核心素養導向的生物課堂教學設計

程明　孫小木

生物學學科核心素養是生物學科育人價值的集中體現，是學生通過生物學科學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。為了讓學生獲得有效，甚至高效的學習效果，教師在開展教學活動時需要重視對學生進行學科核心素養的培養。下面以人教版教材《必修卜細胞與分子》第三章第一節“細胞膜——系統的邊界”的課堂教學為例，談一談如何在教學中落實生物學科核心素養的途徑。

1 合理尋找熟悉度，讓課前預熱起來

學生如果缺乏對知識的熟悉度，就會降低主動深入學習的動力。在導入環節，教師首先呈現學校的鳥瞰圖，提問：同學們，這張圖片的虛線部分代表本文是江蘇省中小學教學研究第十二期課題“基于生物學核心素養的科學探究活動策略研究”（課題編號為2017JK12-L035）的研究成果。什么？學生觀察后回答是學校的圍墻。接著，在教師的引導下，學生迅速說出這也是學校的邊界。教師提出問題：自然界中最基本的生命系統是什么？在學生回答出是細胞后，教師呈現動物細胞模式圖，追問：“細胞作為最基本的生命系統，它的邊界是什么？”這樣學生比較容易得出細胞的邊界是細胞膜。

設計意圖：本節課從學生熟悉的校園鳥瞰圖入手，激發學生的學習興趣;同時，通過呈現學生初中就己經熟悉的動物細胞模式圖，增加了學生的熟悉度，便于學生深入學習細胞膜的相關知識。所以，教師合理尋找熟悉度，可以讓課前預熱起來。

2 “環環”滲透核心素養，讓課堂豐滿起來

這里的環環指的是課堂教學的不同環節。要想實現全面滲透核心素養，教師就必須精心預設課堂教學的每個環節，熟練掌握和應用教學技能和方法。

2.1 教學環節一：感受細胞膜的存在

教師選擇學生感興趣的、與生活實際聯系緊密的實驗材料用于科學探究，學生容易獲得成功，達到自我實現的滿足感。在教學活動中，筆者選擇未受精的雞蛋為實驗材料，讓學生感受卵細胞膜的存在。

首先，教師提問：“同學們，你們觸摸過細胞膜嗎，為什么？”學生根據學習經驗，得出由于細胞較小，不容易獲取細胞膜。接著，教師請學生回憶初中學習的關于卵細胞的相關知識，得出未受精的雞蛋卵黃即為卵細胞。教師示范蛋清分離器正確使用方法后，學生進行分組實驗：學生以小組為單位，六人一大組，兩人一小組使用蛋清分離器將卵白和卵黃分開，獲取卵黃。將分離出的卵黃分別移入3只潔凈的培養皿中，標號A、B、C：用玻璃棒輕輕觸碰卵黃表面并觀察現象。

設計意圖：通過實驗，學生從宏觀上感受到細胞膜的存在，從而更關注學習過程中的實踐經歷，激發了對細胞膜微觀知識學習的欲望。這也符合教學過程重實踐的基本理念。

2.2 教學環節二：理解細胞膜的功能

學生利用獲得的細胞膜繼續進行實驗：用牙簽尖端刺破卵黃的細胞膜，觀察現象。教師提問：“卵白和卵黃分離后，卵黃在沒有刺破的情況下能保持其完整性，這能說明細胞膜具有什么功能？”學生思考后，得出細胞膜功能之一：細胞膜可以將細胞與外界環境分開。接著，學生觀察教科書中的插圖圖3-1，用生物進化觀點解釋生命起源，認同原始生命向細胞進化所獲得的重要形態特征之一是生命物質外面出現了一層膜性結構，即細胞膜。膜的出現是生命起源過程中至關重要的階段，它將生命物質與外界環境分隔開，從而保障了細胞內部環境的相對穩定。通過這部分學習，學生可以初步樹立進化與適應觀的生命觀念。

接著，學生繼續進行實驗：向培養皿A中加入適量的中性紅染液，B、C中分別加入等量的紅墨水：生物課代表再向每組的培養皿C中再加入某“神秘物質”，染色3min。學生用吸管吸干A、B培養皿中卵黃外的液體，并用蒸餾水沖洗2或3次后用牙簽刺破A和B的卵黃膜，比較卵黃的顏色變化。

學生觀察和比較實驗結果，得出細胞膜功能之二：控制物質進出細胞。接著，教師呈現圖片并提問：“用涼水洗紅莧菜，水不變紅;煮莧菜湯，湯卻是紅色的。這與細胞膜的功能有何關系？”學生通過思考得出：只有活細胞才能控制物質進出細胞。教師將探究過程融入真實生活，可以激勵學生積極探究。最后，在規定的時間內，教師要求學生自主閱讀教材，總結細胞膜控制物質進出的特點，畫出相關模式圖（圖1），加深記憶。

接著，教師語言過渡：當今人類社會中，人與人之間的溝通交流顯得格外重要，交流方式主要有面對面交流、寫信和打固定電話等。在多細胞生物體內，微觀世界中的細胞也不是孤立存在的，它們之間必須保持功能的協調，才能使生物體健康地生存。并呈現下列圖片（圖2），學生通過類比法可以將圖片的左右對號入座并能說出類比的依據。

設計意圖：教師通過引導學生將所熟悉的日常生活中的交流方式去類比細胞間抽象的交流方式，使學生進一步得出細胞膜的功能之三：進行細胞間的信息交流。教師采用類比方法進行教學，化陌生為熟悉，使學生更輕松地理解與記憶原本抽象復雜的生物知識，也幫助學生展開想象的翅膀，拓展思維空間。

2.3 教學環節三：概述細胞膜的成分

教材中關于細胞膜成分的教學，是直接給出了科學家通過上萬次的實驗而得出的結論。筆者嘗試通過學生實驗和相關資料分析，讓學生概述出細胞膜的成分，從而激發了學生學習的興趣。

首先，學生觀察并描述培養皿C中細胞的形態變化的情況。學生通過觀察和分析得出：培養皿C中的細胞破裂的原因與課代表加入的物質有關。接著，課代表出示所加的物質（嫩肉粉），并向學生說明嫩肉粉的主要成分是木瓜蛋白酶。教師順勢提問：這說明細胞膜中含有什么成分？學生經過討論，結合初中學習過的唾液淀粉酶等知識，得出：細胞膜含有蛋白質。

接著，教師出示資料1：19世紀末，歐文頓選用500多種化學物質對動物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發現凡是易溶于脂質的物質，也容易穿過膜;反之，不容易溶于脂質的物質，也不容易穿過膜。這說明細胞膜中含有什么成分？學生通過資料分析得出：細胞膜含有脂質。

然后，出示人體不同細胞的細胞膜成分表（表1），并提問：分析表格內容，從中可以提煉出哪些信息？

學生通過資料分析得出如下結論：

①細胞膜中確實存在蛋白質和脂質，同時細胞膜中還含有糖類;

②細胞膜的主要成分是蛋白質和脂質。教師引導學生分析不同膜的功能復雜程度，讓學生明白：細胞膜的功能越復雜，蛋白質的種類和含量越多。并呈現教材封面上的細胞流動鑲嵌模型，聯系細胞膜的功能，讓學生感悟到結構與功能觀這一生命觀念。

最后，讓學生閱讀課本第41頁的小字“與生活的聯系”及旁欄“腫瘤醫院檢驗報告單”，提問：你能得出什么結論？學生通過數據分析，小組交流，得出：癌細胞的惡性增殖和轉移與癌細胞膜成分的改變有關。教師再結合身邊關于癌癥的實例，讓學生感受癌癥患者的痛苦以及應該從小事做起為癌癥患者做些力所能及的事情，來提高學生的社會責任教育。

2.4 教學環節四：闡明細胞壁的成分和功能

教師引導學生思考：細胞壁的成分有哪些，為什么細胞壁不是植物細胞的邊界？用纖維素酶或果膠酶處理植物細胞，植物細胞的細胞壁消失，無細胞壁的植物細胞在清水中會吸水漲破。細胞壁是由什么物質組成的，其功能是什么？學生分析后，可以得出：植物細胞壁中含有纖維素和果膠。

接著，教師呈現資料：“細胞壁沒有生物活性，它對要進出細胞的物質沒有選擇性（即全透性），它并不能保證細胞內部系統的穩定，所以說細胞壁不能稱之為植物細胞的邊界”。

學生通過對資料的分析，得出植物細胞的邊界也是細胞膜。然后，教師通過一些實例，讓學生再次體會到“結構與功能觀”這一生命觀念。

3 巧妙回歸書本實驗，讓課后行動起來

人教版教材在本節內容中安排了“體驗制備細胞膜的方法”的實驗。通過這個實驗，學生雖然無法從宏觀上感受細胞膜的存在，但可以培養科學思維。因此，筆者布置學生在課后閱讀課本40-41頁，闡明選擇紅細胞的理由及處理方法。通過這樣的安排，學生了解了科學的過程及結論，不僅學習了科學知識，還能提高能力，培養愛科學的情感和科學的世界觀，學會運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力，提高了科學思維的能力。同時，通過小組合作，鍛煉了學生大膽交流、表達的能力，又強化了學生的合作意識與團隊精神。

本節課以學生熟悉的學校圍墻切入，從感受細胞膜存在的小實驗出發，運用實驗探究、資料分析、類比等教學手段，使學生直觀地概括和理解細胞膜的成分和功能，認同細胞膜作為系統邊界對于細胞這個生命系統的重要意義。整個教學過程充分體現新課程生物學學科核心素養，即生命觀念、科學思維、科學探究及社會責。