核心素養視域下以情境為載體的細胞膜專題復習教學

唐文強

摘要 以課標為依據確定核心素養教學目標，從社會熱點事件出發創設新情境，圍繞情境以任務驅動完成高三復習的課堂教學，有利于激發學生興趣，提高生物學學科核心素養。

關鍵詞 情境教學 核心素養 細胞膜專題

中圖分類號G633.91

文獻標志碼 B

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱新課標）中指出，生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題是所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度于價值觀的綜合體現。在高三復習課中，教師除了對教材主干知識進行必要的再次回顧，還應當重視編寫新的或比較熱門的真實情境材料，通過精心設計問題，來激發學生因知識陳舊而逐漸下降的學習興趣，從而提高復習課的課堂效率。現以細胞膜專題復習為例，談一談高三專題復習中以社會熱點事件為情境載體來實現核心素養教學目標的課堂設計。

1 教學目標的確定

有效的教學必然以明確的目標為指引，教學目標是課堂教學的初衷和出發點，同時也是一堂課的結果和落腳點。以指向核心素養的教學目標的界定必須基于新課標，并依據教學內容突出培養某幾個方面的核心素養。本專題復習主要以“細胞膜——系統的邊界”和“細胞膜的流動鑲嵌模型”兩節知識內容為主，對教材的整合，有利于知識的連貫性與系統性。新課標中對這兩節的內容要求是建立次位概念“概述細胞都由質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流”以及“闡明質膜具有選擇透過性”;學業要求是建構并使用細胞模型，闡明細胞各部分結構通過分工與合作，形成相互協調的有機整體，實現細胞水平的各項生命活動（生命觀念、科學思維、科學探究）。在充分研讀課程標準的基礎上，結合學情，將本節的教學目標制定為：

（1）在簡述細胞膜的成分的基礎上，舉例說明細胞膜的功能。

（2）設計實驗方案驗證細胞膜的功能——控制物質進出，提高科學探究能力。

（3）研讀教材文本，整理歸納細胞膜的流動鑲嵌模型的發現史，體會模型與建模、歸納與總結的科學思維。

（4）通過課前資料搜集，了解基因編輯的科學發展現狀，并進行科學的思辨，理性評價“基因編輯嬰兒事件”，學以致用。

2 教學過程

依照“創設情境一任務驅動一總結歸納”的流程，以真實的情境——“基因編輯嬰兒”事件為科學材料，以“細胞膜的功能一結構一成分”為主線，一個情境貫穿課堂教學，讓學生體會到基礎生物學知識與實際生活、科學前沿是緊密聯系的。

2.1 創設情境

教師提供材料：

2018年11月26日，賀建奎發布消息稱，應用基因編輯技術成功“制造”了一對天生對艾滋病免疫的雙胞胎嬰兒。CCR5是位于T細胞膜表面的蛋白質，在免疫反應中有一定的作用，例如它是一些淋巴因子的受體。不幸的是，CCR5也是艾滋病毒（HIV）入侵T細胞的輔助受體。而少部分人（約10%的歐洲白人）的CCR5基因有缺陷，導致其CCR5蛋白失去功能，HIV就沒法通過CCR5入侵T細胞，這些人天生對艾滋病具有抵抗力。賀建奎團隊敲除了CCR5基因上的32個堿基，使其蛋白無法正常表達于細胞膜上，從而制造了“艾滋病免疫兒”。

設計意圖：科研情境的創設要以促進學生的學科思維為目的，不僅要緊扣課堂內容，更要搭建“未知”新平臺，具有一定的挑戰性，激發學生的學習動力。本情境基于“基因編輯”的熱門話題，遵照科學事實，精編素材文本，提供細胞膜結構及功能的相關知識背景，為后面的學習活動提供了載體。

2.2 任務驅動

以此科學材料為背景，設置“細胞膜的功能一結構一成分”為主線的層層遞進的問題串，以任務驅動的形式，引導學生積極思考，并構建細胞膜——系統的邊界的相關概念模型。

任務一：細胞膜的功能。

（1） HIV不能輕易進入細胞，是因為有

將細胞與外界環境隔開。

（2）淋巴因子與有關免疫細胞膜上的蛋白質結合后，能誘導其發揮免疫功能。這一過程體現了細胞膜具有什么功能？

（3）除此之外，請總結細胞膜的其他功能，并舉例說明。

（4）請設計實驗方案驗證細胞膜具有控制物質進出的功能。實驗材料和工具：新鮮的紅色玫瑰花瓣，燒杯，15%的HCI，清水，量筒和標簽。簡述實驗過程和結果預測。

設計意圖：在新的情境下，教師引導學生學以致用，深化其對細胞膜功能的認識。教師利用遞進的問題串，訓練學生準確獲取信息;利用生活中的材料設計實驗方案的基本技能，著重培養學生科學探究、科學思維能力。

任務二：細胞膜的結構。

圖1是細胞膜上CCR5和CD4等分子排布的三維模式圖。CD4也是HIV識別靶細胞的標記分子。觀察圖中CD4和CCR5在膜上排布的區別，CD4分子的化學本質是什么？蛋白質在細胞膜上的排列方式有哪些？再觀察其他結構，說出它們的含義，并總結細胞膜具有哪些與其功能相適應的結構。

設計意圖：圍繞同一素材，讓學生從真實的情境中獲取細胞膜上蛋白質排布方式的有關信息，并提煉和歸納。教師可以對網絡上的圖片進行適當加工，以符合課堂需要。既有新的情境刺激，避免了復習課的乏味，又緊扣教材夯實了基礎知識，這是專題復習中尤其值得思考的教學策略。問題“總結細胞膜具有哪些與功能相適應的結構”具有一定的思維深度，需要學生在充分理解結構模型與功能的基礎上才能準確作答。此過程著重培養學生的科學思維能力和生命觀念中的結構與功能觀。

任務三：細胞膜的成分。

（1）請將實驗和結論對應起來：

1.將膜分離提純，并進行化學分析

（ ）

2.脂溶性物質更易通過細胞膜

（ ）

3.電鏡下細胞膜呈清晰的暗一亮一暗三層 （ ）

4.紅細胞膜中脂質鋪成單分子層后是紅細胞表面積的兩倍

（ ）

5.人一鼠細胞雜交實驗

（ ）

6. 1972年桑格和尼克森不斷觀察及實驗數據分析

（ ）

a.膜是由脂質組成的

b.膜的主要成分是脂質和蛋白質

c.細胞膜中的脂質分子排列為連續兩層

d.生物膜是由蛋白質一脂質一蛋白質三層構成

e.提出生物膜的流動鑲嵌模型

f.細胞膜具有流動性

（2）科學家要研究細胞膜，必先制備純凈的細胞膜，通常用哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料。若選取T淋巴細胞作為材料驗證細胞膜具有磷脂雙分子結構會得到什么結論？要經過哪些處理才能得到較純凈的細胞膜，其原理分別是什么？

設計意圖：這一任務涉及的知識點有細胞膜成分、結構研究的科學史以及制備細胞膜的方法等。很多教師在高三復習時，仍以上新課的形式呈現教材中的材料及結論，這樣的復習課會低效和乏味。本任務的目的在于驅動學生歸納整合原本比較熟悉的知識，并遷移知識變換角度思考問題，加深對基礎知識的理解，從而提升學生的歸納概括能力及科學思維能力。

2.3 歸納總結

教師引導學生歸納總結：

（1）細胞壁是植物細胞的邊界嗎，為什么？

（2）從細胞膜的功能、結構、成分三個方面，構建一個較完備的概念模型。

（3）我國明令禁止以生殖為目的的人類胚胎基因編輯活動。對于不經嚴格倫理和安全性審查，貿然嘗試做可遺傳的人體胚胎基因編輯的任何嘗試，都要堅決反對和強烈譴責。請結合本節課的內容以及艾滋病的相關知識，就“基因編輯嬰兒”事件可能帶來的生物學及社會問題提出自己的看法。

設計意圖：自主構建概念過程就是思維升華的過程。杜威主張，教育必須建立在經驗的基礎上，教育就是經驗的生長和經驗的改造。第一個問題是讓學生從細胞膜的成分、結構及功能的角度思考細胞膜能作為系統邊界的原因，是對本節內容的宏觀回顧;通過實際問題讓學生完成了對細胞結構及功能的認知，學生基本上可以對相應概念進行整合，建立概念圖。第三個問題賦予學生話語權，激發了學生掌握科學知識、參與社會公共事件討論的欲望，并引導學生謹慎對待科學這把雙刃劍，在今后的科學工作中不應追逐個人名利而讓科學走向負面，而要讓科學為人類的繁榮發展服務。本任務著重培養學生生命觀念、社會責任的生物學學科核心素養。

3 教學總結

本節課使用情境教學，利用社會熱點事件融人生物學學科知識，搭建符合高三學生認知的課堂學習平臺，通過任務驅動的方式，以問題串來達成相關知識復習和學科能力提升的目標。從學生課后不斷追問與之相關的知識內容及事件細節來看，激發學生興趣的初衷達成效果良好。另外，在培養核心素養方面，這節課的設計也具有較高的教學實用性。本節課注重問題設置的遞進性和邏輯性，既有基礎知識的回顧，又有能力立意的深入拓展，后者主要體現在實驗設計、概念模型構建及較多的語言表達訓練等方面。這些拓展問題并非所有學生都能較好的完成，因此在課堂上需要小組討論、分享，有必要時教師需進行引導。總體來說，這些問題的難度適中，通過師生互動、生生互動均能很圓滿的解決。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：5.

[2]盧光琇.通過編輯人類胚胎CCR5基因預防艾滋病事件的反思[J].醫學與哲學，2019，（2）：7-11.