)任編輯：季春陽]