生命課堂中核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略
——以“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

河北省石家莊市第一中學(xué) 趙 彬

2017 年教育部頒布的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課程標(biāo)準(zhǔn)”）中指出，學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀(guān)念、必備品格和關(guān)鍵能力。生物學(xué)作為一門(mén)與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的學(xué)科，在其課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中學(xué)生可逐漸發(fā)展該學(xué)科的核心素養(yǎng)，即生命觀(guān)念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。我校于2015 年開(kāi)展的“生命課堂”教學(xué)模式（教學(xué)流程如圖1 所示），為生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有效的實(shí)施途徑。下面以“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)為例，淺談在日常的生命課堂中學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略。

一、教學(xué)依據(jù)

（一）課程標(biāo)準(zhǔn)

新課程標(biāo)準(zhǔn)里對(duì)細(xì)胞膜的功能知識(shí)的掌握提出了詳細(xì)的要求：概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開(kāi)，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間的信息交流。根據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀(guān)，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能要求同等重要。

（二）教材分析

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)選自高中生物必修一第四章第二節(jié)，在本冊(cè)第三章第一節(jié)“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”中，對(duì)細(xì)胞膜的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，而本節(jié)通過(guò)對(duì)膜結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，使細(xì)胞膜功能的相關(guān)知識(shí)由直接識(shí)記過(guò)渡到理解的層面。

（三）學(xué)情分析

本節(jié)內(nèi)容通過(guò)學(xué)生對(duì)生物膜模型構(gòu)建過(guò)程生命科學(xué)史的學(xué)習(xí)，在功能的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，旨在讓學(xué)生通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的了解，進(jìn)一步理解細(xì)胞膜三項(xiàng)功能的具體由來(lái)，同時(shí)加深對(duì)結(jié)構(gòu)決定功能生命觀(guān)念的認(rèn)識(shí)。

二、核心素養(yǎng)

（一）生命觀(guān)念

學(xué)生通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，要能從結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的角度闡釋生物膜的結(jié)構(gòu)。

（二）科學(xué)思維

通過(guò)本節(jié)對(duì)生命科學(xué)史的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從模型建構(gòu)的角度去分析生物膜模型的建立過(guò)程，感悟科學(xué)在質(zhì)疑和創(chuàng)新中不斷發(fā)展。

（三）科學(xué)探究

在學(xué)生看書(shū)學(xué)習(xí)科學(xué)史的過(guò)程中，結(jié)合磷脂分子的特點(diǎn)，分組討論探究細(xì)胞膜中磷脂分子的排布情況。

（四）社會(huì)責(zé)任

結(jié)合生物膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，理解并關(guān)注脂質(zhì)體在醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用，體會(huì)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)與解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題之間的密切聯(lián)系，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

圖1 生命課堂基本操作流程

三、教學(xué)重難點(diǎn)

本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容，而教學(xué)難點(diǎn)是生物膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程，以及在此過(guò)程對(duì)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

四、教學(xué)過(guò)程

（一）情境導(dǎo)入，切入主題

課堂開(kāi)始，提供給學(xué)生兩則資料和一段刺破蛋黃的視頻，引導(dǎo)學(xué)生回憶并說(shuō)出資料中涉及的細(xì)胞膜功能。

資料1：1855 年，瑞典科學(xué)家奈利在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，色素分子進(jìn)入受損傷細(xì)胞的速度比進(jìn)入完整細(xì)胞的速度要快得多。

資料2：海洋或河流湖泊中存在著很多不同生物的精子和卵細(xì)胞，不同種生物的精子與卵細(xì)胞并沒(méi)有發(fā)生相互結(jié)合。

設(shè)計(jì)意圖：該導(dǎo)入旨在讓學(xué)生通過(guò)分析資料和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出細(xì)胞膜的相應(yīng)功能，培養(yǎng)學(xué)生提煉關(guān)鍵信息的能力。同時(shí)也創(chuàng)設(shè)情境，開(kāi)啟本節(jié)主題。

（二）明確任務(wù)，獨(dú)立學(xué)習(xí)

導(dǎo)入之后，引出結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀(guān)。教師明確任務(wù)，要求學(xué)生自學(xué)課本及推送資料，沿著科學(xué)家的腳步，通過(guò)學(xué)習(xí)生物膜模型的整個(gè)建構(gòu)過(guò)程，建立時(shí)間軸，并在重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)標(biāo)出科學(xué)家的重要成就。

在此過(guò)程中，教師作為引導(dǎo)者，在學(xué)生建軸過(guò)程中，用磁片教具呈現(xiàn)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)下的模型結(jié)構(gòu)（如圖2 所示）。

圖2 課堂中瓷片教具的應(yīng)用

同時(shí)，在此過(guò)程中，教師抓準(zhǔn)時(shí)機(jī)，將科學(xué)探究滲透其中。如1925 年荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞表面提取脂質(zhì)，得出細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成連續(xù)的兩層的結(jié)論，由此向?qū)W生提出質(zhì)疑：這兩層磷脂分子如何排布？引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)磷脂分子的特點(diǎn)后，進(jìn)行小組討論，并自行構(gòu)建組內(nèi)認(rèn)可的模型（如圖3 所示）。教師全程進(jìn)行巡視，以便為后期精講做準(zhǔn)備。

圖3 學(xué)生討論過(guò)程中構(gòu)建的兩種主流模型

教師結(jié)合學(xué)生的組間陳述和交流，向?qū)W生講解正確的模型，為后續(xù)的探索做好鋪墊。

在探索的過(guò)程中，教師還為學(xué)生提供自學(xué)的資料和視頻。如：在羅伯特森提出“三明治”結(jié)構(gòu)模型之后，平板推送給學(xué)生視頻和資料，通過(guò)讓學(xué)生了解變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)、酵母菌的出芽生殖等的方式，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，推進(jìn)探索的進(jìn)程。

圖4 為學(xué)生補(bǔ)充冰凍蝕刻技術(shù)

此外，一些科學(xué)技術(shù)的講解和補(bǔ)充更有助于學(xué)生理解當(dāng)時(shí)的探索歷程，如熒光蛋白標(biāo)記法、冰凍蝕刻等技術(shù)（如圖4 所示）。

結(jié)合以上方式，沿著時(shí)間軸，逐步得出1972 年科學(xué)家認(rèn)同的“流動(dòng)鑲嵌模型”。

設(shè)計(jì)意圖：在此任務(wù)中，教師將引導(dǎo)學(xué)生自行學(xué)習(xí)建構(gòu)的整個(gè)過(guò)程，旨在培養(yǎng)學(xué)生理解模型建構(gòu)的過(guò)程，感悟科學(xué)是在質(zhì)疑和創(chuàng)新中不斷發(fā)展的。磁片教具的應(yīng)用不僅增加趣味性，同時(shí)在具體層面為學(xué)生展示了整個(gè)探索的過(guò)程。另外，教師選準(zhǔn)切入口進(jìn)行科學(xué)探究的滲透，從小的方面著手，去體會(huì)科學(xué)探究的意義和過(guò)程。在完成本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)的同時(shí)，將科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透其中。

圖5 縱向提出的三個(gè)問(wèn)題

（三）橫向梳理，縱向總結(jié)

本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)是“流動(dòng)鑲嵌模型”的內(nèi)容，教師讓學(xué)生自學(xué)課本，并借助教具進(jìn)行展示和講解，加深印象。由此，在橫向上，沿著時(shí)間的順序?qū)W生對(duì)本節(jié)內(nèi)容有了詳細(xì)的學(xué)習(xí)。教師轉(zhuǎn)換角度，拋出三個(gè)問(wèn)題，在縱向上引導(dǎo)學(xué)生深入思考，串起本節(jié)。

設(shè)計(jì)意圖：時(shí)間軸的建立是在橫向上的學(xué)習(xí)，是為了了解整個(gè)探索過(guò)程。核心素養(yǎng)下的新課改要求學(xué)生更要理解科學(xué)家的科學(xué)思維等知識(shí)。故提出圖5 三個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生回顧整個(gè)過(guò)程，對(duì)本節(jié)有一個(gè)縱向上的總結(jié)和升華。并通過(guò)這三個(gè)問(wèn)題，理解結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀(guān)念，科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)科技進(jìn)步的重要因素，以及科學(xué)研究起始于提出假說(shuō)、結(jié)束于確切實(shí)驗(yàn)結(jié)論的過(guò)程。

（四）實(shí)踐應(yīng)用，社會(huì)擔(dān)當(dāng)

課本所學(xué)的理論均是為生活實(shí)踐打基礎(chǔ)，故本節(jié)最后，教師呈現(xiàn)“脂質(zhì)體”在醫(yī)學(xué)上的一些應(yīng)用，如激素類(lèi)藥物、抗腫瘤藥物的應(yīng)用等，引發(fā)學(xué)生的思考，理解學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題之間的密切關(guān)系。同時(shí)，拋出如“膜上的蛋白質(zhì)究竟是如何排布的？”“膜上的磷脂分子是如何運(yùn)動(dòng)的？”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考并理解，現(xiàn)今對(duì)生物膜模型的研究并未止步，鼓勵(lì)他們投身今后的科學(xué)研究，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。

五、教學(xué)反思

本節(jié)內(nèi)容為生命科學(xué)史的內(nèi)容，采用教具、多媒體、學(xué)生討論、小組展示等多種手段進(jìn)行講解，增加本節(jié)趣味性；同時(shí)在橫向和縱向上進(jìn)行梳理和總結(jié)，邏輯清晰、結(jié)構(gòu)完整；更為重要的是，本節(jié)準(zhǔn)確、恰當(dāng)?shù)貙⒑诵乃仞B(yǎng)中的生命觀(guān)念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面融入整個(gè)生命課堂的教學(xué)過(guò)程，不僅傳授知識(shí)，還在培養(yǎng)學(xué)生品格和能力方面起到一定的促進(jìn)作用。

圖6 板書(shū)呈現(xiàn)模型研究并未止步

綜上所述，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)為生命課堂提供理論依據(jù)，而我校生命課堂的有效開(kāi)展又為學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)保駕護(hù)航。針對(duì)生命課堂下的核心素養(yǎng)培養(yǎng)，教師應(yīng)依據(jù)新課標(biāo)的基本理念和課程目標(biāo)實(shí)施教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境和學(xué)習(xí)任務(wù)，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，不斷滲透與融合。本節(jié)呈現(xiàn)的是一節(jié)日常教學(xué)中較為枯燥、內(nèi)容較少的范例，在高中生物的教學(xué)內(nèi)容中，更為充實(shí)和飽滿(mǎn)的內(nèi)容更應(yīng)是我們培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的良好平臺(tái)。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)思考，提高教學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、針對(duì)性和實(shí)效性，將生物核心素養(yǎng)教育落到實(shí)處。