1、中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 收稿日期：2024 年 02 月 04 日 作者简介：张美楠（1991）,女，汉族，河南开封人，硕士学历，研究方向为高中生物教学设计。-144-基于渗透生命观念的高中生物教学设计以“细胞的基本结构”为例 张美楠 深圳市龙岗区东升学校，广东 深圳 518112 摘要：摘要：生命观念是最能体现生物学区别于其他自然学科的核心素养，引导学生建立生命观念，促进其形成科学的自然观和世界观，是广大一线高中生物教师的工作重点。文章以“细胞的基本结构”为例，通过构建物理模型、分析科学发展史、创设真实情境、立足概念总结提炼、开展实践活动等形式，在高中生物教学中渗透结构与功能观
2、、物质和能量观、进化与适应观、稳态与平衡观、系统观、信息观等生命观念。关键词：关键词：高中生物；生命观念；教学设计 中图分类号：中图分类号：G633.91 普通高中生物学课程标准（2017 年版 2020年修订）指出“生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。”1其中，生物学明显区别于其他自然学科的核心素养就是生命观念。生命观念是在掌握生物学知识性概念的基础上升华出的一种观念，为分析、探索、解决生物学问题提供思路和方向，同时也是科学的自然观、世界观形成的基础。因此，一线教师在教学实践中引导学生建立生命观念尤为重要。吴成军提出生命观念除了新课标中指出的结构与功能观、进化与适应
3、观、稳态与平衡观、物质和能量观，还包括生命的系统观、生命的物质观、结构观、生命的信息观等。2文章以“细胞的基本结构”为例，探讨实际教学中渗透以上多种生命观念的教学设计。1 教材和学情分析“细胞的基本结构”是模块 1 中大概念“细胞是生物体结构和生命的基本单位”下的一个重要概念，由必修 1 前 3 章构成。生物学的研究主体是生物，而细胞是生物体结构和功能的基本单位，所以对细胞结构的研究贯穿整个高中生物，是本模块后续研究细胞代谢、增殖、分化、衰老、凋亡等生命活动的基础，也是后续 4 个模块研究的基石。学生在初中学习了细胞的基本结构和功能，有一定的基础，但并不深入。高中将进一步深入探讨构成细胞的化合
4、物的分子结构和功能、细胞膜的结构和功能、各种细胞器的结构与功能以及多种细胞器之间的协作。2 渗透生命观念的教学设计 2.1 构建物理模型培养生命观念（课前）“细胞的基本结构”微观抽象，学生知识性概念形成困难。所以引导学生构建物理模型很有必要，为此，我们科组指导学生制作了以下模型：DNA 和 RNA的平面结构、细胞膜的流动镶嵌模型、植物和动物细胞的结构模型。为提高学生的参与度和积极性，以年级为单位策划手工制作大赛，选出符合科学性且兼具美感的小组作品，并设计优秀作品理念讲解环节。学生们会主动查资料追求作品的科学性，在此过程中学生除了课本上的知识，还能学到很多相关的拓展知识。比如高一（3）班的张同学
5、在展示自己的“DNA 平面结构”作品时，介绍道：“我的模型用牙签、粘土和木板做成。牙签代表化学键；白色小球代表磷酸；黄色的五边形代表脱氧核糖；长方形代表碱基，其中绿色的是 A，蓝色的是 G，红色的是 C，紫色的是 T。根据碱基互补配对原则：A 跟 T 配对，G 跟 C 配对，所以我的作品中都是绿色和紫色的长方形配对，蓝色和红色的长方形配对。而绿色和紫色长方形之间插入 2 个短的牙签，蓝色和红色长方形之间插入 3 个短的牙签，是因为碱基 A 和 T 之间有 2 个氢键、G 和 C 之间有 3个氢键。”张同学不仅掌握了课本知识，还自己查资料知道了碱基互补配对和碱基对之间氢键数量。中文科技期刊数据库
6、（引文版）教育科学-145-通过阅读理解教材和查阅资料，学生增强了自主学习探索能力；通过小组合作，学生增强了协作力；通过作品展示讲解环节，学生增强了演讲表达能力。这种教学模式很好地实现了文件中素质教育的落地。同时，学生亲自设计完成物理模型的设计和制作，生物大分子和细胞的基本结构在其脑中就构建出了生动的形象，学生会深刻的认同生命本质上是物质的，且各种分子和细胞结构是由物质有序构成的。物质观和结构观也就自然的构建形成。2.2 分析科学发展史渗透生命观念（课中）自然科学最大的魅力在于没有边界，是随着科学家持续探索求真的实践活动不断发展变化的，而学习科学史就相当于沿着不同历史时期科学家的足迹复盘科学探
7、索过程，对科学探究方法和科学思维的培养有重要意义，同时也是渗透生命观念的重要途径。笔者以“细胞膜成分和结构的探索”过程为例，分析生命观念的渗透过程。指导学生分小组做出“细胞膜成分和结构的探索过程”报告，该报告要包含重要实验的实验思路和结论，以及学生对该实验设计的评价和改进意见。提示学生参照教材、查阅资料、组内讨论完成。通过该自主学习过程，学生牢固掌握了欧文顿、戈特和格伦德尔、丹尼利和戴维森、罗伯特森、荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验、辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型，并发展了科学思维，形成了生命观。在学生汇报结束后，笔者进行了以下引导：1、欧文顿的实验能体现细胞膜的什么功能？什么决定了这种功能？
8、学生回忆起细胞膜“控制物质进出细胞”的功能，进一步推测是细胞膜由脂质构成的特点决定了脂溶性物质容易通过，也就自然的引出了结构与功能相适应的生命观。2、细胞膜表面的糖蛋白有什么功能？常常作为什么存在？体现了细胞膜的什么功能？学生回忆起细胞膜“进行细胞间的信息交流”的功能，信息交流的过程中接收信号的物质常常是细胞膜外表面的受体，其化学本质是糖蛋白。进一步引出细胞维持正常的生命活动需要与外界进行信息交流，加深学生的信息观。3、引导学生结合细胞膜“将细胞与外界环境隔开”的功能回答：细胞膜的出现在进化上有什么意义？引导学生思考：基于这个功能，细胞膜可以为细胞提供相对稳定的内部环境，成为一个相对独立的系统
9、，这是形成原始生命起源的关键环节，初步渗透进化观。2.3 创设真实情境强化生命观念（课中）素质教育一再强调要回归学生的课堂主体地位，那么如何将课堂还给学生呢？这对一线教师设计和把控课堂的能力是很大的考验。所谓的设计课堂，笔者认为非常重要的环节是创设真实情境，将书本知识转化为对生活现象的解释和生活问题解决方案的探索，如此，就能将被动接受知识转化为主动思考。例如讲到无机盐的作用时，笔者设计一些生活场景引导学生思考。场景 1：为什么还没进入秋天有些植物的叶子就发黄了？这些叶片发黄的植物生长更快还是更慢？为什么？该场景下，学生结合必修 1 教材 22 页叶绿素的结构可以推理出缺镁会影响叶绿素的合成从而
10、使叶片变黄，而叶绿素合成受阻会减弱光合作用使植物生长缓慢。从而很容易得出“无机盐可以参与构成生物体内某些化合物”的概念。顺着该场景进一步引导学生：叶绿素因为缺镁而无法合成正常的结构，推测物质因为有其特定的分子结构才能实现相应的功能，如果结构不完整或是遭到破坏，原本的功能就会受到影响，所以结构与功能是相适应的，从而渗透结构与功能观。场景 2：你一定听过农夫山泉的广告词：“我们不生产水，我们只是大自然的搬运工。天然的弱碱性水，农夫山泉。”那么，天然弱碱性水真的比普通水更养生吗？为什么呢？该场景下，学生会思考为什么广告词强调“弱碱性”，然后可以查资料了解到人体内环境的 pH 在 7.35-7.45
11、之间，属于弱碱性。那么喝普通的水会破坏这种弱碱性的酸碱平衡吗？联想自己喝普通水的时候身体也没有出现病理现象，再结合教材“某些无机盐离子对维持细胞的酸碱平衡非常重要”的描述，学生可以推理出人体内环境的 pH 值和人的体温一样可以通过自身调节维持在一定的范围，所以该广告词缺乏科学性。基于该场景进一步引导学生：人体的体温和pH值能通过一定的自我调节机制维持相对稳定的状态，而这种人体内环境维持相对稳定状态的能力是人体适应外界变化的关键，也是人体血糖和水盐等达到平衡的关键，从而渗透稳态与平衡观。场景 3：你腿抽筋过吗？怎么解决的呢？为什么很多款补钙产品里会加维生素 D？该场景下，学生很容易中文科技期刊数
12、据库（引文版）教育科学-146-就会联想到自己快速增长期的小腿抽搐和补钙经历，并且根据常识即可回答出人体缺钙会引起抽搐，结合教材很容易得出“无机盐可以调节细胞和生物体正常的生命活动”的结论。那么补钙产品加维生素 D 的原因呢？学生则需要查资料得出。问题设置有难度梯度，简单问题引起兴趣，再抛出一个进阶问题，让学生有学到新知的成就感。基于该情境进一步引导学生：我们第一章讲过生命系统的 9 大层次，单独的你的身体属于什么层次呢？你的身体作为一个系统，各组分能按照一定的规律运转。任何一个部位的损伤、一种元素的缺乏或超量摄入都会对该系统的运转造成影响，从而加深学生对第一章系统观的理解。通过对这 3 个真
13、实情境的思考，学生就自主完成了必修 1 教材 22 页无机盐 3 个作用的学习，在讲评过程中教师也自然的渗透了物质观、结构观、结构与功能观和系统观，培养了学生分析问题和解决问题的能力。2.4 立足生物概念总结提炼生命观念（课中）生物学概念是发展学科素养的基础，所以引导学生构建和深度理解生物学概念，再立足生物概念进行总结提炼，是教师渗透生命观念的重要教学方法。例如，在“细胞器之间的分工合作”这一小课题下，以“分泌蛋白的合成和运输”过程为载体，将核糖体、内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器的功能串起来，引导学生理解细胞器之间的协调配合。基于该过程，可引导学生做出如下思考：1、氨基酸脱水缩合生成肽链
14、为什么在核糖体进行？引导学生联想到发生该反应的酶在核糖体上，从而提炼出结构与功能相适应的生命观。2、合成一段肽链的核糖体如何精准的到达内质网继续合成？引导学生联想到必然存在某种信号分子使其运至内质网，而内质网上必然存在某种接收信号的特异性受体，从而提炼出信息观。3、该过程中哪些步骤需要能量？引导学生理解蛋白质的合成和运输都需要能量，而这些能量主要是线粒体有氧呼吸消耗有机物产生的，进一步理解生物体的各种生命活动都由能量驱动，从而提炼出物质和能量观。最后，分析整个过程，引导学生总结出：生物体是物质、信息和能量的统一体。2.5 开展实践活动升华生命观念（课后）纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。开展实践
15、活动是培养学生核心素养和创新能力的重要策略，是高中生物课堂的延伸，是升华生命观念的关键。因此，笔者在教学中特别注重策划组织实践活动。例如，组织策划科学辩论赛。学生在辩论的过程中会充分调动自己的知识库，并进行再加工，从而形成自己的观点。辩论过程其实就是学生自主运用所学生物概念构建生命观念的过程。依据教材 12 页生物科技进展“人工合成生命的探索”的内容，笔者策划了小型科学辩论赛，辩题如下：教材介绍了人工合成支原体和酿酒酵母的过程，你认为以上研究是否标志着人工合成生命的实现？针对该辩题，学生会做如下思考：1、什么是生命？该问题可以引导学生思考生物体的共性，从而构建进化观 2、DNA 在生物体中的地
16、位和作用？该问题可以引导学生思考 DNA 作为遗传信息对生物体遗传和代谢的控制作用，从而构建物质观。3、合成某种生物的 DNA 算不算人工合成生命？该问题可以引导学生思考 DNA 如何实现对生物体遗传和代谢的控制作用，提示学生如果没有去核的酵母细胞，人工合成的酵母菌染色体将无法实现控制作用，学生发散思考可得出，如果没有去掉 DNA 的支原体细胞，人工合成的支原体 DNA 也无法展现遗传信息的控制功能，学生很容易进一步联想到生物体是一个系统，各种生命活动的实现需要系统内各组分的协调配合，从而构建生命的系统观。3 总结反思 通过以上课程设计的实施，帮助学生掌握了生物概念，发展了科学思维，进而初步形
17、成了结构与功能观、物质和能量观、进化与适应观、稳态与平衡观、系统观、信息观等生命观念，进而提高了学生分析问题和解决问题的能力。然而由于课时量有限，笔者也只开展了以上活动，当然还有很多其他行之有效的教学设计方案，比如设计探究性实验、开展社会调查和社会实践活动等，教师可以根据教学内容和实际学情选择更适合的方法。4 结束语 以上方法是引导学生发展学科核心素养，构建生命观念的重要途径，但并不一定是普遍使用的方法，因为我们教的不是普遍概念上“学生”这个群体，而中文科技期刊数据库（引文版）教育科学-147-是“张志”或者“李丽”或者其他有血有肉鲜活的个体，这些不同的个体都是“学生”，但内核又千差万别。因此，教师不是一个有普遍适用方法的工作，而是应该关注每一个“个别人”，不断探索，找到更适合自己学生的教学方法，从而成为一个更加“专业”的老师。参考文献 1中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)M.北京:人民教育出版社,2018.2吴成军.以生命系统的视角提炼生命观念J.中学生物教学,2017(10):4-7.
