基于深度學(xué)習(xí)的高中生物教學(xué)設(shè)計獲獎科研報告

基于深度學(xué)習(xí)的高中生物教學(xué)設(shè)計獲獎科研報告摘

要：從表層學(xué)習(xí)到深度學(xué)習(xí)，從被動學(xué)習(xí)到能動學(xué)習(xí)，關(guān)鍵取決于問題的產(chǎn)生與驅(qū)動。挖掘教材內(nèi)容，堅持學(xué)生立場，設(shè)計核心問題和系列問題來驅(qū)動相關(guān)學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);核心問題;關(guān)鍵能力

深度學(xué)習(xí)是相對淺層學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方式，是將學(xué)習(xí)者置身于真實、復(fù)雜且有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)情境中，主動地、批判地運用多樣化的學(xué)習(xí)策略來深度加工知識信息，使原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)能有效地遷移到新的情境中，解決新問題，發(fā)展學(xué)科能力。基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)設(shè)計，就是以問題為核心，以自主探究為主要方式，以解決問題為目標(biāo)，讓學(xué)生置身于復(fù)雜而有意義的問題情境中，通過個人和小組開展討論、探究、表達等學(xué)習(xí)活動，解決生物學(xué)科問題，發(fā)展學(xué)科關(guān)鍵能力。本文以“細(xì)胞膜控制細(xì)胞與周圍環(huán)境的聯(lián)系”一節(jié)為例，通過設(shè)計核心問題和問題系列，將科學(xué)探究、模型建構(gòu)、科學(xué)史話等內(nèi)容有機地結(jié)合起來，從而促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)設(shè)計

核心問題一、探索細(xì)胞膜的選擇透過性

活動：提前一天讓學(xué)生做“活動—通過模擬實驗探究膜的透過性”，將全班同學(xué)分成12個活動小組，其中六個活動小組完成教材中的A組實驗，并拍下加入碘—碘化鉀溶液后實驗裝置的照片;另外六個活動小組完成教材中的B組實驗（部分）。在課堂上取靜止12小時后的B組透析袋外的蒸餾水2ml放入試管中，再加入2ml本尼迪特試劑，并水浴加熱2—3min，觀察實驗現(xiàn)象。

問題1.A組加入碘—碘化鉀溶液后，燒杯內(nèi)蒸餾水呈現(xiàn)什么顏色？靜止12小時后，顏色又如何？原因是什么？

問題2.靜止12小時后，A組透析袋內(nèi)淀粉溶液的顏色有何變化？A組實驗結(jié)果說明了什么？

問題3.靜止12小時后，B組透析袋外的蒸餾水加本尼迪特試劑檢測到的現(xiàn)象是什么？B組實驗結(jié)果說明了什么？

問題4.細(xì)胞膜是細(xì)胞的邊界，將細(xì)胞內(nèi)與外界環(huán)境分開，是外界物質(zhì)進入細(xì)胞的屏障。根據(jù)模擬實驗推測細(xì)胞膜對物質(zhì)的進出具有什么特性？

設(shè)計意圖：通過與他人合作完成模擬實驗探究膜的透過性，并如實記錄實驗結(jié)果，在特定生物學(xué)現(xiàn)象進行分析、討論和交流中，了解科學(xué)探究的基本方法。

核心問題二、探索細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)

問題1.細(xì)胞膜的組成成分是什么呢？

資料1.1895年歐文頓（E.Overton）用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。據(jù)此，你能作出怎樣的推測？

資料2.科學(xué)家將哺乳動物的紅細(xì)胞的細(xì)胞膜分離出來，然后用蛋白酶處理（已知蛋白酶能專一性的催化蛋白質(zhì)的分解），結(jié)果細(xì)胞膜被破壞。據(jù)此，你能得出什么結(jié)論？

問題2.細(xì)胞膜中的磷脂分子是如何排列的？

資料3.1925年兩位荷蘭科學(xué)家戈特（E.Gorter）和格蘭德爾（F.Grendel）用丙酮（一種有機溶劑，可以溶解脂質(zhì)）從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣——水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍。據(jù)此，你能推測細(xì)胞膜中磷脂是如何排列的？

資料4.磷脂分子是一端為含磷酸基團的“頭”部，具有親水性，另一端為兩條長長的脂肪酸鏈形成的“尾”部，具有疏水性。請根據(jù)資料3和4，畫出細(xì)胞膜中磷脂分子的排列模型，并說說你排列的理由。

問題3.蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜中是怎樣分布的？

資料5.20世紀(jì)50年代科學(xué)家采用冰凍蝕刻電子顯微法，將細(xì)胞膜冰凍，然后再用冷刀將其撕裂，升溫后暴露出斷裂面，再對斷裂面進行染色和電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的全部或部分嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層中。

請結(jié)合上述材料，用磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)建細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型。

設(shè)計意圖：提供科學(xué)家所做實驗的資料，讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象推測細(xì)胞膜的組成成分，建構(gòu)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，發(fā)展學(xué)生模型與建模的科學(xué)思維方法。

核心問題三、探索細(xì)胞膜具有流動性

問題1、蛋白質(zhì)和磷脂在細(xì)胞膜中是靜止不動的嗎？

資料5、1970年，費雷和埃迪登，將人和鼠的細(xì)胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料（用綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，用紅色熒光染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)）標(biāo)記后融合，開始時，融合的細(xì)胞一半成綠色，一半成紅色。在37℃下培養(yǎng)40min后，兩種顏色的熒光染料在細(xì)胞膜中都呈均勻分布。這說明什么？

教師補充，通過其他實驗證明細(xì)胞膜中的磷脂分子也是運動的，說明細(xì)胞膜具有一定的流動性，流動性是細(xì)胞膜重要的結(jié)構(gòu)特性。

資料6.1972年，桑格和尼克森總結(jié)了當(dāng)時有關(guān)膜結(jié)構(gòu)模型及各種研究新技術(shù)的成就，提出了生物膜的流動鑲嵌模型，奠定了生物膜結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)。

問題2.生物膜的流動鑲嵌模型的主要論點是什么？學(xué)生根據(jù)自己構(gòu)建的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型，總結(jié)生物膜的流動鑲嵌模型的主要論點.

設(shè)計意圖：提供科學(xué)家所做實驗的資料，讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象推測細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特性，發(fā)展學(xué)生歸納與概括的科學(xué)思維方法。

二、教學(xué)反思

這節(jié)課運用了實驗和模型的方法，以核心問題和系列問題來驅(qū)動相關(guān)學(xué)習(xí)，探究膜的透過性實驗讓學(xué)生直觀地感受到了半透膜的作用，以此類推細(xì)胞膜的功能特性。在探索細(xì)胞膜組成成分、結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)特性