基于生物学科核心素养“结构与功能观”的课堂教学设计模式

翟慧敏

【摘 要】我国基础教育生物课程改革已经认识到生物学科核心素养在中学生物教学中的重要地位，已经从开始的强调双基转换为发展学生的核心素养，并强调在高中生物课程中要培养学生的理性思维，将发展学生的能力与科学知识的教学巧妙的融合在一起。高中生物课堂教学中，教师要善于利用课本体现理性思维的内在知识联系，引导学生获得科学知识的同时，发展自己的理性思维。本文以“生物膜的流动镶嵌模型”的建构为例，展示了应用生物核心素养培养理性思维“结构与功能观”的教学设计。

【关键词】细胞膜；流动镶嵌模型；结构与功能观；理性思维；科技与科学；核心素养

一、《生物膜的流动镶嵌模型》课堂教学设计节选

（一）课题

生物膜的流动镶嵌模型的建构

（二）学情分析

高中生已经具备了一定的观察和认知能力，以及对问题思考的目的性、逻辑性和延展性以及初步建立，但是依然不完善，对探索科学的过程和方法具有好奇心，但是对科学得出的结论形成过程缺乏理性的思考。本节课学习之前，学生已经了解了细胞以及组成细胞的分子和基本结构，尤其是细胞膜——作为最基本的生命系统的边界，为本节知识的学习奠定基础、本节课通过生物膜的发现和探究过程作为课堂主线，以培养学生核心素养中的结构与功能观为最高目标，有效的引导学生思考、分析科学家所做的实验及假说，通过环环相扣的问题启发和引导学生，模拟科学家的思考过程，并归纳总结出细胞膜的流动镶嵌模型建构的基本方法，学会运用结构与功能观解释细胞膜的流动镶嵌模型的合理性。

（三）教学内容分析

本节选自人教版高中生物必修一《分子与细胞》第四章——细胞的能量供应与利用第二节的内容。本节共包括两大部分的内容：（1）科学家对细胞膜结构的探索内容，利用科学史教育素材，引导学生分析科学家们的实验和结论，加深对科学过程和方法的理解。在这个过程中学生通过参与与实践形成结构与功能相适应的观点，形成结构与功能相统一的观点，培养学生的理性思维，认同科学家的观点并不全是真理，而是需要不断的修正、发展和完善。同时，科学发展与技术的发展之间密不可分，技术的进步可以更好的促进科学的发展；（2）生物膜的流动镶嵌模型的基本内容，并且安排学生进行制作细胞膜的结构模型，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。培养学生理性思维的延展性，可以运用结构与功能观解释目前比较认可的流动镶嵌模型。最后认同流动镶嵌模型仍然会不断发生着变化、修正和完善，实现高中生物学核心素养的培养目标。

（四）教学目标：

1.知识目标

（1）分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。

（2）举例说明生物膜具有流动性特点。

（3）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

2.能力目标

（1）分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试做出假设。

（2）发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。

（3）运用生活简易材料制作细胞膜流动镶嵌模型。

3.情感态度与价值观

（1）树立生物体结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。

（2）正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

（3）关注实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。

（五）教学策略

1.以“结构与功能观”为线索，导入教学

学生通过前面的学习知道了细胞膜是一种透过性膜，它对进出细胞的物质是有选择性的。现在需要制作一个细胞模型，有三种材料做细胞膜：分别是塑料袋、普通布和弹力布。细胞膜的一个功能是将细胞与外界环境分隔开，三种材料都有这样的作用，但是细胞并不是封闭的，是一个开放的生命系统，可以与外界环境进行物质的交换，因此学生会利用“结构与功能是统一”的观点尝试选择制作细胞模型的材料。理性的分析之后发现，它们的结构均不能实现细胞膜的功能，那么究竟什么材料适合呢？此时进入思考的学生有强烈的求知欲，他们渴望得到解惑，主动地进行下一阶段的学习。

2.以“结构与功能观”为依据，辩证认知

科学家结合前人的实验基础以及细胞的融合实验，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。那流动镶嵌模型与之前所学习的功能相适应吗？这个问题引发学生思考，这个过程中学生首先要认同生物体的结构与功能观，然后用其解释课堂中存在的疑惑。磷脂双分子层是细胞膜的基本支架，它像细胞的围墙一样，将细胞与外界分割开。但是磷脂双分子层又是有空隙的，并不是完全封闭的。所以一些小分子是可以进入的。前面我们知道了蛋白质具有运输载体的功能，蛋白质在控制物质进出细胞的过程也起着重要的作用。糖类往往与蛋白质结合形成糖蛋白，在细胞间信息交流的过程中起着重要的作用。所以流动镶嵌模型可以很好的解释细胞膜的功能，體现结构与功能的统一性。这个过程中引导学生展开想像，理解细胞膜功能，认同细胞膜对细胞这个生命系统的重要意义。树立功能与结构相适应的生物学观点。

二、结论

基于核心素养的课程改革势在必行，作为基础教育课程体系中重要一环的生物学科，理应顺应国内外教育发展的趋势，编制体现与关注学生核心素养发展的生物学教学设计，帮助学生形成不同时期的生物科学核心素养。

参考文献：

[1]蔡红英.例析应用生物学史开展高中生物科学方法教育的课堂教学设计模式[J].科教文汇，2013（33）：153-154.

[2]陈长剑.高中生物核心素养的内涵与培养策略[J].教育：文摘版：00067-00068.