生命课堂中核心素养的培养策略——以“生物膜的流动镶嵌模型”教学设计为例

河北省石家庄市第一中学 赵 彬

2017 年教育部颁布的《普通高中生物学课程标准》（以下简称“新课程标准”）中指出，学科核心素养是学科育人价值的体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。生物学作为一门与实验密切相关的学科，在其课程学习的过程中学生可逐渐发展该学科的核心素养，即生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。我校于2015 年开展的“生命课堂”教学模式（教学流程如图1 所示），为生物学科核心素养的培养提供了有效的实施途径。下面以“生物膜的流动镶嵌模型”一节为例，浅谈在日常的生命课堂中学生核心素养的培养策略。

一、教学依据

（一）课程标准

新课程标准里对细胞膜的功能知识的掌握提出了详细的要求：概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。根据结构决定功能的生命观，细胞膜的结构与功能要求同等重要。

（二）教材分析

“生物膜的流动镶嵌模型”一节选自高中生物必修一第四章第二节，在本册第三章第一节“细胞膜——系统的边界”中，对细胞膜的功能进行了详细的介绍，而本节通过对膜结构的学习，使细胞膜功能的相关知识由直接识记过渡到理解的层面。

（三）学情分析

本节内容通过学生对生物膜模型构建过程生命科学史的学习，在功能的基础上学习结构，旨在让学生通过对结构的了解，进一步理解细胞膜三项功能的具体由来，同时加深对结构决定功能生命观念的认识。

二、核心素养

（一）生命观念

学生通过本节学习，要能从结构与功能关系的角度阐释生物膜的结构。

（二）科学思维

通过本节对生命科学史的学习，学生可以从模型建构的角度去分析生物膜模型的建立过程，感悟科学在质疑和创新中不断发展。

（三）科学探究

在学生看书学习科学史的过程中，结合磷脂分子的特点，分组讨论探究细胞膜中磷脂分子的排布情况。

（四）社会责任

结合生物膜结构的特点，理解并关注脂质体在医学等方面的应用，体会学习科学知识与解决现实问题之间的密切联系，增强社会责任感。

图1 生命课堂基本操作流程

三、教学重难点

本节的教学重点是生物膜的流动镶嵌模型的内容，而教学难点是生物膜结构的构建过程，以及在此过程对核心素养的培养。

四、教学过程

（一）情境导入，切入主题

课堂开始，提供给学生两则资料和一段刺破蛋黄的视频，引导学生回忆并说出资料中涉及的细胞膜功能。

资料1：1855 年，瑞典科学家奈利在实验中发现，色素分子进入受损伤细胞的速度比进入完整细胞的速度要快得多。

资料2：海洋或河流湖泊中存在着很多不同生物的精子和卵细胞，不同种生物的精子与卵细胞并没有发生相互结合。

设计意图：该导入旨在让学生通过分析资料和实验现象总结出细胞膜的相应功能，培养学生提炼关键信息的能力。同时也创设情境，开启本节主题。

（二）明确任务，独立学习

导入之后，引出结构决定功能的生命观。教师明确任务，要求学生自学课本及推送资料，沿着科学家的脚步，通过学习生物膜模型的整个建构过程，建立时间轴，并在重要时间节点标出科学家的重要成就。

在此过程中，教师作为引导者，在学生建轴过程中，用磁片教具呈现每个时间点下的模型结构（如图2 所示）。

图2 课堂中瓷片教具的应用

同时，在此过程中，教师抓准时机，将科学探究渗透其中。如1925 年荷兰科学家用丙酮从人的红细胞表面提取脂质，得出细胞膜中的脂质分子必然排列成连续的两层的结论，由此向学生提出质疑：这两层磷脂分子如何排布？引导学生自学磷脂分子的特点后，进行小组讨论，并自行构建组内认可的模型（如图3 所示）。教师全程进行巡视，以便为后期精讲做准备。

图3 学生讨论过程中构建的两种主流模型

教师结合学生的组间陈述和交流，向学生讲解正确的模型，为后续的探索做好铺垫。

在探索的过程中，教师还为学生提供自学的资料和视频。如：在罗伯特森提出“三明治”结构模型之后，平板推送给学生视频和资料，通过让学生了解变形虫的变形运动、酵母菌的出芽生殖等的方式，引发学生的认知冲突，推进探索的进程。

图4 为学生补充冰冻蚀刻技术

此外，一些科学技术的讲解和补充更有助于学生理解当时的探索历程，如荧光蛋白标记法、冰冻蚀刻等技术（如图4 所示）。

结合以上方式，沿着时间轴，逐步得出1972 年科学家认同的“流动镶嵌模型”。

设计意图：在此任务中，教师将引导学生自行学习建构的整个过程，旨在培养学生理解模型建构的过程，感悟科学是在质疑和创新中不断发展的。磁片教具的应用不仅增加趣味性，同时在具体层面为学生展示了整个探索的过程。另外，教师选准切入口进行科学探究的渗透，从小的方面着手，去体会科学探究的意义和过程。在完成本节教学难点的同时，将科学素养的培养渗透其中。

图5 纵向提出的三个问题

（三）横向梳理，纵向总结

本节教学重点是“流动镶嵌模型”的内容，教师让学生自学课本，并借助教具进行展示和讲解，加深印象。由此，在横向上，沿着时间的顺序学生对本节内容有了详细的学习。教师转换角度，抛出三个问题，在纵向上引导学生深入思考，串起本节。

设计意图：时间轴的建立是在横向上的学习，是为了了解整个探索过程。核心素养下的新课改要求学生更要理解科学家的科学思维等知识。故提出图5 三个问题，让学生回顾整个过程，对本节有一个纵向上的总结和升华。并通过这三个问题，理解结构决定功能的生命观念，科学技术是推动科技进步的重要因素，以及科学研究起始于提出假说、结束于确切实验结论的过程。

（四）实践应用，社会担当

课本所学的理论均是为生活实践打基础，故本节最后，教师呈现“脂质体”在医学上的一些应用，如激素类药物、抗肿瘤药物的应用等，引发学生的思考，理解学习科学知识和解决实际问题之间的密切关系。同时，抛出如“膜上的蛋白质究竟是如何排布的？”“膜上的磷脂分子是如何运动的？”等问题，引导学生思考并理解，现今对生物膜模型的研究并未止步，鼓励他们投身今后的科学研究，增强社会责任和担当。

五、教学反思

本节内容为生命科学史的内容，采用教具、多媒体、学生讨论、小组展示等多种手段进行讲解，增加本节趣味性；同时在横向和纵向上进行梳理和总结，逻辑清晰、结构完整；更为重要的是，本节准确、恰当地将核心素养中的生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任四个方面融入整个生命课堂的教学过程，不仅传授知识，还在培养学生品格和能力方面起到一定的促进作用。

图6 板书呈现模型研究并未止步

综上所述，学生发展核心素养为生命课堂提供理论依据，而我校生命课堂的有效开展又为学生发展核心素养保驾护航。针对生命课堂下的核心素养培养，教师应依据新课标的基本理念和课程目标实施教学，根据学生的基础和认知规律，创设问题情境和学习任务，找准切入点，不断渗透与融合。本节呈现的是一节日常教学中较为枯燥、内容较少的范例，在高中生物的教学内容中，更为充实和饱满的内容更应是我们培养学生核心素养的良好平台。教师在教学设计和教学实践过程中，应加强思考，提高教学设计的科学性、针对性和实效性，将生物核心素养教育落到实处。