史佳麗

摘 要：以“生物膜系統(tǒng)”教學(xué)為例，初探基于科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)在復(fù)習(xí)課中的運(yùn)用，結(jié)合建模與模型、批判性思維、假說-演繹和歸納概括等方法，進(jìn)行重要概念學(xué)習(xí)的同時(shí)，培養(yǎng)和提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：大單元;科學(xué)素養(yǎng);生物膜系統(tǒng)

“核心素養(yǎng)—課程標(biāo)準(zhǔn)—單元設(shè)計(jì)—學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)”是基于核心素養(yǎng)的教育活動(dòng)基本鏈環(huán)，單元設(shè)計(jì)處于關(guān)鍵的地位。教學(xué)中的“單元”是基于一定的目標(biāo)與主題所構(gòu)成的教材與經(jīng)驗(yàn)的模塊或單位。[1]教師打破教材框架，通過分析核心素養(yǎng)、解讀課程標(biāo)準(zhǔn)、建構(gòu)主題、篩選資源、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)路徑，構(gòu)建“大單元”，讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)的探尋、思維的運(yùn)用、勇于創(chuàng)新，從而達(dá)成生物學(xué)科核心素養(yǎng)?，F(xiàn)以“生物膜”為例，探討基于科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的大單元教學(xué)設(shè)計(jì)在高中生物復(fù)習(xí)課中運(yùn)用。

1.大單元教學(xué)分析

《分子與細(xì)胞》模塊包括細(xì)胞的分子組成、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的代謝、細(xì)胞的增殖以及細(xì)胞的分化、衰老和死亡等內(nèi)容。[2]這些內(nèi)容聚焦了兩個(gè)大概念：細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位，和細(xì)胞的生存需要能和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖。（見表1）

2.1.2舉例說明有些物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，不要額外提供能量;有些物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，需要能量和載體蛋白

正文部分;

欄目——思考·討論;

欄目——探究·實(shí)踐。

自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散 正文部分;

配圖（示意圖及模式圖）;

課后欄目——生物科學(xué)史話。

主動(dòng)運(yùn)輸 正文部分;

配圖（示意圖）。

胞吞與胞吐 2.1.3舉例說明大分子物質(zhì)可以通過胞吞、胞吐進(jìn)出細(xì)胞 正文部分;

配圖（示意圖）。

有氧呼吸 2.2.4說明生物通過細(xì)胞呼吸將儲(chǔ)存在有機(jī)分子中的能量轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)可以利用的能量 正文部分;

配圖（電鏡照片）。

葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用 2.2.3說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛脱鯕獾倪^程中，轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存為糖分子中的化學(xué)能 正文部分;

欄目——思考·討論。

動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂 2.3.1描述細(xì)胞通過不同的方式進(jìn)行分裂，其中有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細(xì)胞中的一致性 正文部分;

配圖（模式圖及電鏡圖）。

無絲分裂 小字部分;

配圖（示意圖）。

細(xì)胞衰老

（特征及自由基學(xué)說） 2.3.3描述在正常情況下，細(xì)胞衰老和死亡是一種自然的生理過程 正文部分;

示意圖（示意圖）。

本大單元教學(xué)是建立在生物膜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平以及分子水平認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)，即生命活動(dòng)的運(yùn)行是物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，是結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷生長、增殖、分化衰老凋亡等生命歷程。進(jìn)一步認(rèn)同細(xì)胞是生命系統(tǒng)最基本的單位，相對(duì)獨(dú)立更是整體的一部分，各結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復(fù)雜的生命活動(dòng)并保持穩(wěn)態(tài)。

2.大單元教學(xué)目標(biāo)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂如下教學(xué)目標(biāo)：（1）通過對(duì)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的科學(xué)史再認(rèn)知，讓學(xué)生基于生物學(xué)事實(shí)，運(yùn)用歸納與概括和批判性思維等方法，闡釋生物膜結(jié)構(gòu);（2）建構(gòu)生物膜系統(tǒng)的組成，解釋組成生物膜的分子是相關(guān)生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，闡明細(xì)胞各結(jié)構(gòu)通過分工與合作，形成協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，達(dá)成“結(jié)構(gòu)與功能觀”的內(nèi)化;（3）通過“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸”、“光合作用”和“呼吸作用”實(shí)例，說明物質(zhì)和能量的變化依賴于生物膜的特性，達(dá)成“結(jié)構(gòu)與功能觀”的深化和“物質(zhì)與能量觀”的內(nèi)化。

3.大單元教學(xué)過程

“生物膜”的大單元教學(xué)，設(shè)計(jì)了“生物膜的結(jié)構(gòu)”、“生物膜的聯(lián)系”和“生物膜的功能”3課時(shí)的教學(xué)安排，按以下框架有序重組復(fù)習(xí)課的教學(xué)內(nèi)容和順序。

3.1通過對(duì)科學(xué)史的探索，建構(gòu)模型

情境：科學(xué)家對(duì)生物膜成分的探索：1895年歐文頓的通透性實(shí)驗(yàn)、1925年戈特和格倫德爾的脂質(zhì)排列推論、1935年丹尼利和戴維森的表面張力研究、1959年羅伯特森的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)電鏡照片、1970年熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。

任務(wù)1：回顧課本經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過科學(xué)史的層層探索，認(rèn)同生物膜由物質(zhì)構(gòu)成，具有精密的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

任務(wù)2：借助對(duì)“磷脂分子的特性”的認(rèn)識(shí)，和“電鏡蝕刻技術(shù)”支持，建構(gòu)“在水中形成的磷脂雙分子層”模型，并解釋蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層上的分布，完成“流動(dòng)鑲嵌模型”的建構(gòu)。

設(shè)計(jì)意圖：通過“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的探索過程”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生充分感悟“提出假說”這一科學(xué)方法的作用，認(rèn)同其他學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)手段的支持，使得科學(xué)理論在不斷修正過程中建立和完善。

3.2建立思維導(dǎo)圖，零散知識(shí)系統(tǒng)化

情境：豚鼠胰腺胰泡細(xì)胞分泌蛋白的研究實(shí)驗(yàn)

任務(wù)1：借助假說-演繹法完成對(duì)“分泌蛋白的合成與運(yùn)輸”的研究，在了解“同位素標(biāo)記法”科學(xué)方法運(yùn)用的同時(shí)，使學(xué)生形成細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)之間既有分工又有合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)的認(rèn)識(shí)。

任務(wù)2：圖例分析內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜、核膜的聯(lián)系，明確生物膜之間的直接聯(lián)系，膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為核糖體提供了附著位點(diǎn)，并完成對(duì)各細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和思維導(dǎo)圖的繪制。

設(shè)計(jì)意圖：通過“構(gòu)建生物膜系統(tǒng)概念”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生借助思維導(dǎo)圖，將細(xì)胞結(jié)構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化，構(gòu)建“生物膜系統(tǒng)”的概念，從細(xì)胞器的分工合作聯(lián)想到自身，類比闡釋在一個(gè)集體中，每個(gè)人都各司其職同時(shí)有相互配合的重要性。

3.3深度學(xué)習(xí)，綜合分析將概念歸納概括

情境：血糖調(diào)節(jié)實(shí)例

任務(wù)1：回顧“分泌蛋白的合成與運(yùn)輸”，學(xué)生能舉例說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式和特點(diǎn)。

任務(wù)2：明確細(xì)胞膜的功能：細(xì)胞的邊界、控制物質(zhì)的進(jìn)出和細(xì)胞間的信息交流，延伸到細(xì)胞器膜和核膜是相應(yīng)結(jié)構(gòu)的邊界，繼而歸納概括生物膜有利于保護(hù)其內(nèi)部的穩(wěn)定，和相關(guān)生化反應(yīng)的有序進(jìn)行。

任務(wù)3：復(fù)習(xí)光合作用和呼吸作用的各環(huán)節(jié)，舉例說明生物膜與能量轉(zhuǎn)化有關(guān)，進(jìn)一步理解生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，成為結(jié)構(gòu)與功能觀的系統(tǒng)性實(shí)例。

設(shè)計(jì)意圖：通過不同實(shí)例的綜合分析，從具體實(shí)例概括歸納，學(xué)生能闡明生物膜系統(tǒng)的三大功能，認(rèn)同細(xì)胞個(gè)部分在結(jié)構(gòu)和功能上的密切聯(lián)系，使細(xì)胞成為一個(gè)有機(jī)的整體——基本的生命系統(tǒng)，而生命系統(tǒng)的維持靠三個(gè)流：物質(zhì)流、能量流和信息流。

4.大單元教學(xué)反思

構(gòu)建大單元進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒄n程目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體課時(shí)教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，便于對(duì)知識(shí)進(jìn)行整體把握，從細(xì)節(jié)入手到系統(tǒng)性的構(gòu)建。物理建模用活動(dòng)深化生物膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，綜合分析、剖析和歸納各種生物膜的要點(diǎn)，邏輯推理由表及里地理解生物膜系統(tǒng)的組成和功能，完成細(xì)胞這一最基本的生命系統(tǒng)的兩大概念的整合。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘啟泉，崔允漷.核心素養(yǎng)研究[M].華東師范大學(xué)出版社，2018：13.

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