指向发展生物学核心素养的教学设计——以“物质出入细胞的运输方式”为例

赵恩粉

(江苏省灌云高级中学,江苏 连云港 222200)

《普通高中生物课程标准(2017年版2020年修订)》明确生物学科教学发展学生核心素养的必要性,指出发展学生生物核心素养是当前生物学科教学的首要任务.而教学设计是协调教与学关系的“过程”,肩负着优化课堂教学目标、方法、媒介等课堂要素关系的重要责任,同时也是高中生物发展落实学生核心素养的关键手段.对此,笔者将基于个人对生物核心素养的认识,以“物质出入细胞的运输方式”为例简述本人对其教学设计优化的见解,以供相关教育工作者参考交流.

1 架构素养情境,导入建构生命观念

直观生动的素养教学情境,能带给学生视听上的直接刺激,立体展现生命现象,导向学生情境中思考认识结构功能,进化适应、物质能量之间的关系,使学生初步认识了解生命现象的基本内涵,掌握生命现象的规律特征,继而逐步建构个人的生命观念体系,学会利用生命观念解释所遇到的各种生命现象、生命变化[1].对此,教师教学设计的第一步,不妨利用立体成像技术、虚拟现实技术等现代科学技术,播放与生命现象相关的微课、短视频、音频等,建构多感官刺激的生动教学情境,尽可能还原各种生命现象发生的最真实情况,使学生在情境中具体感受生命现象的奥妙、内涵及本质,体会认识研究生命现象手段的特点,并掌握其具体运用方法,实现个人生命观念的逐步发展建构.

以“物质出入细胞的运输方式”情境导入设计优化为例,教师可先借助虚拟现实技术立体展示“流动镶嵌模型理论下的细胞膜建构”,让学生根据教师展示的立体虚拟模型,分析细胞膜的建构特点特征及其与细胞膜的选择透过性生理功能的联系,这时学生就会在教师所建构的虚拟情境中思考分析“细胞膜功能结构特征对不同物质的跨膜运输的影响”.然后教师再利用电教多媒体技术播放视频“物质分别在流动镶嵌模型以及人工合成脂双层模型建构中运输的方式”,引导学生进一步比较二者在物质运输上所存在的区别,使学生潜意识中强调结构与功能相适配的思想,激发学生进一步深入探究思考的兴趣.最后,教师则需要再次利用电教多媒体技术播放视频“人工合成的脂双层无法透过葡萄糖,而葡萄糖却能不断地被人血中的红细胞吸收”,促使学生进一步深入思考细胞膜架构对其功能的影响,并在多次对比情境中引导学生逆向分析二者膜结构所存在的区别.这样,学生就能在逐步深入导学情境中,深刻认识“架构与功能相适配”的思想,明白细胞膜的特殊结构对其物质吸收产生最为直接的影响.而教师也通过素养情境建构,达到了切实发展学生结构与功能的生命观念素养目的.

2 探讨问题设置,自主发展科学思维

教学设计优化的第二步,便是翻转师生课堂角色,助力学生自主发展科学思维素养,促使学生主动围绕课堂核心主题发展科学思维,学会使用生物现象事实去分析、推理、研究及论证生物概念知识,解决所遇到的各种生物问题,锻炼强化个人的逻辑思维、逆向思维及分析思维等科学思维能力.同时,探究问题的设置,能密切学生之间的沟通联系,使其相互分享彼此的学习见解心得,指出彼此问题探究的不足缺陷,相互促进共同提升生物科学思维能力.对此,教师可通过探究性问题的设计运用,来为学生创造机会开展自主探究、合作探究学习活动,将生物科学事实转化为与之适配的生物知识内容,论证不同条件因素对生物现象所带来的影响,掌握生物问题辨析处理的技巧方法,发展个人的逻辑思维、推理思维及逆向思维能力[2].

以“物质出入细胞的运输方式”探讨问题设置为例,教师可先举例“丽藻细胞液与池水中离子浓度比”,并提出探讨问题:“为何有些离子能够逆浓度梯度进行跨膜运输?”让学生与身边的同学一同探究分析,联系教材所对应的知识内容发现这是“丽藻细胞主动运输所需离子的结果”.然后教师再提出探讨问题:“同学们,什么类型的物质需要细胞进行主动运输呢?”同时借助多媒体播放“细胞主动运输物质”的例子,为学生归纳总结细胞主动运输物质的特点提供一些参考要素,使学生合作深入探究细胞主动运输物质的种类及特点,掌握主动运输的基本特征.最后教师再提出问题:“载体蛋白数量、物质在细胞液的浓度会对主动运输产生什么影响?”以此来导向学生更进一步分析主动运输的特点特征,逆向分析细胞能逆浓度梯度进行物质运输的原因,学生均纷纷提出个人的观点见解,形成自身的认识看法.而教师则是借助一连串的探究问题设置,实现精准引导学生发展科学思维素养目的.

3 科学探究实验,培养科学探究素养

教学设计优化的第三步,便是设计探究实验,培养学生科学探究素养.实验活动设计能传授学生生物科学探究技巧,帮助学生将科学思维所思通过科学探究方法具现化,并潜移默化提升学生的科学探究意识,使其学会通过观察现象、分析结果、讨论结论等实验探究活动开展来解答内心疑惑,加深生物知识深入程度,养成坚持不断追寻真理的科学探究习惯[3].对此,教师不妨利用师生互动来引导学生参与实验探究,互动导向学生尝试实验验证、分析、探讨生物现象,不同实验条件变化所带来影响以及各种科学实验方法运用的微妙,强化学生科学实验探究的思想意识,以保障学生具备基本的生物科学探究技能.值得注意的是,教师优化实验环节教学设计时,需围绕探究的重点、难点、要点进行侧重性引导,目的旨在将其转化为学生探究能力的亮点优势,提升学生对生物实验探究技能的掌握程度.

以“物质出入细胞的运输方式”探究实验设计为例,教师可设计“植物细胞的质壁分离和复原探究实验”,先互动指导学生尝试制取紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞以及制作其他临时装片,并使用显微镜的低倍镜观察其细胞结构,传授学生制片、观察的实验探究方法技巧,而学生在使用教师所传授的实验探究技能时,可以观察到紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞有一个较大的中央大液泡及原生质层紧贴细胞壁,然后教师再让学生将表皮细胞置于0.3 g/mL蔗糖溶液浸润后所出现的生物现象,这时学生可观察到中央紫色大液泡变小,原生质层与细胞壁分离现象.最后教师让学生将发生质壁分离的表皮细胞置于清水中,再利用显微镜观察其所发生的变化,而学生可观察到发生质壁分离的细胞中央液泡逐渐变大直至恢复正常、原生质层逐渐贴近细胞壁等生物现象.教师需要引导学生对实验现象进行深入探究分析,思考质壁分离产生原因及恢复方法、溶液浓度高低对质壁分离产生的影响等,并运用已掌握的实验探究技能开展相关的探究实验活动,验证内心的猜想.而教师也借此达到了实验探究设计发展学生科学探究素养的目的.

4 生活实践运用,提升社会责任意识

生物教学设计生活实践活动,是教师教学设计优化发展学生社会责任素养、导向学生运用生物知识处理生活问题的主要手段.同时生活实践能帮助学生将生物知识学习与生活实际建构联系,使学生实践检视、反思、升华生物知识掌握程度,尝试、理解并掌握利用生物知识解决生产生活中生物学问题的有效方法,摆脱停滞于生物理论知识学习状态,继而提升个人将生物知识运用服务于生活社会事务的思想意识.对此,教师应推进生活实践板块的教学设计优化工作,结合情境导入、问题探讨以及实验探究学习情况,融合生物教学设计主题,设计开展针对性的生活实践活动,为学生生物知识的运用创造机会,促使其运用生物知识解决生活问题,调动生活经验阅历,丰富生物知识内涵,积累生物知识服务生活的经验技巧,以持续提升学生的生物知识实践能力,达到生活实践教学设计发展学生社会责任意识素养的目的[4].

以“物质出入细胞的运输方式”生活实践设计为例,为进一步提升学生的质壁分离及质壁复原知识的生活实践运用能力,教师可引案例:“某农户在施肥过程中,不小心弄错了施肥用量,导致单位面积农作物的施肥量过多,引起‘烧苗’现象;萝卜条放入盐水中会发生怎么样的变化?再放回清水中又会出现什么样的变化?”要求学生根据自身对“质壁分离、质壁复原”知识概念的了解,尝试向农户提一些意见,帮助其解决烧苗问题;解释日常生活中腌萝卜时“萝卜条”所发生的生物现象,使学生在生活实践的过程中,总结归纳出“质壁分离及质壁复原”知识服务生活的方法规律,掌握其具体运用的技巧.这样,教师就通过生活案例密切了学生生物学习与现实生活的联系,导向学生利用生物知识服务生活实际,最终达到生活实践导向学生社会责任意识发展的目的.

5 结束语

综上所述,以生物核心素养为指向调整高中生物教学设计,既是促进生物教学设计优化、赋能学科育人的重要手段,同时也能为学生学科核心素养发展、知识技能提升搭建一个良好的平台,避免生物教学限制影响学生学科素养发展的情况发生.对此,高中生物教师需透彻理解生物核心素养的本质内涵,结合本校生物学科教学设计现状,联系不同层次学生的素养发展概况,通过情境架构、探究问题导学以及实验探究开展等多项活动,导向学生全面均衡提升学科素养,弥补传统教学设计过于注重成绩提升不足,最终达到核心素养导向高中生物科学优化课堂教学设计的目的.