课程思政视域下“细胞膜的结构与功能”一节的教学设计

翁凌云

关键词：课程思政；细胞膜的结构与功能；课堂教学

文章编号：1003-7586（2024）01-0021-04 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

课程思政指将各类课程和思想政治教育结合在一起协同育人，其核心为“立德树人”。2019年印發的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》指出，要深度挖掘中小学所有课程中蕴含的思想政治教育资源，使各个学科与思政课程共同发展，使学科的育人功能得以发挥。高中生物课程标准也明确指出生物学课程是落实立德树人根本任务的重要载体。生物学教材及课程内容中有许多包含课程思政的要素，但大多数的一线生物教师并未充分发挥课程思政在教学实践中的作用。在高中生物课程中融入课程思政教育，达到知识传授和价值引领的有机结合，是一线生物学教师教学实践的目标。

1高中生物教材中的思政元素

2019年出版的浙科版高中生物教材在内容设计编写过程中融入了思想政治元素，在立足学科特点的基础上深化了“立德树人”的根本任务。通过查阅文献及对《生物学科课程思政教学指南》中的相关内容进行整理和分析，生物学中的课程思政元素可被总结为八个维度，如图1。

学生是课程思政的学习者、获益者。立足于学生视角，尊重学生的主体地位，是充分检验课程思政有效性的必然要求。在这个必然要求下，各个维度的生物思政元素之间相辅相成，在不同教学内容、不同阶段中交相辉映，协同发挥着育人作用。本文整理了高中生物浙科版新教材中的典型思政元素，如表1。

2课程思政视域下的教学设计

2.1设计思路

“细胞膜的结构与功能”这节课位于浙科版高中生物（2019年版）教材必修1第二章第二节“细胞膜控制细胞与周围环境的联系”。课标对本节课的要求为“概述细胞都由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流”。该节教材内容中主要体现的课程思政元素情境为“细胞膜结构的发现是全世界科学家共同努力的结果”。基于此，本节课的重点内容为：总结归纳出细胞膜的功能，利用科学史构建细胞膜的结构。在增强学生“结构和功能相适应”生命观念的同时，融入课程思政的相关内容，最终既能与生物学学科核心素养的培养目标相呼应，又能有效贯彻课程思政的理念，如图2。

2.2教学过程

2.2.1视频导入，激趣引问题

教师利用多媒体播放中国科学家人工合成结晶牛胰岛素的报道视频：1959年我国科学家开始了胰岛素的合成研究，直至1965年，中国科学家终于获得了人工合成的胰岛素——结晶牛胰岛素。

学生在感慨中国科学家伟大的同时，利用材料对以下问题进行思考：胰岛素的化学本质是什么？胰岛素有什么功能？人体胰岛素缺失会导致什么疾病？胰岛素如何作用于细胞让血糖下降？

学生根据材料对胰岛素的思考，领会细胞膜的功能，初步认识到细胞膜作为细胞边界的原因。

设计意图：利用中国科学家人工合成胰岛素的视频，教师渲染该事件对当时世界科学界的轰动，让学生对中国科学家在蛋白质领域处于的世界领先地位而感到深深自豪。该环节体现课程思政中的家国情怀、文化自信。

2.2.2活动引导，感悟细胞膜的功能

活动一：将鸡蛋打开，观察、触摸蛋黄，感受细胞膜的存在。用镊子将蛋黄膜挑破，观察总结现象。

活动二：观察精子与卵子形成受精卵的过程图，思考为什么只有同一物种的精子和卵子才能形成受精卵。

资料：人类在开采矿产的过程中，一些重金属如铅、汞等进人大气、水而引起严重的环境污染。对某海域的研究显示，当海水中汞浓度为0.0001mg/kg时，海洋中的单细胞藻类汞含量可达0.001～0.002 mg/kg，食浮游植物的小鱼体内汞含量可达0.2～0.5 mg/kg。

思考：单细胞藻类中的汞浓度为何会比海水中的汞浓度高出10～20倍？为什么会出现这种现象？这说明细胞膜有什么功能？吃鱼的人有怎样的结果？

设计意图：通过对活动和资料的分析，学生体会并认同细胞膜的功能，形成“质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流”的次位概念，为“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一大概念的形成奠定基础。通过对资料的分析，可以体会到污染环境最终会影响到人类自身，所以要树立保护环境、关爱自然的态度。该环节体现课程思政中的生态文明。

2.2.3科学史探索，建构细胞膜的结构

教师在总结细胞膜的功能后提出问题：根据“结构和功能相适应”的观念，细胞膜具有上述的功能与其特有的结构分不开，那么细胞膜有怎样的结构呢？

该环节通过一系列的科学史进行探索，科学史可参考课本中的课外读。

资料：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验，发现脂溶性物质容易穿过细胞膜，非脂溶性物质不容易穿过细胞膜。

设问：根据化学中“相似相溶原理”，可推测出细胞膜含有什么物质？学生总结得出细胞膜主要由脂质组成。教师利用图片介绍磷脂分子的结构特点。

思考：将单层磷脂分子铺在空气—水、空气—植物油界面上，呈现的结果分别是怎样的？

资料：1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔用有机溶剂提取了人红细胞中的脂质成分后，在空气一水界面上铺展成单层分子，发现该单层分子的面积为红细胞表面积的2倍。

思考：据此推测出磷脂分子在细胞膜中分布有何特点？学生根据面积关系推出细胞膜由磷脂双分子层构成。教师介绍科学的发展是不断前行的，需要用辩证的观点看待问题及真理。基于此，教师继续展示资料，如表2。

结合资料一思考：细胞膜除了脂质外还有什么物质？结合资料二、三思考：该实验说明了什么问题？学生利用辩证的眼光看待问题：细胞膜一定程度上不是一个刚性结构，而是具有一定的流动性。

结合资料四，学生自主阅读教材第33页相关内容后，思考：细胞膜由哪些部分组成？各个组成部分在细胞膜中的分布均匀吗？哪一側代表细胞的外侧？有什么依据？

设计意图：本环节利用真实的科学史及科研背景，通过问题导向的形式分析资料来逐步推出细胞膜的核心结构，在开拓学生科学视野的同时进行有效的科学探究。在整个科学史的推进过程中，提高学生建模、归纳与总结能力，培养学生的批判性思维和科学思维，学会用辩证的眼光看待问题。通过分析模型的结构特点，引导学生明确细胞膜结构与功能的对应性，利于形成结构与功能观。该环节的实施，可使学生了解到某一科学事实的发现不是靠某一科学家一朝一夕就能完成的，而是在多个国家多位科学家长期不断的努力下完成的。所以全世界的各个国家应发挥各自的科学力量，逐步实现资源共享，为人类和世界发现更多的科学事实与真理而共同奋斗。作为高中生，应学习科学家这种坚持不懈、精益求精的科学精神。该环节体现课程思政中的全球视野、科学精神。

2.2.4知识运用，解决生活问题

生活问题一：教师展示糖尿病患者注射胰岛素的图片，教师介绍脂质体可作为包裹药物的载体，引导学生思考胰岛素可位于脂质体的什么位置？

生活问题二：请你根据细胞膜的特殊性质解释为什么可以制备出高效的污水处理材料和海水淡化膜？

设计意图：通过生活中常见的例子，学生将本节课的知识进行应用，在学习迁移的过程中再次对细胞膜的结构和功能进行巩固和升华。在分析糖尿病患者实例的过程中，学生通过形象的图片体会到患者的不易，教师引导形成关爱病人的社会责任。在分析污水处理材料及海水淡化膜的过程中，学生将理论应用于实践，更好地形成环境保护的意识。该环节体现课程思政中的公民品格、生态文明。

3教学反思

本节课以问题为工具，以功能与结构相适应的关系引导学生主动构建细胞膜的结构，强化“结构与功能相适应”的生命观念，为“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”这一大概念的形成奠定基础。本节课在完成相应的素养目标的基础上，通过资料分析和教师引导落实课程思政的目标。在中国科学家首次人工合成胰岛素的实例中感受中国科学家的力量，增强学生家国情怀与文化自信；在资料分析逐步构建细胞膜模型的过程中，学生既拓展了科学思维与科学探究的能力，又站在世界的角度感受到科学家坚持不懈与共同努力的科学精神；结合细胞膜的内容解决生活中的问题，将理论应用于实践的同时形成良好的公民品格。在实际教学中不能让思政知识代替生物学学科知识，也不能刻意强调思政元素。因此教学设计过程不仅要与生物学学科核心素养的培养目标相呼应，更要有效地贯彻课程思政理念。