基于生物學學科核心素養的教學設計

謝月娥

摘要：以“滲透作用”概念為核心，引出“動物細胞的吸水和失水”和“植物細胞的吸水和失水”兩個教學基本點。通過漸進式的問題引導，結合實驗得到的實驗結果分析突破教學重難點，發展學生的生物學核心素養。

關鍵詞：生物學學科核心素養 教學設計 跨膜運輸

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

1教材分析

本節選自人教版高中生物必修一第四章第一節，包括細胞的吸水和失水以及物質跨膜運輸的其他實例兩部分內容，并安排了探究植物細胞的吸水和失水實驗。本節課是第四章的重要內容之一，以細胞質膜的物質交換功能為基礎，進一步闡明質膜具有選擇透過性。同時，為生物膜的流動鑲嵌模型奠定了基礎。本節內容可分兩個課時教學。本節課為第一課時，主要學習細胞的吸水和失水以及探究植物細胞的吸水和失水的演示實驗。基于生物學學科核心素養的培養要求，本教師聯系學生常見的生活現象創設情境，組織學生開展科學探究活動，以實驗設計和實驗操作為載體，發展學生的科學思維與科學探究能力，通過學以致用提高素養活動，提高社會責任感，滲透家國教育。

2教學目標

①通過學習滲透作用的概念和細胞的吸水和失水，建立結構與功能的生命觀點。

②通過進行植物細胞吸水和失水的實驗設計和操作，培養合作意識、科學思維和科學探究的能力。

③通過嘗試解決植物燒苗現象并給出一些好建議，增強社會責任感，通過小妙招嘗試為父母做菜，滲透家國情懷。

3教學過程

3.1創設情境，導入新課

教師展示植物萎焉的圖片，提出問題：把萎焉的植物放置在清水中浸泡一段時間，又會恢復活性，說明植物細胞需要什么？教師展示腌黃瓜圖片，提出問題：腌黃瓜的時候會出很多水，說明了細胞會失去什么？

設計意圖：以學生常見的生活現象等導入新課，激發學生的學習興趣。

教師播放自制的滲透作用的微課，并提出問題：①用紗布代替半透膜，液面還會升高嗎？為什么？②將清水換成等濃度的蔗糖溶液，液面還會上升嗎？為什么？學生分析，得出發生滲透作用發生的兩個條件。

設計意圖：教師利用微課形式直觀呈現滲透現象，創設實驗情境，利于學生理解抽象的知識，激發學生的積極性和自主性，培養學生從情境中發現問題，分析問題的能力。

3.2探究動物細胞的吸水和失水

教師提問：如果將裝置中的漏斗換成動物細胞還會不會滲透吸水？請打開教科書P60仔細觀察圖4-1水分進出哺乳動物紅細胞的狀況，先獨立思考以下的四個問題，然后再小組交流。①從圖中可以看出，水分可以進出紅細胞，紅細胞內的血紅蛋白能透過細胞膜外嗎？紅細胞內的血紅蛋白什么時候會從細胞膜內出來？②當外界溶液的濃度低時，紅細胞的體積會發生什么變化？什么情況才會漲破？③紅細胞的細胞膜能看作半透膜嗎？④紅細胞吸水和失水的多少取決什么條件？學生回答完后，教師再追問：動物細胞的吸水和失水算滲透作用嗎？

設計意圖：通過小組合作交流，教師以問題串和“類比推理法”引導學生總結得出動物細胞也是發生滲透作用吸水和失水的，并且使學生知道動物細胞的細胞膜相當于半透膜，吸水和失水取決于細胞內外的濃度差。

3.3實驗“植物細胞的吸水和失水”

教師展示一張成熟的植物細胞圖，讓學生回顧成熟細胞的結構。教師分析解疑液泡內液體被稱為細胞液的原因，并提出問題：原生質層是不是相當于一層半透膜？引導學生學習探究實驗的七大步驟。教師展示學生課前自主設計的實驗方案，學生分小組交流完善實驗方案。

教師要求各小組利用所提供的材料和用具制作紫色洋蔥鱗片葉外表皮臨時裝片。由2名小組成員將制作的臨時裝片放在顯微鏡下觀察。一名學生操作顯微鏡，另一名學生進行攝像，其他同學做觀察員，觀察使用顯微鏡的操作是否規范。當觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞后，教師引導學生觀察分析細胞圖像，使學生注意原生質層與細胞壁的位置，并提出問題：①如何讓洋蔥鱗片葉表皮細胞浸潤在蔗糖溶液中？②請你預測一下，在蔗糖溶液中，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的中央液泡的體積會發生什么變化？液泡中的顏色會怎樣變化？原生質層會發生什么變化？

然后，教師請2名學生，1名學生滴加蔗糖溶液并觀察不同視野的變化，1名進行攝像。其他學生仔細觀察實驗操作是否規范，并觀察中央液泡的體積、顏色、原生質層的變化。觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞后，教師引導學生觀察分析此時的細胞圖像與實驗前的圖像的區別，引導學生注意原生質層與細胞壁的位置，認識質壁分離的現象以及發生的原因，并提出問題：請你再預測一下，在清水中，洋蔥鱗片葉外表皮細胞的中央液泡的體積又會發生什么變化？液泡中的顏色又會怎樣變化？原生質層又會發生什么變化？

接著，再請2名學生，1名滴加清水并觀察不同視野的變化，1名進行攝像。其他學生仔細觀察實驗操作是否規范，再觀察中央液泡的體積、顏色、原生質層的變化。觀察到紫色洋蔥鱗片葉外表皮細胞后，教師引導學生觀察分析此時的細胞圖像與上次的圖像的區別，讓學生直觀認識到已發生質壁分離的植物細胞吸水又復原的現象，并讓學生分析、思考、討論原因，并記錄實驗結果。

設計意圖：教師設置一系列不同梯度的問題，層層設問，讓學生從問題中得到啟發，引導學生通過類比推理認識到植物細胞也是通過滲透作用吸水和失水的，也是可以看作一個滲透系統。整個演示實驗的過程都可以用手機同屏直播，學生可以直觀地觀察到整個實驗的動態變化，特別是植物細胞處于蔗糖溶液中，液泡逐漸變小的變化過程以及復原的過程，培養了科學思維和科學探究的核心素養。

3.4學以致用，提升素養

教師展示自己改編的“我有好建議”以及自創的“我有小妙招”兩個教學情境，讓學生通過所學知識給出好建議以及好點子。

“我有好建議”：瓜農王老伯為了讓黃瓜增產，連續給他種植的黃瓜追肥兩次，結果他發現黃瓜葉子第二天出現了枯黃（燒苗）現象，老王著急萬分，如果你是一位農業技術員，你會建議他怎么解決這次危機？以后施肥時，你又會給出什么好建議呢？

“我有小妙招”：茄子的營養很豐富含有蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素以及鈣、磷、鐵等多種營養成分，平時炒茄子前一般用水泡一泡，可是怎么炒都很難入味，你有什么好點子嗎？

設計意圖：學生以專業人員的角色嘗試解決植物燒苗現象并給出一些好建議，增強社會責任感，通過小妙招嘗試為父母做菜，滲透家國教育。

4教學反思

本節課中，教師利用微課引出滲透作用的概念，提出問題：如果將裝置中的漏斗換成動物細胞，會不會滲透吸水？教師設計了環環相扣的問題，引導學生獨立思考，再通過小組合作交流來解決問題。教師利用“類比一推理法”提出問題：原生質層是不是相當于一層半透膜？學生自己設計實驗方案，再動手操作實驗，培養了科學思維和科學探究的生物學學科核心素養。“學以致用”的環節中，學生通過思考，給出好建議和小妙招，提高了社會責任感，滲透了家國教育，從而達到落實立德樹人的根本任務，發展了學生的生物學學科核心素養。