核心素養(yǎng)背景下基于粘土模型的生物教學(xué)例談

林桂霞

【摘要】在生物學(xué)核心素養(yǎng)背景下，教師可以在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)夭捎米灾频奈锢砟Ｐ?，科學(xué)合理地安排教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生自主探求知識的能力，讓學(xué)生從單純接收知識到探索知識轉(zhuǎn)變，獲取更好的教學(xué)效果?；诔p粘土的諸多優(yōu)點，本文通過《細(xì)胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作》和《生物膜的流動鑲嵌模型》兩個課例，介紹核心素養(yǎng)背景下超輕粘土模型的制作過程、課堂中的應(yīng)用及其教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng);粘土;生物課堂;細(xì)胞器;生物膜

高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，包括生命觀念、科學(xué)探究、理性思維和社會責(zé)任四個要素。因此，教師在教學(xué)中要合理應(yīng)用教學(xué)手段，科學(xué)安排教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生自主探求知識的能力，讓學(xué)生從單純接收知識到探索知識轉(zhuǎn)變，全面提高自身獲取知識和解決實際問題的能力。

當(dāng)前的課堂教學(xué)手段越來越多樣化。課件、視頻、Flash動畫、微課等手段使得生物教學(xué)過程更加生動、豐富。然而，雖然在課件中可以用相關(guān)的圖片和動畫呈現(xiàn)出我們所要講解的內(nèi)容，但對于學(xué)生而言，有些知識點感受起來還不夠具體、真實，留下的印象也不夠深刻。因此，在生物課堂教學(xué)中，我們還可以適當(dāng)?shù)夭捎米灾频奈锢砟Ｐ?，獲取更好的教學(xué)效果。

一、物理模型的適用知識點及材料選擇

高中生物可以采用物理模型進行教學(xué)的知識點很多，例如，細(xì)胞器、細(xì)胞核和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，以及DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、有絲分裂和減數(shù)分裂中染色體的行為變化、噬菌體的結(jié)構(gòu)等，都可以通過物理模型呈現(xiàn)?？梢杂脕碇谱魑锢砟Ｐ偷牟牧弦哺魇礁鳂?、不拘一格，如橡皮泥、超輕粘土、卡紙、泡沫、乒乓球、塑料袋、豆類、廢棄金屬等等。在諸多材料中，由于超輕粘土具有可塑性強、色彩豐富、干后輕便易于運輸、模型儲存期長、價格便宜等優(yōu)點，因此，在物理模型的制作中應(yīng)用廣泛。

二、課例分析

基于超輕粘土的諸多優(yōu)點，本文將重點介紹粘土模型的制作和應(yīng)用。模型制作上，教師要有巧妙的心思和較強的動手能力。課堂應(yīng)用中，教師要合理設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，例如，在課堂中設(shè)置小組合作探究，在活動中充分發(fā)揮模型的作用，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

本文將通過以下兩個課例，介紹核心素養(yǎng)背景下超輕粘土模型的制作過程、課堂上的應(yīng)用及其教學(xué)效果。

（一）人教版高中生物必修一《細(xì)胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作》

1.制作過程

線粒體（圖1）和葉綠體（圖2）的制作方法相似，由于它們都是雙層膜結(jié)構(gòu)，所以要準(zhǔn)備好不同顏色的粘土，將兩層膜區(qū)分出來。不同顏色的粘土也可以通過混合，產(chǎn)生其他的顏色。

制作線粒體時，先用一種顏色捏好橢形或棒狀的外膜，用吹風(fēng)筒定型。再用另一種顏色捏出內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴的形狀，同樣用吹風(fēng)筒將捏好的內(nèi)側(cè)定型，可以避免內(nèi)膜的嵴在接下來的放置過程中由于不小心輕微擠壓而相互粘連。接著再將內(nèi)膜置入外膜中，利用內(nèi)膜外側(cè)的粘性與外膜粘合，最后用吹風(fēng)筒再次定型，避免后續(xù)放置過程中粘土模型受重力作用變塌，影響整體效果。

葉綠體一般用綠色的粘土制作，可用三種不同顏色的粘土區(qū)分外膜、內(nèi)膜和類囊體，基粒類囊體堆疊成基粒，基粒之間用條狀的粘土連接起來，代表基粒間網(wǎng)管狀或扁平狀的基質(zhì)類囊體。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（圖3）、高爾基體（圖4）和核糖體的制作過程非常簡單，具體可參考圖3和圖4。液泡和溶酶體是無膜的泡狀結(jié)構(gòu)，可以用透明塑料袋或氣泡膜代替。為了體現(xiàn)中心體（圖5）無膜結(jié)構(gòu)，可以用牙簽作為主要材料，制作出中心粒九條微管圍起來的中空結(jié)構(gòu)。還可以用廢棄的硬紙板制作出植物細(xì)胞的細(xì)胞壁（圖6），盛放各種細(xì)胞器和細(xì)胞核，方便各個小組領(lǐng)取，內(nèi)置帶顏色的紙板作為細(xì)胞膜，中心體單獨放置，保證模型的科學(xué)性。

為了讓更多的學(xué)生參與到課堂的探究活動中，課前需要制作多組相同的模型，因此，工序較多，教師可以在課前挑選幾位學(xué)生一起參與模型的制作。

2.核心素養(yǎng)背景下該模型在課堂中的應(yīng)用

教師可以在導(dǎo)入細(xì)胞器的概念后，以小組為單位進行合作探究。小組內(nèi)的成員分工合作，仔細(xì)觀察領(lǐng)取到的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合課本，討論各種細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，并嘗試著繪出簡圖。討論結(jié)束后，可以請八位小組代表上臺進行細(xì)胞器的角色扮演，或者在臺下分別匯報這些細(xì)胞器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。每一個細(xì)胞器匯報結(jié)束后教師都要仔細(xì)聆聽并當(dāng)場作出評價，適當(dāng)?shù)剡M行知識補充。

3.教學(xué)效果

課堂中通過模型觀察和小組討論，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動探求知識的積極性。細(xì)胞器不再是抽象的，而是具體的、直觀的，各種細(xì)胞器的形態(tài)和結(jié)構(gòu)之間的異同也深深印在學(xué)生的腦海里。同時，枯燥的知識也在活躍的氣氛中變得有趣起來。在這個觀察粘土模型的合作探究活動中，學(xué)生逐步建立了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，也在活動中培養(yǎng)了他們的科學(xué)探究能力和理性思維。

（二）人教版高中生物必修一《生物膜的流動鑲嵌模型》

1.制作過程

如圖7，磷脂分子的頭部用粘土制作，尾部可以用軟鋼絲、電線或牙簽制作。蛋白質(zhì)分子用對比鮮明的另一種顏色的粘土捏制而成，分成三種大小的規(guī)格，方便學(xué)生區(qū)分蛋白質(zhì)“鑲在、嵌入和貫穿”在膜中的三種情況。糖類用另一種顏色的粘土，由軟鋼絲或牙簽串聯(lián)而成。將圖7中多個磷脂分子、三種蛋白質(zhì)分子和糖分子裝入透明袋中，每小組分發(fā)一份。袋中可放入一面印有“空氣-水界面”，一面印有“細(xì)胞膜”的A4紙。

2.核心素養(yǎng)背景下該模型在課堂中的應(yīng)用

本節(jié)課的主要內(nèi)容是通過對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索過程，引出生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在這節(jié)課里，我們可以通過自制的粘土模型幫助學(xué)生理解和參與到探索過程中。例如，學(xué)生在推導(dǎo)出細(xì)胞膜的成分之后，教師可以提出疑問：“根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，它們在空氣-水界面上是如何排布的？”學(xué)生進行小組討論，并嘗試將磷脂分子在卡紙上排布出來（圖8），就可以得出結(jié)論：“磷脂分子親水的頭部朝下與水面接觸，而疏水的尾部朝上暴露在空氣中。”接著教師再提出疑問：“在細(xì)胞膜中，磷脂分子又是如何排布的呢？”學(xué)生通過小組討論和分析，并在卡紙上嘗試多種排布方式后（如圖9），最終得出結(jié)論：“由于細(xì)胞膜內(nèi)外都是水環(huán)境，所以細(xì)胞膜中磷脂分子是兩層的，其中這兩層磷脂分子的親水頭部分別與膜內(nèi)外的水環(huán)境接觸，而兩層磷脂分子的疏水尾部則尾尾相對，藏在膜的中間?！苯酉聛碓俪尸F(xiàn) 1925 年兩位荷蘭科學(xué)家的實驗結(jié)果，證明學(xué)生的猜想。之后通過其他科學(xué)家的實驗，推測出蛋白質(zhì)的分布位置。最后由學(xué)生利用圖7中的所有材料，在小組內(nèi)討論、排布出細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的平面模型（如圖10）并嘗試畫出簡圖。平面模型構(gòu)建后可以進行小組匯報，請一些小組代表在投影下展示出他們的作品。教師評價后可以展示出自己構(gòu)建的平面模型（圖10）和立體模型（圖11），從而引出生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

3.教學(xué)效果

通過對粘土模型的動態(tài)操作，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下一步步推測出膜的結(jié)構(gòu)，于是就將枯燥的科學(xué)史轉(zhuǎn)化為自己探求知識的過程，這對學(xué)生而言是非常有成就感的。在探求知識的過程中，學(xué)生也提高了他們的合作交流能力、類比推理能力和科學(xué)探究能力，逐步構(gòu)建起“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的生命觀念。

三、結(jié)語

在生物課堂中使用自制的物理模型進行教學(xué)，教師首先要深入研究教材、分析學(xué)情，根據(jù)實際教學(xué)情況科學(xué)地選擇材料、制作教具，在制作過程中，也可以讓學(xué)生參與進來，鼓勵學(xué)生開動腦筋，發(fā)揮創(chuàng)造力，提高他們的動手能力和合作交流能力。在眾多材料中，超輕粘土憑借其自身的諸多優(yōu)點，在物理模型制作過程中應(yīng)用廣泛。在教學(xué)中使用自制的粘土模型，能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和課堂參與度。為了提高學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，教師不應(yīng)該只是在課堂上將模型簡單展示出來，而是要在具體的教學(xué)過程中，合理、緊湊地安排學(xué)生的合作探究活動，讓學(xué)生在模型的構(gòu)建、觀察和使用中，理解所學(xué)的生命觀念，培養(yǎng)解決實際問題的思維、能力和社會責(zé)任感。

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