聚焦学科核心素养的高中生物学课堂教学设计——以“细胞在结构和功能上是一个统一整体”为例

（宁波市效实中学 浙江宁波 315000）

1 指导思想

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）中明确指出，学科核心素养是学生通过学科学习而形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，包括生命观念、科学思维、科学探究、社会责任4个方面。学科核心素养并不能由教师直接教出来，而是要在问题情境中通过问题的解决逐渐培养。

为提高学生终身发展所需的生物学学科核心素养，《课程标准》提出了7点教学建议，包括高度关注生物学学科核心素养的达成、通过大概念的学习帮助学生形成生命观念、注重生物科学史和科学本质的学习等。教师要结合学校和学生的实际情况，创造性地开展教学工作，以学生在完成学习呈现出的不同学业成就表现关键特征，来判断其核心素养是否达成。

2 学习任务分析

本课时内容选自浙江科学技术出版社出版的高中生物学《必修1·分子与细胞》（2019年版）第二章第五节，主要内容包括生物膜系统、细胞的整体性。

学生此前已有相应的次位概念（细胞各部分的结构和功能），通过本课时内容的学习，继续构建次位概念“1.2.4 举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，功能同执行细胞的各项生命活动”，同时对本章知识进行小结，完善重要概念“1.2 细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”，有助于全面建立“细胞是一个有机整体”的生命观念。

3 学习目标

①通过课前分组构建细胞器模型及细胞整体模型，提升建模能力和团队合作能力，领悟实物模型建构在学习过程中的重要作用。

②通过分泌蛋白研究科学史资料、囊泡运输过程的分析，理解各细胞器之间既相互独立，保持有序高效地运转，又能协调配合，共同完成生命活动，逐步形成系统观、结构与功能观。

③通过总结生物膜系统的结构、意义，理解细胞是基本的生命系统，逐步完善系统观、结构与功能观。

④通过辩论人造细胞产生的影响，加强对社会热点问题的关注，学会辩证分析。

结合上述具体学习目标，参考学科核心素养水平划分，通过本课时的学习学生应达到生命观念水平二、科学思维水平三、科学探究水平一、社会责任水平二。

4 教学过程

4.1 创设情境，导入新课

基于单元主情境“人造细胞”，承接上一课时的问题“构建全人工合成的细胞难在哪里”，学生结合课前自制的细胞模型，主动分析，提出本课时需要解决的核心问题——细胞各结构之间如何协调配合，共同执行生命活动。

设计意图：本课时的设计是在单元整体设计的基础上进行，对接具体课时需要保持主情境的一致以及课时之间问题情境的过渡。在导入时，学生结合自制模型，提出需解决的核心问题。这样更能突出课堂中学生的主体地位。

4.2 聚焦生命观念、科学思维

教师充分挖掘教材中已有的素材——分泌蛋白的合成和分泌，通过3个任务的逐级推进，促进学生完成概念构建，落实生物学学科核心素养的培养。

4.2.1 聚焦结构和功能观、论证思维、建模思维

任务1：教师引导学生结合教材中帕拉德利用豚鼠胰腺细胞研究分泌蛋白的资料以及示意图，分析在分泌蛋白合成、分泌过程中参与的细胞器或细胞结构。教师提醒学生要结合材料进行论证推理，同时指出科学发展离不开科技进步（同位素标记法、放射自显影的电子显微镜）。在此基础上，教师提出问题：粗面内质网和高尔基体的结构之间如何联系？以此问题引导学生获取高尔基体和内质网膜结构成分的相似性以及介于两者之间的囊泡膜呈逐渐过渡形态中的关键信息，促进学生得出粗面内质网和高尔基体之间通过囊泡建立结构上的联系，使学生养成基于科学事实进行论证推理的科学思维习惯。

学生再通过对粗面内质网和高尔基体在分泌蛋白的合成和分泌过程中的功能的分析，得出粗面内质网、高尔基体均起到加工、运输的作用，使两者建立功能上的联系，同时结合自制细胞器模型回顾其结构，加深对结构和功能观的理解。

任务2：分析教师提供的上述资料，学生分组合作，用文字和箭头构建分泌蛋白合成、分泌过程的流程图。

教师提出两点明确要求：①基本要求：写出各细胞器、细胞结构的名称及主要作用，用箭头表示出不同结构之间的联系；②挑战要求：分泌蛋白合成、分泌过程还需要与哪些细胞器建立结构或功能联系，尝试在流程图中用相应的文字、箭头呈现，并说出理由。

教师挑选两组派代表进行板演，其他组进行点评，在生生评价中形成完整的流程图（图1），从而促进学生更好地理解分泌蛋白的合成、分泌过程中细胞各组分之间结构和功能上的协调配合。

图1 分泌蛋白的合成、分泌过程流程图

设计意图：任务1以及相关问题的细化帮助学生在科学事实分析过程中逐步形成生命观念，运用科学思维解决问题。任务2以及构建流程图的不同要求，使不同层次的学生都能够在主动学习过程中习得相关的生物学知识，在原有水平上取得进步。

4.2.2 聚焦论证思维、科学探究方式

任务3：教师要求学生结合教材囊泡运输的相关知识及材料3囊泡运输与诺贝尔生理学或医学奖的分析，回答问题：囊泡运输的一般过程是怎样？其关键过程是什么？可通过哪些物质或结构进行调控？

学生通过前面的学习，已经逐渐有意识地要结合科学事实进行推理论证，经过讨论与交流，得出：囊泡运输受到精准的调控，需要多种信号分子和细胞骨架的参与，是一个高度有序的过程。

在此基础上，教师自然而然引导学生思考：如果细胞各组分出现异常，会出现怎样的现象？教师提供科学家利用不同类型的酵母菌研究异常分泌蛋白的资料（图2），学生利用所学知识进行分析，并领悟科学家解决问题的思路和方法。

图2 利用不同类型的酵母菌研究异常分泌蛋白的分泌过程

设计意图：通过任务3，学生更能体会到科学思维、科学探究在问题解决中的重要作用，以及理解细胞内部各项生命是高度有序的过程，形成对生命的敬畏感。资料的分析可以起到课堂反馈作用，反应出学生运用知识的不同水平。

4.2.3 聚焦系统观、局部与整体观

教师播放“细胞内部的生命活动”（以分泌蛋白为例）的视频，引导学生思考：细胞作为结构和功能的基本单位，是否具有系统的一般特征？学生用系统观分析细胞作为基本的生命系统的统一性和整体性，归纳细胞的生物膜系统的组成，明晰生物膜系统的重要意义，最终形成重要概念“细胞内各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”。

设计意图：学生通过观看视频，从动态上感知细胞结构和功能的统一性，便于形成局部和整体观，进而用系统观理解生物膜系统，完成重要概念的建构和重要生命观念的形成。

4.3 聚焦辩证思维、社会责任

教师利用创设的课时和单元情境“人造细胞”进行首尾呼应，请学生辨析人造细胞构想的实现对社会、生活带来的影响。

设计意图：教师引导学生在具体情境中运用相关的生物学知识辩证地分析，训练提升学生的科学思维水平，同时启发学生要关注社会热点、科技前沿信息。

4.4 板书设计

板书设计如图3所示。

图3 板书设计

5 教学反思

本课时的教学设计不仅关注学生是否能习得相关生物学知识，而且注重学生的生物学学科核心素养的落实。因此，在课前对教学内容进行深入分析，并寻找适宜的素材，设计模型建构、科学史分析、视频观看等课堂教学环节，将问题细化，在问题解决过程中渗透学生核心素养的培养。同时考虑到课堂时间的有限性，教师将细胞模型建构活动前置，在课前让学生分组完成，在课堂中进行评价。

从课堂实践效果来看，预设的大部分学习目标都能够较好地达成。大部分学生都能够完成概念的建构，初步形成相关的生命观念，但部分学生获取关键信息的能力还有待加强，还未形成良好的科学思维习惯。