论文部分内容阅读
[摘 要]
基于生物学科核心素养的要求，在教学设计的过程中，根据学情研读教材、进行教学内容的合理重组，是提高教学质量的必要手段。以细胞膜一课为例，将细胞膜的功能与流动镶嵌模型两节内容整合，并结合科学实验的拓展、科学史实的重温，培养学生科学思维能力。
[关键词]
高中生物;教材重组;教学设计
一、教材分析
《细胞膜——系统的边界》是人教版高中教材必修一《分子与细胞》第3章第1节的内容。教学中要结合前后的知识，建立知识网络，如在介绍细胞膜的功能时，涉及原始细胞的产生、细胞间的信息交流，思维跨度大且微观、复杂，学生不易理解细胞膜对生命系统的重要意义。所以，细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义是教学难点。本节课将教材内容进行有意义地重组、构建，依据科学史探究细胞膜的成分、结构，通过分析并总结出细胞膜的功能，这样的处理对于强化知识点之间的联系、知识性信息的理解与记忆更有效，利于促进学生有效地学习，从而建立知识网络。教学设计中将实验辅助、实例验证与科学史分析、建构模型相结合，突破教学重点、难点。
二、教学策略
（一）精选医学成果的导入，渗透生命观念
利用医学科研成果，体会生物学的研究与生命生活的意义。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。
（二）利用课本实验的拓展，体验科学探究
在“验证细胞膜具有选择透过性”时，利用染色的方法，学生直观地体会这一抽象、微观的知识;在“验证细胞膜含有蛋白质”时，应用学生已有的蛋白质鉴定的知识，解决实际问题。学生学习积极、求知欲强、参与度高，知识能够自然生成，而非教师讲授。
（三）重温科学发展的史实，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、解决实際问题的思维习惯和能力。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重要、积极的意义。
（四）联系生产生活的实例，感悟社会责任
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。例举细胞膜在环保、医疗、工业生产方面的应用实例，与学生讨论细胞膜的结构与功能的特性，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，为职业生涯规划做准备。
三、教学过程
（一）导入新课——视频引入，启发学习
通过“日本医学上利用体外制备的细胞膜片代替心脏移植修复心脏机能”的科研成果视频，引入新课，渗透生命观念，激发学生的学习兴趣。现代生物学发展迅猛，不少科研成果被大量应用到环保、食品、医疗等领域，学生通过观看视频，可以获知细胞膜含有蛋白质、自身细胞移植可以减少排斥反应等有效信息。教师提出问题：将细胞膜片贴在心脏上为什么不用缝合？细胞膜片为什么要用病人自身的肌肉细胞培养？从而激发学生的好奇心，积极主动地加入到新课的学习。
（二）细胞膜的成分——问题启思，实验验证
通过精心设计的问题串、多组实验，步步为营，获得新知，达到对知识的深度理解。
实验材料：鸡蛋蛋黄、培养皿、蓝墨水、中性红试剂（活细胞染料）、镊子、解剖针、试管、离心管、离心机、双缩脲试剂（0.1g/mLNaOH、0.01g/mL CuSO4）。
试一试用镊子把卵黄膜碰一碰（图1），蛋黄就流了出来（图2），图片中疟原虫会感染受损的红细胞（图3）。
用染色的方法验证一下，用蓝墨水和中性红染料同时滴在蛋黄上，3分钟，用清水洗去浮色，观察变化（图4），这说明细胞膜具有控制物质进出的能力，我们把它称之为细胞膜的功能特点——选择透过性，如钠离子的通道、葡萄糖的载体（图5）。
实验分析：①光学显微镜下观察的红细胞，在低渗溶液中会吸水膨胀。②瑞氏染色法，显微注射伊红染料，染料不能逃逸出细胞，确认细胞与外界存在屏障作用的结构。③用微针碰触细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展;用微针插入细胞内，细胞表面的细胞膜被刺破，如果细胞膜受损过大，细胞就会死亡。
（三）细胞膜的结构——重温科学史，建构模型
通过增添、重组的科学发展史，学生阅读材料，小组讨论，一步步绘制出流动镶嵌模型。
资料组1：1895年至1925年，欧瓦顿、朗姆瓦、高特和格伦德等科学研究史。
分析资料组1，推测磷脂分子在细胞膜中的分布（图6）。
资料组2：20世纪50年代至70年代初，电子显微镜诞生，L. D. Frye和M. Edidin用荧光抗体标记人——鼠细胞融合实验，S. J. Singer（桑格）和G. Nicolson（尼克森）提出了“流动镶嵌模型”。
分析资料组2，推测膜蛋白在细胞膜中的分布。学生展示绘制的细胞膜模型（图7）。
（四）展望科学前沿——巩固教学，开拓视野
展示细胞膜在生活、医疗、环保中的应用实例，引导学生思考这些应用与细胞膜结构及功能特性的联系。例如：①依据细胞膜的功能特性，人造半透膜用于污水处理、海水淡化、肾功能衰竭的透析疗法，反渗透技术用在电子、化工、印染、造纸、电镀等工业生产;②依据脂双层是细胞膜的基本支架，具有一定的流动性，将抗体与脂质体结合包裹抗癌药物制成生物导弹，成为癌症治疗的新途径;③依据细胞膜的糖蛋白具有特异性，仿生纳米技术中利用癌细胞膜包裹在纳米疫苗颗粒上，能有效诱导抗肿瘤免疫反应，具有显著的肿瘤预防效果。相信我们在不断认识生命本质的过程中，能运用所学创造更美好的世界。
（五）板书设计——总结归纳，知识巩固
通过概念图（图8）的形式，总结归纳本课的教学重点，促进学生全面掌握本课的学习内容，直观地展现各个知识点的内在联系，利于学生的知识迁移、学以致用。建构知识网络：①细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞膜是细胞的边界;②结构与功能相适应，细胞是一个统一的整体。
四、总结
新版课程标准中提出的生物核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个目标。教师在课堂教学实施过程中，要根据教材内容、学生学情、教学条件等综合因素，转化为具体的教学目标，落实核心素养的目标。关注生物学的发展与社会议题，设计真实的教学情境，引导学生对特定的生物学现象进行观察提问、实验探究、交流讨论，运用科学的思维方法认识生命世界，培养解决实际问题的实验设计能力，理解、解释较大范围的相关事件和现象，从而形成结构与功能观。
[参 考 文 献]
[1]张树虎.问题指向概念的程序性教学设计[J].生物学通报，2015（6）.
[2]杭跃男，刘宁.借科学史还原科学探究的过程——“细胞膜的结构”的教学设计[J].生物学通报，2010（6）.
（责任编辑：符 洁）
基于生物学科核心素养的要求，在教学设计的过程中，根据学情研读教材、进行教学内容的合理重组，是提高教学质量的必要手段。以细胞膜一课为例，将细胞膜的功能与流动镶嵌模型两节内容整合，并结合科学实验的拓展、科学史实的重温，培养学生科学思维能力。
[关键词]
高中生物;教材重组;教学设计
一、教材分析
《细胞膜——系统的边界》是人教版高中教材必修一《分子与细胞》第3章第1节的内容。教学中要结合前后的知识，建立知识网络，如在介绍细胞膜的功能时，涉及原始细胞的产生、细胞间的信息交流，思维跨度大且微观、复杂，学生不易理解细胞膜对生命系统的重要意义。所以，细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义是教学难点。本节课将教材内容进行有意义地重组、构建，依据科学史探究细胞膜的成分、结构，通过分析并总结出细胞膜的功能，这样的处理对于强化知识点之间的联系、知识性信息的理解与记忆更有效，利于促进学生有效地学习，从而建立知识网络。教学设计中将实验辅助、实例验证与科学史分析、建构模型相结合，突破教学重点、难点。
二、教学策略
（一）精选医学成果的导入，渗透生命观念
利用医学科研成果，体会生物学的研究与生命生活的意义。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。
（二）利用课本实验的拓展，体验科学探究
在“验证细胞膜具有选择透过性”时，利用染色的方法，学生直观地体会这一抽象、微观的知识;在“验证细胞膜含有蛋白质”时，应用学生已有的蛋白质鉴定的知识，解决实际问题。学生学习积极、求知欲强、参与度高，知识能够自然生成，而非教师讲授。
（三）重温科学发展的史实，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、解决实際问题的思维习惯和能力。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重要、积极的意义。
（四）联系生产生活的实例，感悟社会责任
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。例举细胞膜在环保、医疗、工业生产方面的应用实例，与学生讨论细胞膜的结构与功能的特性，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，为职业生涯规划做准备。
三、教学过程
（一）导入新课——视频引入，启发学习
通过“日本医学上利用体外制备的细胞膜片代替心脏移植修复心脏机能”的科研成果视频，引入新课，渗透生命观念，激发学生的学习兴趣。现代生物学发展迅猛，不少科研成果被大量应用到环保、食品、医疗等领域，学生通过观看视频，可以获知细胞膜含有蛋白质、自身细胞移植可以减少排斥反应等有效信息。教师提出问题：将细胞膜片贴在心脏上为什么不用缝合？细胞膜片为什么要用病人自身的肌肉细胞培养？从而激发学生的好奇心，积极主动地加入到新课的学习。
（二）细胞膜的成分——问题启思，实验验证
通过精心设计的问题串、多组实验，步步为营，获得新知，达到对知识的深度理解。
实验材料：鸡蛋蛋黄、培养皿、蓝墨水、中性红试剂（活细胞染料）、镊子、解剖针、试管、离心管、离心机、双缩脲试剂（0.1g/mLNaOH、0.01g/mL CuSO4）。
试一试用镊子把卵黄膜碰一碰（图1），蛋黄就流了出来（图2），图片中疟原虫会感染受损的红细胞（图3）。
用染色的方法验证一下，用蓝墨水和中性红染料同时滴在蛋黄上，3分钟，用清水洗去浮色，观察变化（图4），这说明细胞膜具有控制物质进出的能力，我们把它称之为细胞膜的功能特点——选择透过性，如钠离子的通道、葡萄糖的载体（图5）。
实验分析：①光学显微镜下观察的红细胞，在低渗溶液中会吸水膨胀。②瑞氏染色法，显微注射伊红染料，染料不能逃逸出细胞，确认细胞与外界存在屏障作用的结构。③用微针碰触细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展;用微针插入细胞内，细胞表面的细胞膜被刺破，如果细胞膜受损过大，细胞就会死亡。
（三）细胞膜的结构——重温科学史，建构模型
通过增添、重组的科学发展史，学生阅读材料，小组讨论，一步步绘制出流动镶嵌模型。
资料组1：1895年至1925年，欧瓦顿、朗姆瓦、高特和格伦德等科学研究史。
分析资料组1，推测磷脂分子在细胞膜中的分布（图6）。
资料组2：20世纪50年代至70年代初，电子显微镜诞生，L. D. Frye和M. Edidin用荧光抗体标记人——鼠细胞融合实验，S. J. Singer（桑格）和G. Nicolson（尼克森）提出了“流动镶嵌模型”。
分析资料组2，推测膜蛋白在细胞膜中的分布。学生展示绘制的细胞膜模型（图7）。
（四）展望科学前沿——巩固教学，开拓视野
展示细胞膜在生活、医疗、环保中的应用实例，引导学生思考这些应用与细胞膜结构及功能特性的联系。例如：①依据细胞膜的功能特性，人造半透膜用于污水处理、海水淡化、肾功能衰竭的透析疗法，反渗透技术用在电子、化工、印染、造纸、电镀等工业生产;②依据脂双层是细胞膜的基本支架，具有一定的流动性，将抗体与脂质体结合包裹抗癌药物制成生物导弹，成为癌症治疗的新途径;③依据细胞膜的糖蛋白具有特异性，仿生纳米技术中利用癌细胞膜包裹在纳米疫苗颗粒上，能有效诱导抗肿瘤免疫反应，具有显著的肿瘤预防效果。相信我们在不断认识生命本质的过程中，能运用所学创造更美好的世界。
（五）板书设计——总结归纳，知识巩固
通过概念图（图8）的形式，总结归纳本课的教学重点，促进学生全面掌握本课的学习内容，直观地展现各个知识点的内在联系，利于学生的知识迁移、学以致用。建构知识网络：①细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞膜是细胞的边界;②结构与功能相适应，细胞是一个统一的整体。
四、总结
新版课程标准中提出的生物核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个目标。教师在课堂教学实施过程中，要根据教材内容、学生学情、教学条件等综合因素，转化为具体的教学目标，落实核心素养的目标。关注生物学的发展与社会议题，设计真实的教学情境，引导学生对特定的生物学现象进行观察提问、实验探究、交流讨论，运用科学的思维方法认识生命世界，培养解决实际问题的实验设计能力，理解、解释较大范围的相关事件和现象，从而形成结构与功能观。
[参 考 文 献]
[1]张树虎.问题指向概念的程序性教学设计[J].生物学通报，2015（6）.
[2]杭跃男，刘宁.借科学史还原科学探究的过程——“细胞膜的结构”的教学设计[J].生物学通报，2010（6）.
（责任编辑：符 洁）