基于生物学核心素养的“细胞膜”课堂教学实践与思考

摘 要 以“细胞膜”课堂教学为例,从实验导入渗透生命观念,实验拓展培养科学探究,科学史实培养理性思维,应用生活感悟社会责任四个方面展开教学,发展学生的生物核心素养,最后反思教学的有效性。 
  关键词 生物核心素养 细胞膜 教学实践 教学反思 
  中图分类号 G633.91 文献标志码 B 
  学科核心素养是指个体在面对复杂的、不确定的现实生活情境时,综合运用学科观念、方法、知识和技能解决实际问题所表现出来的必备品格与关键能力。生命观念、理性思维、科学探究、社会责任是生物核心素养的重要内容。 
  细胞膜是浙江省现行高中生物学教科书《必修1·分子与细胞》第二章第二节“细胞膜和细胞壁”中的内容,主要包括了:活动“验证活细胞吸收物质的选择性”、细胞膜有选择透性、质膜的结构模型这三部分内容。教学重点是质膜的结构及质膜具有选择透性;教学难点是质膜的流动镶嵌模型。主要教学思路为:从实验导入,引出细胞膜的功能特性——选择透性,然后从功能到结构再到功能,充分利用实验活动、科学史、模型、生活实例等帮助学生将抽象的知识与图解联系起来,加深对细胞膜结构和功能的理解,认同结构与功能相统一的生命观念,培养学生推理、建模等理性思维能力,乐于合作的科学探究精神,使学生关注健康生活,同时为第三章学习“物质出入细胞的方式”做好铺垫。 
  1 实验导入,渗透生命观念 
  生命观念是指人们对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象,是经过实证后的想法或观点,有助于理解或解释较大范围的相关事件和现象,如结构与功能观、物质与能量观、进化与适应观、稳态与平衡观。 
  生物科学作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系,是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。实验是学生认识生命世界,也是学习生物课程的有效方法。以活动“验证活细胞细胞物质的选择性”导入新课,该实验操作过程简单,实验材料贴近生活,实验现象明显。通过此实验操作,学生不仅掌握了一般的实验操作技能,同时通过比较死、活玉米子粒中胚的颜色变化的差异性,得出只有活细胞吸收物质才有选择性,明白生命的意义所在。这不仅激发了学生的情感共鸣,使学生快速融入课堂,同时在尝试解释实验现象的过程中学习生物学的知识、观念和思想方法,逐步学会学习,形成结构和功能相适应的生命观念。 
  教学片段1:活动一——验证活细胞吸收物质的选择性。 
  教师:呈现玉米子粒结构示意图,确认胚和胚乳的位置。 
  学生:根据教材实验步骤,进行实验操作。 
  教师:呈现学生的实验结果(图1)。 
  学生:未煮过玉米的胚没有着色,煮过的玉米的胚被染成了红色。 
  教师:此实验现象说明了什么?我们可以先来分析该实验的自变量是什么? 
  学生:1号未煮过,2号煮过,意味着1号的玉米籽粒是活的,2号是死的,所以实验自变量是细胞的死活。 
  教师:1号玉米胚的活的,没有被染色。2号玉米胚是死的,被染成红色。此实验结果说明了什么? 
  学生:红墨水无法进入活细胞,所以活细胞吸收物质具有选择性。 
  教师:这就是细胞膜的选择透性——只有某些分子能透过质膜。 
  2 实验拓展,培养科学探究能力 
  科学探究是指能够发现现实世界中的生物学或科学问题,针对特定的生物学现象进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论。 
  在完成教材活动“验证活细胞吸收物质的选择性”时,再提出活动“探究活细胞排出物质是否具有选择性”,此时,学生的热情高涨,求知欲强。教师可借势发挥,利用课前准备的学案教学,让学生提出实验假设,选择合适的实验材料,设计实验方案,實施实验方案,观察并交流实验结果,最终得出实验结论。 
  教学片段2:探究活动的学案。 
  实验目的:探究活细胞排出物质是否具有选择性 
  实验假设:__________________ 。 
  实验材料:请结合生活经验,选择合适材料: 
  __________________。 
  实验方案(表1): 
  实验结论:__________________。 
  3 科学史实,培养科学思维 
  科学思维是指尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度,运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。通过生物学课程的学习,学生应逐步发展科学思维,如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建构等方法探讨、阐释生命现象及规律,审视或论证生物学社会议题。 
  科学是一个发展的过程,学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家钻研的精神,这对提高学生的科学素养有很大的积极意义。如在学生认识细胞膜的脂双层结构模型之前,提出“磷脂分子在细胞膜上是如何分布的”这一个原生态的问题。在知道真相之前,学生对于磷脂分子在细胞膜上的分布就会产生多种猜测,然后根据已有知识,展开师生对话,生生对话,逐步建立细胞膜中脂双层模型。 
  教学片段3:“细胞膜结构”科学史。 
  师:1859年,E.Oerton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质越容易穿过膜,反之,不容易溶于脂质的物质,越不容易穿过膜。 
  教师:根据化学中相似相溶的原理,我们可以推测细胞膜中有什么物质? 
  学生:脂质。 
  教师:后来科学家研究发现细胞膜中有磷脂,它有亲水的头部和疏水的尾部。根据磷脂分子的性质,思考磷脂分子在细胞膜中如何分布?请画图表示,并说明原因。 
  学生思考并画图表示。 
  教师展示磷脂分子排布的所有可能性(图2)。
 教師:请各位同学选择正确的排布方式并说明磷脂分子如此分布的理由。 
  小结:因为细胞内外均为水溶液,所以磷脂分子应该把疏水尾部藏起来,亲水头部朝向水溶液(如图2中的④)。 
  4 应用生活,感悟社会责任 
  社会责任是指能够关注涉及生物学的社会议题,参与讨论并作出理性解释,辨别迷信和伪科学;主动向他人宣传健康生活、关爱生命和保护环境等相关知识;结合本地资源开展科学实践,尝试解决现实生活中与生物学相关的问题。 
  生物课程的基本理念之一是注重与现实生活的联系,能够运用生物学原理和方法参与社会事务的讨论。在学习了细胞膜的功能特性“选择透性——只有某些分子能透过质膜”后,教师可以引导学生思考细胞膜这一特性在生活中有何应用价值。细胞膜是生物膜,利用其特性,人工生产出只有某些物质能通过的“半透膜”,可以应用于:① 环境保护方面,如污水处理,海水淡化,定向渗透进行土壤灌溉等;② 医疗方面,如肾功能衰竭的替代疗法——透析;③ 反渗透技术,大量应用于电子、化工、印染、造纸、电镀等工业生产。这样不仅可以使学生将所学生物知识应用于生活,关注生命健康,提高环境保护意识,感悟社会责任,也能帮助学生了解相关的职业和学习方向,为他们进一步学习和步入社会做准备。 
  5 教学反思 
  生物学核心素养的形成主要依托学生对生物学课程的学习,是基于每一节课的有效学习来实现的。教学目标是指导和评价教学的依据,课堂教学是否有效,首先看教学目标制定是否合理、准确。为了培养学生核心素养,细胞膜的教学目标可制订为:① 通过教材实验的分析讨论,能用结构与功能相适应的观点解释生命现象;② 通过探究实验,学会科学探究的一般方法和步骤,在实施实验方案中乐于与他人合作、沟通;③ 通过科学史的分析,逐步建立细胞膜的结构模型,并能用批判性思维分析讨论模型的正确性;④ 能够运用生物学知识于生活,关注生命健康,提高环境保护意识。反思教学过程,以上教学目标基本达成。但学生核心素养的培养,是一个长期发展的过程,一堂课所发挥的作用是有限的。因此,在今后的教学中,教师要不断研究,勇于尝试,努力在课堂教学中更有效地培养学生的核心素养。 
  参考文献: 
  [1] 蒋桂林.基于高中生核心素养培养的生物学科素养的思考[J].中学生物学,2015,(10):9-10. 
  [2] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.
浏览次数:  更新时间:2018-02-04 11:29:06
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