新课标新教材下以学科核心素养为导向的课堂教学方式的改变

摘 要：新课标新教材背景下的生物教学要求教师重视学生学科核心素养的培养.文章以“细胞质膜将细胞与外界环境分开”这一课时为例，尝试探索生物课堂课堂如何从各个方面促成学生生物学科核心素养的发展.

关键词：核心素养；科学思维；生命观念；社会责任；高中生物

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）18-0140-03

收稿日期：2023-03-25

作者简介：董其燕（1994.10-），女，安徽省天长人，硕士，中学一级教师，从事发育生物学研究.

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》提出了“课堂教学要以学科核心素养为导向”的要求.生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四大方面构成了生物学科核心素养的主要内容^[1].这对教师的备课提出了更高的要求，在平时的教学中要从各个方面渗透生物学科核心素养，促进学生生物学科核心素养的提高.教师需要改变以往的教学方式，将知识本位的课堂教学转向素养本位的课堂引导，从而落实学科核心素养的要求.笔者以苏教版高中生物学教材中“细胞质膜将细胞与外界环境分开”一节的内容为例，结合自身教学实践，探讨在以核心素养为导向的新课堂的教学中如何去培养学生的生物学科核心素养.

1 创设真实情境，以问题引入新课

情境越真实，学生的共鸣越深刻，学生对于细胞的概念一直都很模糊.所以在导入这节课时，教师可以取几个鸡蛋，分别打入培养皿中，分发给各个小组，让各个小组仔细观察，可以用玻璃棒轻戳蛋黄，提出问题：蛋清在培养皿中会四处流散，而蛋黄在培养皿中却不会四处流散，为什么？学生可以直观感受到蛋黄四周有一层膜包裹着，然后教师可以进行简单的卵黄膜介绍.这样通过卵黄膜的直接展示、触摸，就可以让学生直观感知细胞膜的存在，加深学生对“细胞膜是系统的边界”这一概念的认知.同时可以抛出问题：细胞质膜为什么可以作为系统的边界呢？引入下一个重要概念的同时，激发学生探究细胞质膜结构的兴趣.

2 善用科学史，发展核心素养

生物科学史是生物学科发展的历史，是通过客观规律、事实等发展的历史.它不仅仅是一段历史资料，更蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学精神和科学态度^[2].善用科学史料，对培养学生的生物学科核心素养具有积极的意义.以下教学过程结合了大量细胞质膜的研究历程的相关史料，展示了科学史料的应用对渗透培养学生学科核心素养的意义.

在本节课中，按时间先后顺序，逐步呈现“细胞质膜结构与功能”的科学史料，通过问题串的形式，引导学生分析史料，获取信息，逐步完成细胞质膜结构模型的构建，培养学生的科學思维和科学探究能力.

展示史料1：1895 年，欧文顿（E. Overton）采用 500 多种化学物质，做了上万次实验，发现脂溶性物质更容易透过细胞质膜，而不溶于脂质的物质不容易透过细胞质膜，结合化学小知识“相似相溶原理”，思考欧文顿的实验结果说明了什么？结合第一章“细胞的分子组成”的相关内容，引导学生得出植物细胞质膜和动物细胞质膜中所含脂质的异同.欧文顿通过上万次实验方得到一个结论，让学生体会到科学需要坚持和努力.为进一步证实欧文顿的研究成果，接下来应如何做？导入下一个史料.

展示史料2： 1925 年，戈特和格伦德尔用丙酮提取红细胞质膜的膜脂成分，将膜脂在水面上铺成单分子层，其面积大约是红细胞表面积的两倍，教师介绍磷脂分子的结构示意图和分子特点，引导学生构建在水和空气界面上单层磷脂分子的排布模型.教师介绍细胞质膜的内外环境，引导学生思考在细胞质膜上两层磷脂分子应该如何排列，依据是什么？并动手构建细胞质膜模型.

展示史料3：同年，在戈特和格伦德尔实验的基础上，丹尼利和戴维森发现细胞质膜的表面张力比“油-水”界面的张力低得多.首先图片展示荷叶上的小水滴，让学生直观感受“什么是张力”.结合化学小知识：油脂滴表面如果有蛋白质，则张力会降低这一事实，思考细胞质膜中除了脂质外还含有什么成分？结合第一章“细胞的分子组成”的相关内容，总结细胞质膜的组成成分，并在史料2模型的基础上，提出问题：如何鉴定细胞质膜中存在蛋白质、糖类？蛋白质、糖类在细胞质膜中的可能分布是什么？不同的细胞质膜其脂质、蛋白质、糖类都相同吗？尝试完善细胞质膜结构模型.

展示史料4：1959年，罗伯特森用超薄切片技术获得了细胞质膜电镜照片，显示为清晰地“亮-暗-亮”三层结构，结合生物学小知识：电子束照射大分子物质时，散射度高，视野偏暗，照射小分子物质时，散射度低，视野偏亮，推测细胞质膜中蛋白质的分布，并让学生整理自己史料3构建的细胞质膜结构模型，并展示罗伯特森的“单位膜”模型和他的“膜上分子静止”理论，提出问题：通过刚刚对卵黄膜的观察、触碰，你认同罗伯特森的观点吗，为什么？学生会对“静止理论”提出质疑，因为他们直观地看见了卵黄膜是可以动的，而非静止的，让学生意识到科学家的结论也不一定是对的，既要对科学保有崇敬心，也要能够大胆地提出质疑.接着，教师可以提出问题：蛋白质分子在细胞质膜中究竟是如何排布的呢？

展示史料5：随着科学技术的发展，科学家通过冰冻蚀刻电镜技术拍摄到细胞质膜的内部结构图，简要介绍冰冻蚀刻电镜技术，让学生认识到生物学研究离不开科学技术的发展.观察图片，小组讨论蛋白质在细胞膜中的分布部位有哪些？他们是对称分布的吗？并对史料4的模型进行修正，完善，这既可以训练学生的科学思维，也强化了学生对结构决定功能这一观念的认知，有利于学生生命观念的形成.

展示史料6：1970年，科学家用红色荧光标记的人细胞和绿色荧光标记的鼠细胞进行细胞融合实验，展示在细胞融合过程中，红绿荧光位置的变化，提出问题：从这个实验中，可以推出细胞质膜具有什么特点？为什么具有这一特点，你认为是什么分子的运动导致的？同时结合变形虫摄食的视频，加深学生对“细胞质膜具有一定的流动性”这一概念的理解.播放“细胞质膜蛋白质分子和磷脂分子的运动”微视频，学生总结细胞质膜具有流动性的原因是因为组成细胞质膜的蛋白质分子和磷脂分子大多是可以运动的.借助视频的展示，利用真实情境让学生认识到科学不是一蹴而就的，是在不断地探究中曲折发展，螺旋向上的，前人的结论不一定正确，要有质疑精神，勇于推翻前人的研究结论，培养学生的批判性思维.

展示史料7：1972 年， 科学家提出了细胞质膜结构的流动镶嵌模型，展示细胞质膜流动镶嵌模型图，并结合教材，提出问题：该模型认为细胞质膜的基本支架是什么？“镶嵌”的含义是什么？糖类的分布有什么特点？这么分布有什么意义？通过细胞质膜物理模型的展示，使學生能够直观感知到细胞质膜的结构，能够准确把握细胞质膜的成分，各成分的分布位置及相互作用，理解细胞质膜结构和功能间的逻辑关系，形成较为完整的知识网络体系.

从上述“细胞质膜结构的探究历程”的学习中，可知生物科学史涉及到很多重要生物学结论的研究历程，而这些结论往往都是要整合多位科学家的研究成果才能总结出来的，从提出问题、作出假说、假说验证到最后的结果分析，都涉及到科学思维、科学探究的方方面面，此外，科学史中还融入了科学家的科研精神，有助于培养学生的社会责任感.因此，将生物科学史融入课堂是发展生物学科核心素养的有效途径.

3 回归真实情境，培养生命观念

创设真实情境，让学生亲生经历大自然中形态多样的生物，对自然界的生物多样性有一个感性的认知，可以激发学生感受大自然、学习生物学的兴趣.笔者通过展示水体中多种单细胞生物的图片，提出问题：细胞的边界是什么？单细胞排出的代谢废物必须通过什么结构，吸收的营养物质又是通过什么结构进入细胞的呢？这个物质进出方向会反过来吗？体现了细胞质膜具有什么特点？那这个特点是绝对的吗？展示生活中清洗苋菜时水的颜色和炒苋菜时汤汁的颜色变化，这又说明了什么？展示水体中青蛙卵和鱼卵的图片，简要介绍体外受精的过程，为何水体中的青蛙精子和鱼的卵细胞不会跨物种结合呢？说明了什么？那对于多细胞生物而言，细胞质膜具有这一功能吗？展示多细胞生物组织图片，这些组织细胞并不是孤立存在的，而是相互联系，相互合作，共同维持个体的生命，教师提出问题：多细胞生物体内信息交流的方式有哪些？它们依赖什么结构完成信息交流？这些结构的化学本质是什么？在此基础上，让学生以小组为单位，归纳总结本节课主要内容，构建细胞质膜结构与功能概念图（如图1所示），结合细胞质膜的物理模型，形成细胞质膜结构与功能相适应的生命观念.

4  结合应用实践，培养社会责任

现在，生物学知识在人们的生产生活实践中具有广泛的应用.教师可以在日常教学中介绍一些相关技术的原理，引导学生关心身边与生物学相关的事情，尝试对一些常见问题作出科学、理性的解释和判断.笔者展示人工肾工作示意图，介绍其工作原理的结构和功能基础.展示家用净水器的工作原理，以及反渗透膜的应用前景.介绍抗寒作物与不抗寒作物在膜流动性方面的差异.此后提出问题串：上述材料涉及到膜的哪些特性？人工肾和反渗透膜模拟了细胞质膜的什么功能？通过上述问题串的引导，学生能够了解所学知识在生产生活方面的应用，可以应用所学知识点解释相关结构的工作原理，认识到生物学知识在生活生产中的重要性，激发学生学习兴趣，培养学生的社会责任感.

以核心素养为导向的新课堂，要求教师转变以往讲授式的教学方式，多以问题引导，提高学生思维能力.情境创设、科学史料的应用、问题串的设计对

常态课教学具有重要意义.本节课的教学尝试以科学史为主线，通过问题串的引导，让学生逐步完善细胞质膜的模型，掌握细胞质膜的功能，在每一步的教学中都逐步渗透培养学生生物学科核心素养，在知识递进的过程中，落实学科核心素养的要求.

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[M] . 北京：人民教育出版社，2018：1-15.

[2] 罗伊斯·N.玛格纳.生物科学史[M].李难，崔极谦，王水平，译.天津：百花文艺出版社，2002：1-5.

[责任编辑：季春阳]