聚焦核心概念，基于學科核心素養的教學設計——以“細胞器之間的分工合作”為例

夏 靜 呂俊鳥

（1.北京市十一學校 北京 100039）

（2.北京亦莊實驗中學 北京 100176）

1 教材分析

“細胞的基本結構”是新人教版高中生物教材《必修1·分子與細胞》第三章的內容。本章不僅僅是簡單地介紹細胞的基本結構及這些結構的功能，而是把細胞作為一個基本的生命系統，探討細胞的各部分結構如何進行分工與合作，共同完成細胞的各項生命活動。系統不僅要組成系統的部分之間存在分工，還要求系統組分之間的協調與配合。第二節“細胞器之間的分工與合作”在介紹各種細胞器的結構與功能之后，以“分泌蛋白的合成、加工和運輸”為例，引導學生深切體會細胞器之間的分工協作，對于單元目標的達成具有重要作用。

為了有效培養學生的生物學學科核心素養，教師緊緊圍繞“細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”這一單元大概念，給學生提供真實可靠的科研文獻，以閱讀分析、小組討論的方式引導學生探究細胞各部分結構的分工與合作，訓練學生的科學思維和科學探究能力，使學生形成結構與功能觀、整體與局部觀等生命觀念。

2 學情分析

陶行知先生說過“先生的責任不在教，而在于教學，是在教學生如何學”。這句話解釋了教學的本質，即教學的過程就是學習的過程，就是教學生如何學習的過程。本節課內容主要面向高中選考生物的學生，多數學生在初中學過有關細胞結構的知識，并且有一定的閱讀分析能力和小組合作意識。因此，本節課沒有按照教材原有的用同位素示蹤法證明分泌蛋白的合成與運輸是多種細胞器分工協作完成的思路，而是采用科研文獻閱讀的方式，引導學生落實核心大概念。

3 教學目標

①舉例說明細胞各部分結構之間相互聯系、協調一致，共同執行細胞的各項生命活動。

②通過對蛋白質合成、加工和運輸途徑科研資料的閱讀、分析和討論，掌握科學探究的基本思路和方法。

③通過資料分析歸納細胞各部分結構的分工與合作過程，建立結構與功能觀、局部與整體觀（系統觀）。

4 教學過程

4.1 課題引入—創設情境，激趣導入

從社會熱點話題糖尿病入手，教師簡單介紹糖尿病的發病機理及胰島素的降血糖機理：胰島素刺激細胞的某種葡萄糖轉運蛋白從細胞內轉移至細胞膜。這種轉運蛋白能夠將葡萄糖運到細胞內，從而降低血糖。這種轉運蛋白是哪里控制合成的呢？又是如何到達細胞膜呢？

教師引出本節課的課題——細胞器之間的分工合作，并且展示1999年和2013年因發現蛋白質在細胞內的運輸機制而獲得諾貝爾獎的科學家照片。教師利用科學研究進展點燃學生的好奇之火，激發學生對蛋白質合成、加工及分泌過程的探究欲望，并且使學生認識到該研究的重要性，培養學生的社會責任核心素養。

4.2 文獻閱讀，科學體驗

教師引導學生閱讀文獻綜述“關于胰島素合成、加工和運輸的科學研究”（1999年諾貝爾獎研究文獻改編），同時思考討論以下問題：

①在細胞什么結構的控制下，核糖體才開始合成肽鏈？

②核糖體上合成的肽鏈為什么能到達內質網？

③內質網對蛋白質進行了哪些修飾或加工？

④內質網上加工后的蛋白質為什么被運輸至高爾基體？

⑤內質網和高爾基體是如何聯系的？

⑥高爾基體加工后的蛋白質如何確定運輸方向？

⑦分泌蛋白是如何分泌到細胞外的？

在閱讀討論的過程中，學生能夠基于給定的事實和證據，采用歸納與概括等方法，總結并理解蛋白質合成、加工運輸過程中細胞結構的分工與合作，并回答7大核心問題，形成結構與功能相適應的生命觀。

4.3 師生合力，攻克難點

教師通過觀察學生分組閱讀討論的情況，了解學生該部分學習的難點和困惑。在教師的引導下，學生思考、交流信號序列、蛋白質分選（圖1）等。師生合力深度分析總結蛋白質合成、加工及運輸過程中細胞各結構的分工與合作，使學生能夠運用結構與功能觀說明細胞結構和功能之間的關系，并且能夠在特定的問題情境中，以生命觀念為指導，分析生命現象，探討細胞內生命活動的規律。

圖1 蛋白質的分選

4.4 拓展延伸，思維升華

在學生總結完成蛋白質合成、加工和運輸過程中細胞各結構的分工與合作后，教師引導學生針對已閱讀完成的文獻內容，繼續深入思考討論文獻資料中的相關問題：

①如果蛋白質前體要留在細胞質基質或進入別的細胞結構加工，該怎么辦？

②肽酶和蛋白酶是如何做到對蛋白質前體進行準確切割加工的？

③在表1所示的5組實驗中，對照組是哪一組？你是按照怎樣的對照方式去推測各種細胞結構的作用以及它們之間的協調配合關系的？

表1 關于胰島素合成、加工和運輸的體外實驗結果

學生通過深入分析文獻綜述中的相關內容，拓展思考有關問題，明確實驗設計的一基本思路和原則（如單一變量原則、對照原則）等；體會科學家在設計實驗過程中的思路和方法，能創造性地運用數學方法分析實驗現象和結果，并且由實驗結果進一步得出結論，逐步掌握科學探究的基本思路和方法；認同在生物學的探究過程中開展合作的必要性，學會團隊合作。

5 教學反思

按照新課程的理念，高中生物學課程以發展學生的生物學學科核心素養為宗旨，以生物學的大概念和重要概念構建課程內容框架和知識體系。因此，高中生物學課程的設計既要展示生物學的基本內容，也要反映自然科學的本質，既要讓學生獲得基礎的生物學知識，又要讓學生領悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法，使學生能夠運用已有的知識、證據材料和邏輯對相關的生物學問題進行思考和論證，養成理性思維的習慣。

結合新教材的教學內容和高中生自學能力較強的特點，本節課改變教材原有的教學思路和設計，圍繞“細胞各部分結構既分工又合作，共同執行細胞的各項生命活動”的單元大概念，進行適當知識整合和拓展，大膽嘗試讓學生自主學習、合作學習、探究學習。教師組織學生自主閱讀，小組討論分析，引導學生深入理解蛋白質合成、加工和運輸過程中細胞結構的分工與合作及細胞內各種結構的精細分工與合作。結合文獻材料，教師引導學生分析討論材料背后體現的實驗設計思路和原則，使學生在親身體會真科學、真研究的同時，領悟科學研究的一般思路和方法，訓練學生的科學思維和科學探究能力，有助于培養學生的生物學學科核心素養。