指向生命观念建构的高中生物学教学设计与实践——以“细胞的结构和功能”为例

杨 玲 杨友联

（[1]辽宁师范大学生命科学学院 辽宁·大连 116081）[2]六盘水师范学院 贵州·六盘水 553000）

新课程改革要求课程教学要以核心素养为宗旨，要培养学生正确的价值观、必备品格和关键能力，[1]需要改变以知识传授为目标的传统教学方式，倡导以学生为主体的教学设计，将生命观念融入教学设计中，从而在教学中落实学科核心素养。本文选择“细胞的结构和功能”一节进行教学设计与实践，探讨在教学设计中体现生命观念建构与培养方法。

1 前端分析

指向生命观念建构的高中生物教学设计是为了更好的落实生命观念，提高教学效率，从而促进学习者的学习，因此首先要了解学情及学习内容，要对影响教学设计但又不属于设计具体事项的问题进行分析，包括学习者的分析等。[2]学习者的分析可以从学习者的起始能力和学习者一般特征进行。这节课的授课对象是高一学生，高一的学生具有较强的好奇心，思维活跃，在课堂上渴望表达，这个年龄阶段的感知能力和处理信息的能力等方面大致相同，在教学设计过程中，要结合学习者的这些特征选择适当的教学策略进行设计。在“细胞的结构和功能”这节课之前学习者一般已经学习过细胞的构成元素、化合物和细胞的基本结构，可以通过相关习题对学习者的起始能力进行测评。

教学内容的分析是教师根据课程标准要求，熟悉教材知识内容的一个过程。“细胞的结构和功能”是新教材人教版生物学必修1 第3 章第1 节内容。包括生细胞膜的功能、成分和流动镶嵌模型结构。通过这一节课的学习，要求学生能够概述细胞膜的功能，建立结构与功能相适应的观念。这节课是在“细胞的元素和化合物”的基础上对细胞进一步的学习，同时这节课为后续跨膜运输、生物膜系统等的学习奠定基础。所以，本节课在教材中起到承上启下的作用。

2 教学目标的确定

依据2017 版高中生物学课程标准，教学目标由“三维目标”转化为“学科核心素养目标”，更加关注学生适应未来社会所需要的必备品格和关键能力。[3]通过教材和课程标准的研读，确定“细胞膜的结构和功能”的教学目标为：

（1）通过学习细胞膜成分、结构探索过程，建构细胞膜的平面、空间立体结构；（科学探究）

（2）通过生活实例的类比分析，能够运用归纳的方法，概述细胞膜的功能；（科学思维）

（3）通过流动镶嵌模型的学习，能够树立细胞膜结构与功能相适应的观念。（生命观念）

3 教学过程设计

本课教学总体上由情境导入建构新知作图小结三个环节组成，着重体现基于科学思维和科学探究的学习建构细胞膜结构与功能相适应的生命观念的过程。

3.1 情境导入

展示注射变形虫视频：将伊红注射到变形虫体内，伊红扩散到整个细胞却不溢出细胞的动态过程。提出问题：“伊红扩散至整个细胞却不溢出细胞，这种现象与细胞哪种结构有关？”

设计意图：通过创设问题情境，引发学生思考，引出细胞膜的功能的学习。

3.2 建构新知

知识点1：细胞功能之控制物质进出；将细胞与外界环境分隔开。

展示随堂实验：苋菜分别放在装有冷水和沸腾开水的烧杯中，学生观察两个烧杯中出现的现象。设计问题：两个烧杯中出现不同现象的原因是什么？

设计意图：通过实验观察和提问，引导学生观察、思考细胞膜的功能。在思考中引导学生归纳总结出细胞膜将细胞与外界环境分隔开，同时能够控制物质进出细胞。

知识点2：细胞膜功能之进行细胞间的信息交流。

展示人类生活交流（目光交流、语言交流、肢体接触）的图片。提问：人类在生活在社会中，少不了彼此之间的交流，细胞在它生活的环境中，是否也需要信息交流？讲解细胞间信息交流的方式。

设计意图：采用类比的方式，将抽象的知识具体形象化，帮助学生掌握细胞膜的信息交流功能。

知识点3：细胞膜成分和结构的探索。

展示资料一（欧文顿的实验）和资料二（细胞膜提取分离和成分分析），思考欧文顿的实验中体现的化学原理是什么？从欧文顿的实验过程中你受到什么启发？然后要求学生尝试推测细胞膜的成分。教师结合磷脂分子的模式图，进行细胞膜成分的讲解。同时，关于欧文顿实验的过程，对学生给予适当的情感教育。

展示资料三（E.Gorter 和F.Grendel的实验），带领学生推测脂质的面积是细胞膜面积的两倍，体验这一结论对于细胞膜结构认识的重要意义。

提问：通过资料三，磷脂双分子层在构成细胞膜时，是怎样排列的？画出磷脂双分子层的排列方式。

研读资料四——丹尼利和戴维森研究细胞膜张力的实验资料。提问，可以推测出细胞膜含有的另一种成分是什么？

给出不同细胞膜（红细胞膜、肝细胞膜、心肌细胞膜）中不同成分不同含量的表格。提出问题：细胞膜有几种组成成分？讨论表格中各种细胞膜成分含量和各自功能，可能得出什么结论？组织学生以小组为单位分析表格，归纳总结出“功能越复杂的细胞膜，其蛋白质种类和含量越高”。

设计意图：通过小组讨论分析资料，提问的方式引导学生运用分析归纳方法概述出细胞膜的成分组成。

展示罗伯特森在电镜下观察到的细胞膜暗亮暗的结构图，分析其假说“生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构构成的静态统一结构”。

提问：你赞同他的假说吗？学生组内讨论，尝试给出例证。

展示资料五：“运用荧光标记法，用不同的颜色标记人细胞膜上的蛋白质和鼠细胞膜上的蛋白质，之后将人、鼠细胞融合，培养一段时间后，发现两种颜色均匀分布在融合细胞表面。”提问：人鼠细胞膜融合实验，可以得出什么结论？

展示“冰冻蚀刻”模型图片，观察到蛋白质不是全铺在脂质的表面，有的是镶嵌或者贯穿在脂质双分子层中。组织学生活动：提供代表磷脂分子，不同颜色蛋白质的橡皮泥等，学生分小组建构细胞膜结构模型。

展示辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型，结合学生制作的教具进行讲述。

设计意图：通过资料分析、问题驱动的方式对细胞膜成分和结构的科学史进行分析，锻炼学生的分析、概括等科学思维。通过自主建构模型，帮助学生建构细胞膜的结构。通过流动镶嵌模型的学习，能够理解细胞膜结构与功能相适应的特点。

3.3 思维导图小结

课堂小结以思维导图方式进行组织。要求学生以“细胞膜”为中心词，分别从成分、结构、功能、特点等方面对整节课的知识进行梳理，帮助学生进一步认清细胞膜的结构，能说清楚细胞膜与其功能相适应的特点，初步形成细胞膜的结构与功能观（见图1）。

图1

4 教学反思

2019 年9 月份，经过在六盘水市第三中学高一年级的教学实践，表明这节课采用演示实例，类比的方法进行教学，符合学生的认知特点；在探索细胞膜成分和结构的过程中通过分析资料，创设问题情境，有利于培养学生科学思维。通过流动镶嵌模型结构的学习，初步形成结构与功能相适应的生命观念。本节课学生小组讨论、小组建模等学生活动较多，充分体现了以学生为主体的教学理念。通过实践，认为创设情境、提供感性直观材料，巧用思维导图等有助于学生生命观念的建构。