基于生物核心素養的“細胞中的無機物”教學設計

馮芬

進入21世紀以來，學生的成長環境以及社會對人才的要求發生著深刻的變化，為更好地滿足社會需求，貫徹教育“立德樹人”的根本任務，國家對人才的培養提出了更高的要求——核心素養?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》中指出生物學科核心素養包括：生命觀念、科學思維、科學探究、社會責任。本課創設多個真實情境，幫助學生達成核心素養。

1 教學背景

1.1 教材分析

“細胞中的無機物”是人教版生物《必修卜分子與細胞》的第二章第五節，包括細胞中的水和無機鹽兩部分。教材列舉諸多實例，引導學生在聯系生活實際的基礎上，掌握無機物在細胞中的存在形式和功能。這部分內容較簡單，屬于了解水平，既是對細胞中有機物的補充，也為《必修3-德態與環境》的學習打下基礎。

1.2 學情分析

通過前期學習，學生對細胞中的物質己有一定了解，在日常生活中對水和無機鹽積累了較豐富的感性認識，但對于水和無機鹽在細胞中的存在形式沒有明確的概念，對其功能也未形成理性認識。

2 教學目標

①明確水和無機鹽在細胞中的存在形式和作用，認同生命的物質觀。

②通過分析圖表、提取信息、歸納總結，提高科學思維的能力。

③通過設計、進行、分析實驗，提高科學探究的能力。

④認同水是生命之源，提高節約與保護水資源的環保意識，養成社會責任。

3 教學重難點

重點：水和無機鹽在細胞中的作用。

難點：結合水的概念：無機鹽的作用。

4 課前準備

演示實驗（干樹葉中有水嗎？）所需材料：教師準備兩片完全干燥的樹葉，一片剪碎后分裝至兩只干燥試管，另一片保持完整供展示用。除此之外，還需準備試管架1個、試管夾1個、酒精燈1個、火柴1盒。

小組實驗（蛋清中結合水的轉化），每組所需材料：50mL燒杯2個，其中一個燒杯中提前裝入少量新鮮蛋清、食鹽（約1g）、攪拌棒1個。

5 教學過程

5.1 情境導入，激發興趣

教師設問：為什么運動飲料“解口渴，更解體渴”？并展示某種運動員飲料中的化學成分表，設置問題串引導學生理解，并引出課題：

①運動飲料中什么成分最多？

②蔗糖與其他糖類的作用是什么？

③檸檬酸與檸檬香精的作用是什么？

④NaCl等其余的成分是什么？

⑤運動飲料中什么成分解口渴，什么成分解體渴？它們在細胞的生活中起什么作用？

5.2 目標導學

教師展示本節課的學習任務，使學生，把握重難點：

①說出水在細胞中的存在形式及作用;

②說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。

5.3 細胞中水的學習

5.3.1 水的含量特點

教師依次展示表1～表4，引導學生分析圖表、提取信息、歸納總結，提高科學思維素養。

學生根據表1、2，可得特點①：水是細胞及生物體中含量最多的化合物。再根據表2，可得特點②：不同生物體含水量不同，且一般水生生物大于陸生生物。根據表3，可得特點③：同一生物不同生長發育時期含水量不同。根據表4，可得特點④：同一生物不同組織器官含水量不同。

教師提示學生關注表4中血液與心臟的含水量，設問：為什么心臟與血液含水量相差不大，形態卻相差甚遠？從而自然過渡至水的存在形式。

5.3.2 水的存在形式

教師演示實驗：干樹葉中有水嗎？加熱裝有干樹葉的試管，與另一只未加熱的試管對比展示，可見試管內壁產生大量水珠。教師引導學生，得出結論：干樹葉中仍有水分——結合水。接著，教師從名稱、定義、含量三方面對比自由水與結合水。

5.3.3 自由水與結合水的相互轉化及意義

學生分小組進行蛋清中結合水轉化的實驗：

①蛋清含水量高達88%，預測其流動性較強。

②在燒杯中來回傾倒蛋清，發現蛋清易形成團塊，與純水相比流動性較差。教師解釋原因：蛋清富含的蛋白質周圍束縛有結合水，使流動性下降。

③加入食鹽后發現蛋白質析出形成白色絮狀沉淀，傾倒時團塊消失，蛋清流動性明顯加強，接近純水。教師引導：蛋白質鹽析后對水的束縛消失，被釋放的結合水轉化為自由水，使蛋清流動性增強。

教師展示蛇毒凝血動圖，得出結論：自由水在一定條件下可以轉化為結合水。教師展示以下問題，要求學生根據生活常識回答：

①干黃豆發芽必須吸足水，主要增加_______的含量，使種子的新陳代謝。

②冬天馬路結冰可以撒鹽融冰，因此細胞中結合水含量增加，生物抗寒性_______。

教師引導學生得出結論：自由水含量增加，生物的新陳代謝加快，抗逆性減弱;結合水含量增加，生物的新陳代謝減弱，抗逆性增強。

5.3.4 水的生理功能

學生根據概念，總結結合水的功能：細胞結構的重要組成成分。

教師展示表5中左側現象一欄。學生小組討論，根據現象，總結自由水的功能。

5.3.5 了解資源現狀，強化環保意識

展示地球水資源及淡水資源含量的圖片，教師呼吁：水是人類寶貴的資源！請節約用水！生命活動離不開水，沒有水，就沒有生命！從而提高學生的環保意識，養成社會責任。

5.4 細胞中的無機鹽

教師舉例介紹無機鹽的存在形式，并回顧其含量。

教師結合生活實例，引導學生總結無機鹽的生理功能：

①根據植物缺鎂與人缺鐵時的癥狀，結合教科書中葉綠素與血紅蛋白部分結構示意圖，總結功能：參與構成細胞中的某些化合物。

②根據人血鈣過高、過低以及植物缺硼時的癥狀，總結功能：維持細胞和生物體的生命活動。

③正常人血漿pH應穩定在7.35～7.40間，否則會出現酸堿中毒。教師引導：劇烈運動后產生會乳酸或者攝入較多酸性食物后為什么不會出現酸中毒？因為血漿中存在如NaHCO₃/H₂CO₃眾多緩沖對，總結功能：維持細胞的酸堿平衡。

④根據動物細胞生活在生理鹽水中，總結功能：維持細胞的滲透壓平衡。

5.5 構建知識框架（圖1），形成知識體系

6 教學反思

本課充分挖掘隱性課程資源，創設多個“以生為本”的教學情境，如“解口渴，更解體渴”的運動飲料、千樹葉中的結合水等，激發學生的學習興趣。課前目標導學，課后概念圖總結，學生不僅見樹木，更能見樹林，有效地促進了生命觀念形成。同時，教師利用原創實驗—蛋清中結合水的轉化，以蛋白質鹽析為突破口，引導學生探究加鹽前后蛋清流動性的變化，通過舊識點燃新知，引導學生用已有生物知識解決真實問題，將抽象的知識具象化，突破難點。另外，教師創設多個實驗情境，學生在動手操作，動腦思考、動口交流的過程中落實科學探究。另外，教師還重視社會責任的養成，展示相關圖片與數據，讓學生了解水資源現狀，養成節約與保護水資源的環保意識。

本節課的設計立足于生物學科核心素養，在真實情境中引導學生解決真實問題，發展學科觀念，促進學科理解，達成生物學學科核心素養的培養。