基于深度學習培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的高中生物教學設計

張祥

摘要 以“細胞中的糖類和脂質”一節(jié)教學設計為例，依據新課標要求，采用觀察比較、模型建構、實驗探究、創(chuàng)設認知沖突、自主學習、交流研討等多種教學方式，引導學生開展深度學習，培養(yǎng)學生的生命觀念和科學思維等學科核心素養(yǎng)。

關鍵詞 深度學習 核心素養(yǎng) 教學設計

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

文件編號：1003-7586（2020）08-0033-03

如何有效地促進學生的學習？如何在課堂中有效地落實新課程標準的要求，并最終發(fā)展學生的生物學學科核心素養(yǎng)？教師需要在課堂中轉變教與學的方式，靈活采用多種方式為學生開展深度學習創(chuàng)設情境、提供條件、搭建支架，讓學生在積極參與及親身體驗中習得知識、培養(yǎng)能力、發(fā)展素養(yǎng)。

1教材分析與設計思路

“細胞中的糖類和脂質”是人教版高中生物學教材《必修1·分子與細胞》第二章第四節(jié)內容，主要介紹了糖類的元素組成、種類和功能以及脂質的種類和功能。本節(jié)內容是在學生學習了蛋白質和核酸兩種生物有機大分子的基礎上，進一步了解細胞中有機物的種類及組成。糖類的結構與功能是本節(jié)課的教學重點。通過糖類和脂質結構的深度理解認同生物大分子是以碳鏈為骨架的，碳元素是生命的核心元素是教學難點，不能通過簡單的教師講授來傳遞這一核心概念。

學生在初中和日常生活實際中對糖類和脂質的部分內容有所了解，但這種認識是膚淺且不完整，并且高一學生缺乏相關的有機化學知識。教師從學生熟悉的糖尿病這一生活實例引入，以糖尿病人的合理飲食研究為主線，依據新課程標準的基本理念，采用觀察比較、模型建構、實驗探究、創(chuàng)設認知沖突、自主學習、交流研討等多種教學方式，把模型建構和實驗論證引入課堂教學，合理重構教材內容，豐富教學資源，讓學生在動手與動腦相結合的過程中實施深度學習，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。

2教學目的

（1）通過觀察、分析、比較能概述糖類的種類及結構層次，總結糖類的特點，認同糖類既是細胞結構的重要組成成分，又是生命活動的主要能源物質。

（2）通過模型建構理解多糖的空間結構，說明生物大分子是以碳鏈為骨架的，建立結構與功能相適應的生命觀念。

（3）學會通過對照實驗來鑒定生活中常見食材中是否含有可溶性還原糖、淀粉及脂肪，在實踐操作、交流討論、科學論證中培養(yǎng)學生科學探究及科學思維的能力。

（4）通過自主學習能舉例說出不同種類的脂質對維持細胞結構和功能的重要作用。

（5）以糖尿病為例，關注人類飲食健康，形成科學健康的飲食習慣和生活方式。

3教學過程

3.1創(chuàng)設真實情境，激發(fā)學生學習興趣

教師上課前兩分鐘開始播放一個有關糖尿病的短視頻，主要介紹糖尿病的發(fā)病機理、發(fā)病癥狀及發(fā)病率等，說明糖尿病已經成為現代人們生活中的一種常見病，目的是讓學生對糖尿病先有一個直觀的了解。然后，教師引入課題：我們知道糖是人們生命活動不可缺少的一種營養(yǎng)物質，因為它可以為生命活動提供能量。但從剛才的視頻可以知道，長期存在高血糖，會導致糖尿病發(fā)生，危害很大，因此日常膳食中就應該要控制糖類的攝入。隨后，教師展示一些常見的食物（面食類、動物內臟類、粗糧類、蔬菜類等）讓學生一起找一找它們中都含有哪些糖類。

設計意圖：對學生身邊親朋好友中發(fā)病率較高的糖尿病的介紹可以引起學生對健康飲食的興趣，知道平時的各種食物中均含有不同種類的糖。糖類是生命活動不可缺少的，但又不能過量攝入，激發(fā)了學生對糖類知識進一步學習的渴望。

3.2搭建多重支架，引導學生自主建構概念

3.2.1活動1：在觀察比較中辨識糖的種類

教師首先展示A組糖類（包括核糖、脫氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等單糖）的結構示意圖及相應的分子式，要求學生獨立觀察比較后回答以下問題：從分子結構上看，糖的元素組成是什么？從構成糖的分子數目上看，它們屬于什么糖？從碳原子的數目看，它們又可分為哪兩種糖？隨后，教師展示B組糖類（包括麥芽糖、蔗糖和乳糖等二糖）的結構示意圖及相應的分子式，要求學生獨立觀察比較后回答以下問題：從構成糖的分子數目看，它們屬于什么糖？從各自的分子結構看，一分子的麥芽糖、蔗糖及乳糖分別由哪兩種A組的糖構成？這部分內容相對簡單，主要培養(yǎng)學生獨立自主學習的習慣和能力。

3.2.2活動2：在模型建構中深度認知多糖的結構

同樣的單糖構成的多糖結構各異，教師不能直接告知學生讓學生在頭腦中憑空想象，教師主要通過安排學生的分組活動，使學生在動手建構模型的過程中加深理解。教師給每個小組分發(fā)8～10個單糖中的葡萄糖模型（其中表明碳原子的位置），讓各個小組嘗試合作建構多糖的部分結構模型。模型完成后，要求每個小組選派兩名學生上前來展示各自的模型。

對照不同小組展示的模型，教師引導學生分析：①以每一個葡萄糖為例可以看出，每個單糖都是以哪一種原子為骨架的？從不同小組建構的長鏈看，單糖構成的多糖也是以什么為骨架的？②各組展示的不同多糖模型是否一樣？數目是否相同？鏈接方式是否相同？最終形成的各組的結構是否相同？說明了什么問題？最后，再讓學生比較教材上淀粉、糖原和纖維素結構的區(qū)別。這樣的教學設計可促進學生對理解多糖的結構多樣性，為理解結構多樣性決定功能多樣性打下基礎。

3.2.3活動3：在交流思辨中明晰糖類的功能

當學生深度理解了多糖結構多樣性的原因后，教師通過展示教材中三種多糖的結構，引導學生思考：淀粉、糖原和纖維素都是由葡萄糖構成的，為什么它們的功能有很大的差異呢？學生從剛才建構的模型多樣性角度思考，通過討論、辨析，很容易明晰是因為多糖結構的不同導致了功能的不同，有利于建立結構與功能相一致的生命觀念。

設計意圖：引導學生在課堂中發(fā)生深度學習，教師應該采用多元化的學習方式，簡單的內容由教師提供資料讓學生自主獨立學習，重要概念的理解應該讓學生通過親身體驗的方式來感知概念的形成過程。學生通過自主觀察、模型建構、交流討論，在逐步深入中形成科學的思維方式及相應的生命觀念。

3.3設置分組實驗，引導學生合作探究

在與學生一起學習了多種糖類的結構和功能后，教師可以拋出一個問題：我們都知道糖尿病人要限制糖類的攝入，但很多時候人們僅僅根據口感來判斷食物中是否含糖。于是有糖友認為：在日常膳食中，不甜的食物和超市無糖專柜食品中就沒有糖，可以放心吃，這是真的嗎？

活動4：在實驗論證中糾正錯誤認知。

在學生產生疑惑時教師利用事先準備的實驗器材和相應的食物或食品讓學生通過親自操作來鑒定它們中是否含有還原糖和淀粉。教師給學生提供的白蘿卜、花生、山藥、鮮牛奶以及無糖專柜購買的無糖藕粉等食物或食品。在實驗鑒定過程中，學生先閱讀實驗報告單上內容，了解實驗操作流程，小組內分工合作，自主選擇2或3種材料進行實驗，并在黑板表格中展示實驗結果。在學生實驗過程中，教師一定要不斷巡視，及時糾正學生實驗中的不當行為。同時，教師提出問題引導學生思考：①能否僅根據口感判斷食品中是否有糖？②“無糖”專柜食品是否真的不含糖？③糖尿病人能否多吃富含淀粉的食物？當學生通過實驗發(fā)現超市無糖專柜購買的無糖藕粉中含有大量的淀粉時，教師可以適當解釋無糖食品并不是不含糖，而是不另外添加糖類。教師要使學生在自主探究中進一步理解概念，引導學生關心日常生活中與生物學相關的事件，通過實踐糾正平時的一些錯誤認知，激發(fā)學生的學習興趣。

教師繼續(xù)引導學生觀察比較各組的實驗鑒定結果。學生會發(fā)現花生種子中幾乎即不含還原糖，也不含淀粉。這時，教師提出問題：像花生種子這樣的堅果類食品糖尿病人是否就可以多攝入呢？學生一時陷入困惑，教師及時展示一則資料：日本一個研究小組在新一期《發(fā)展細胞》上報告說，過多攝取高脂肪食物易使“分子馬達”KIF12這種蛋白質失去功能，從而使分泌胰島素的胰腺細胞中，負責調整細胞內反應的細胞器功能受損，導致患上糖尿病。學生從資料中提取有效信息：過多攝取高脂肪食物也會使人患上糖尿病。教師提出問題：那么，花生種子中是否含有大量脂肪呢？各小組利用教師提供的花生種子制作切片，染色后觀察。教師利用希沃授課助手平臺將學生在顯微鏡下觀察到的圖片直接拍照上傳到白板上，使學生直觀地觀察到花生種子中是含有大量的脂肪顆粒的。

設計意圖：通過小組合作完成實驗培養(yǎng)學生的動手操作能力和動腦思考問題意識;通過生活中常見食物或食材及超市無糖專柜購買的無糖藕粉中可溶性還原糖和淀粉的鑒定以及花生種子中脂肪的鑒定培養(yǎng)了學生的論證意識。讓學生明白不甜的食物不一定不含糖，廣告中寫的無糖食品并非不含糖，糖尿病人不僅含糖高的食物不能多吃，脂肪含量高的食物也不能多吃。這一過程不僅培養(yǎng)了學生科學探究的意識，而且發(fā)展了學生面對現實問題的科學思維方式，更重要的增強了學生的健康意識和社會責任意識。部分學生當場表示自己課后還要再拓展做一些常見食物的鑒定實驗，然后告訴患有糖尿病或高血糖的家人注意飲食?；谡撟C開展實驗的深度實踐學習不僅發(fā)展了學生動手動腦的意識與能力，更培養(yǎng)了學生的科學探究與科學思維等學科核心素養(yǎng)。

3.4提供相關資料，放手學生自主學習

活動5：在閱讀歸納中分析比較。

教師提出問題：除了脂肪外，生物組織細胞中的脂質還有哪些呢？分別都有哪些功能？并組織學生自主閱讀人教版教科書及教師提供的相關資料，然后完成學案上有關脂質的元素組成、種類及功能的連線題，讓學生知道脂質種類和功能的多樣性。同時，教師提出思考問題：生物體內，為什么說糖類是主要的能源物質，而脂肪是良好的儲能物質？教師可以出示一個脂肪與糖的分子式及結構示意圖，讓學生進行分析比較它們中碳氫氧三種元素含量的不同從而得出結論。

設計意圖：在任務驅動下的自主學習過程中，教師培養(yǎng)學生的分析與比較、歸納與概括的能力，讓學生對糖類和脂質這兩種能源物質的內涵有更深刻的理解，從而培養(yǎng)學生科學思維的方法與習慣。

3.5引導學生討論，形成健康飲食共識

教師引導學生分小組以概念圖的形式對本節(jié)課的內容進行總結和歸納，要求各小組根據所學的相關內容，針對糖尿病人的飲食提出各個小組的建議與想法，然后派代表在班級內進行交流。教師對學生所提出的建議進行匯總與點評，并展示?？漆t(yī)生對糖尿病人日常飲食的建議，引導學生形成科學的飲食習慣。

設計意圖：教師引導學生關注生活、關注健康、關注科學，促進學生將所學知識與實踐和生活相結合，以期達到在學習生物學知識、應用生物學知識的過程中培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)的課程目標。

4教學反思

本節(jié)課以糖尿病人的飲食研究為主線，基于學生的生活和認知邏輯，采用觀察比較、模型建構、實驗探究、創(chuàng)設認知沖突、自主學習、交流研討等方式，充分發(fā)揮學生學習的積極性和自主性，對引導學生開展深度學習培養(yǎng)科學思維、動手能力、實踐論證以及生命觀念，養(yǎng)成科學健康飲食的意識都有積極的作用?？傊?，整個教學過程指向核心概念的建構，同時呼應生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學生轉變傳統(tǒng)做法中被動接受式的機械學習為積極主動式的探究合作學習，從而在知識學習中不斷的發(fā)展自我、完善自我，整個教學過程充分體現了“學為中心”的教學理念。