嚴(yán)秋萍 胡位榮|廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《課程標(biāo)準(zhǔn)》”）強(qiáng)調(diào)“核心素養(yǎng)為宗旨、內(nèi)容聚焦大概念”，體現(xiàn)了在概念教學(xué)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的理念。生物學(xué)核心素養(yǎng)的標(biāo)志和關(guān)鍵是生命觀念，而物質(zhì)與能量觀是闡述生物體生命活動(dòng)需要物質(zhì)與能量，以及物質(zhì)與能量之間關(guān)系的生命觀念［1］。下面，筆者以人教版義務(wù)教育教科書(shū)《生物學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)第二單元第一章第四節(jié)《細(xì)胞的生活》為例，闡述引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念、初步形成物質(zhì)與能量觀的策略與教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、教材與學(xué)情分析

通過(guò)該章前三節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)到除病毒外，生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的?！都?xì)胞的生活》一節(jié)意在通過(guò)概念的形成幫助學(xué)生從物質(zhì)、能量和信息變化統(tǒng)一的角度，認(rèn)識(shí)細(xì)胞這個(gè)生物體的基本單位，理解細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)共同完成各項(xiàng)生命活動(dòng)，并為學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用奠定基礎(chǔ)。該節(jié)涉及的概念如表1所示。

表1 《細(xì)胞的生活》中涉及的概念

在知識(shí)方面，學(xué)生認(rèn)識(shí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，但尚不明確其功能，知道植物能進(jìn)行光合作用，但不理解能量轉(zhuǎn)換過(guò)程；在思維方面，根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展四階段理論，七年級(jí)學(xué)生的思維處于由具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段的過(guò)渡時(shí)期，仍需要具體的事物來(lái)支撐理解，這也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和探究能力的重要時(shí)期。因此，教師利用豐富的素材，以演示實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)將知識(shí)形象化和具體化，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類(lèi)比、分析，促進(jìn)其對(duì)知識(shí)的理解和掌握，提高其課堂參與度和學(xué)習(xí)積極性。

二、教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)

依據(jù)教材內(nèi)容、學(xué)情及《課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的學(xué)業(yè)要求，該節(jié)的教學(xué)目標(biāo)可設(shè)計(jì)如下。

（1）觀察和分析圖片、動(dòng)畫(huà)、演示實(shí)驗(yàn)，說(shuō)出細(xì)胞的生活需要物質(zhì)與能量、細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的功能及相互關(guān)系，初步形成物質(zhì)與能量觀及結(jié)構(gòu)與功能觀（生命觀念）。

（2）分析汽車(chē)的能量變化，能運(yùn)用類(lèi)比和歸納的方法分析生活中的能量變化（科學(xué)思維）。

（3）開(kāi)展按壓花生活動(dòng)以探究細(xì)胞中的物質(zhì)，并通過(guò)制作細(xì)胞模型培養(yǎng)實(shí)踐能力（探究實(shí)踐）。

（4）分析克隆羊多莉的資料，觀看克隆猴視頻，多角度、辯證地分析問(wèn)題，關(guān)注克隆技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響（社會(huì)責(zé)任）。

教學(xué)重點(diǎn)：表1中的基本概念。

教學(xué)難點(diǎn)：物質(zhì)是由分子組成的，葉綠體和線(xiàn)粒體是細(xì)胞中的能量轉(zhuǎn)換器。

三、設(shè)計(jì)思路

建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的積極性和主動(dòng)性，認(rèn)為學(xué)生是在已有的知識(shí)情境下主動(dòng)加工信息，有意義地建構(gòu)知識(shí)［2］。教師可基于建構(gòu)主義理論設(shè)計(jì)概念教學(xué)，以學(xué)生為主體開(kāi)展活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生逐步建構(gòu)概念，具體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 《細(xì)胞的生活》概念教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教師先創(chuàng)設(shè)情境提出問(wèn)題：“細(xì)胞需要什么物質(zhì)？”借助活動(dòng)1、實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2幫助學(xué)生理解物質(zhì)是由分子組成的，可分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。再順勢(shì)提問(wèn)：“物質(zhì)怎樣轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?？”借助圖片、動(dòng)畫(huà)、活動(dòng)2幫助學(xué)生理解細(xì)胞膜、葉綠體、線(xiàn)粒體的功能，使學(xué)生理解細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)的功能各不相同。最后提問(wèn)：“為什么細(xì)胞內(nèi)發(fā)生著物質(zhì)與能量的變化？”借助活動(dòng)3幫助學(xué)生理解細(xì)胞核含有遺傳信息，控制著生物的遺傳和發(fā)育，并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前兩個(gè)問(wèn)題認(rèn)識(shí)細(xì)胞不同的結(jié)構(gòu)共同完成各項(xiàng)生命活動(dòng)，細(xì)胞的生活是物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，進(jìn)而制作細(xì)胞模型鞏固概念。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)

該節(jié)涉及《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的兩個(gè)次位概念，內(nèi)容較多，且教材中設(shè)計(jì)了較多的演示實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)，因此教師可設(shè)計(jì)兩個(gè)課時(shí)進(jìn)行教學(xué)：第1課時(shí)幫助學(xué)生建構(gòu)“細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)的功能各不相同，共同完成細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”概念；第2課時(shí)幫助學(xué)生建構(gòu)“細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)”概念，并鞏固、應(yīng)用第1課時(shí)形成的概念。

（一）概念導(dǎo)入，感知物質(zhì)與能量觀

在導(dǎo)入新課時(shí)，教師視頻展示地震待援畫(huà)面并提問(wèn)：“假設(shè)你在地震時(shí)被困，此時(shí)你身邊有玉米、雞蛋、花生、水、咸魚(yú)干這幾種食物，但你只能選擇一種食物等待救援者到來(lái)，你會(huì)選哪個(gè)？為什么？”根據(jù)學(xué)生的回答，可引出細(xì)胞的生活需要什么物質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：以地震情境導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，并初步感知物質(zhì)與能量觀。

（二）概念建構(gòu)，滲透物質(zhì)與能量觀

【環(huán)節(jié)1】物質(zhì)可分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，由分子組成

（1）教師提問(wèn)：“同學(xué)們選擇了哪種食物？”“這幾種食物包含什么物質(zhì)？”“說(shuō)明細(xì)胞生活需要什么物質(zhì)？”在學(xué)生說(shuō)出細(xì)胞生活需要水、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)后，教師展示人體呼吸和學(xué)生進(jìn)行核酸檢測(cè)時(shí)的圖片，說(shuō)明細(xì)胞生活還需要氧氣，且含有核酸，然后組織學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)1，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出細(xì)胞含有脂質(zhì)。

（2）教師提問(wèn)：“這些物質(zhì)可以分為哪兩類(lèi)？”接著，教師演示實(shí)驗(yàn)1，提出問(wèn)題：“小麥種子燃燒的是什么，剩下的灰燼是什么？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和書(shū)本的提示歸納出物質(zhì)分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，并說(shuō)出二者的特點(diǎn)。

（3）教師提問(wèn)：“物質(zhì)由什么組成？”演示實(shí)驗(yàn)2并播放動(dòng)畫(huà)，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論：物質(zhì)是由分子組成的。

設(shè)計(jì)意圖：建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)當(dāng)成為學(xué)生建構(gòu)概念的積極幫助者和引導(dǎo)者，重視激發(fā)學(xué)生的興趣。在沒(méi)有引導(dǎo)的情況下，學(xué)生很難說(shuō)出細(xì)胞中含有脂質(zhì)，因此借助用力按壓花生后產(chǎn)生的油跡，讓學(xué)生探究細(xì)胞中的物質(zhì)；演示實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2能直觀地展示變化，利于學(xué)生理解“物質(zhì)是由分子組成的”這一抽象概念，為初步形成物質(zhì)與能量觀奠定基礎(chǔ)。

【環(huán)節(jié)2】細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出

教師提問(wèn)過(guò)渡：“所有的物質(zhì)都能進(jìn)入細(xì)胞嗎？”接著，教師播放物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的動(dòng)畫(huà)，學(xué)生觀察紅、灰、藍(lán)色圓圈（分別代表需要的、無(wú)用的、不需要或有害的物質(zhì)）進(jìn)入細(xì)胞的畫(huà)面，教師使用“進(jìn)（有用的物質(zhì)）、擋（無(wú)用的物質(zhì)）、排（不需要或有害的物質(zhì)）”三個(gè)字，引導(dǎo)學(xué)生歸納細(xì)胞膜的功能。

設(shè)計(jì)意圖：利用動(dòng)畫(huà)直觀形象地展示物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，利于學(xué)生理解細(xì)胞膜的功能，并初步建構(gòu)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)具有一定功能的概念。

【環(huán)節(jié)3】葉綠體和線(xiàn)粒體都是細(xì)胞中的能量轉(zhuǎn)換器

（1）教師提問(wèn)過(guò)渡：“物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后怎樣轉(zhuǎn)換為能量？通過(guò)什么結(jié)構(gòu)？”然后指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第52頁(yè)，并提出問(wèn)題串：“生物細(xì)胞中的哪些物質(zhì)可以提供能量？”“能量存在的形式有哪些？”“不同形式的能量之間可以轉(zhuǎn)換嗎？”學(xué)生閱讀教材，思考并回答問(wèn)題。教師開(kāi)展活動(dòng)2，組織學(xué)生完成10個(gè)深蹲，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量變化。教師聯(lián)系生活現(xiàn)象“太陽(yáng)能熱水器可以產(chǎn)生熱水，點(diǎn)燃蠟燭可以照明并產(chǎn)生熱，給汽車(chē)加油后可以行駛”，促使學(xué)生說(shuō)出能量具有不同的存在形式而且能相互轉(zhuǎn)換。

（2）教師展示食物、運(yùn)動(dòng)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的圖片，通過(guò)“汽油含有什么能量”“汽油中的化學(xué)能如何轉(zhuǎn)換為汽車(chē)開(kāi)動(dòng)的動(dòng)能”等問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生將汽車(chē)和細(xì)胞進(jìn)行類(lèi)比，并追問(wèn)：“食物中有機(jī)物所含的化學(xué)能通過(guò)什么結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞生活所需的能量？”學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)內(nèi)容說(shuō)出線(xiàn)粒體將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為細(xì)胞生活需要的能量。教師展示細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換圖，引導(dǎo)學(xué)生歸納得出：線(xiàn)粒體和葉綠體是細(xì)胞中的能量轉(zhuǎn)換器。

設(shè)計(jì)意圖：采用讀書(shū)指導(dǎo)法、類(lèi)比法，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活現(xiàn)象進(jìn)行分析，能提高學(xué)生的信息提取和類(lèi)比推理能力，幫助學(xué)生形成并強(qiáng)化物質(zhì)與能量觀，使其逐漸認(rèn)識(shí)到細(xì)胞的結(jié)構(gòu)具有一定的功能。

（三）概念總結(jié)，凝練物質(zhì)與能量觀

教師再次展示課堂導(dǎo)入時(shí)的情境，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出選擇該食物的原因，組織學(xué)生畫(huà)出細(xì)胞的結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生回顧整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，說(shuō)出物質(zhì)在細(xì)胞中的能量變化過(guò)程，建構(gòu)“細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)的功能各不相同，共同完成細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”這一概念。

設(shè)計(jì)意圖：利用情境貫穿課堂，以生物學(xué)知識(shí)為載體，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念進(jìn)行提煉和升華，形成物質(zhì)與能量觀。

（四）概念應(yīng)用，聯(lián)系生活

教師出示如下練習(xí)題，并根據(jù)該節(jié)概念教學(xué)要達(dá)成的目標(biāo)設(shè)置評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（如表2所示）。

表2 《細(xì)胞的生活》概念教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（1）說(shuō)出植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及功能。

（2）把菠菜放入冷水中浸泡幾分鐘，水不會(huì)變色；把菠菜放入沸水中煮幾分鐘，水變成綠色。這是為什么？

（3）醫(yī)生常給危重病人吸氧、注射葡萄糖溶液，請(qǐng)你解釋醫(yī)生這樣做的原因。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析生活現(xiàn)象，檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并鞏固概念，提高學(xué)生的概念遷移和應(yīng)用能力。

（五）復(fù)習(xí)導(dǎo)入，鞏固物質(zhì)與能量觀

細(xì)胞核控制著生物的發(fā)育和遺傳。教師展示細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能，并回憶物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后的能量變化，然后追問(wèn)：“為什么細(xì)胞內(nèi)發(fā)生著物質(zhì)與能量的變化，這是由細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)控制的？”教師指導(dǎo)學(xué)生分析克隆羊多莉的實(shí)驗(yàn)，并請(qǐng)3個(gè)學(xué)生分別扮演母羊演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程。教師提出問(wèn)題串：“克隆羊多莉長(zhǎng)得像哪只羊？該羊給克隆羊多莉提供了什么結(jié)構(gòu)？”“這說(shuō)明了細(xì)胞核的作用是什么？”“細(xì)胞核為什么具有這么重要的功能？”以此引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出細(xì)胞核控制著生物的發(fā)育和遺傳，并講述DNA上具有指導(dǎo)生物發(fā)育的全部信息，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到細(xì)胞的生活是物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一。

設(shè)計(jì)意圖：角色扮演有助于學(xué)生理解克隆技術(shù)，提高學(xué)生的資料分析和讀圖能力，理解細(xì)胞核具有遺傳信息，控制著物質(zhì)與能量的變化。

（六）觀看視頻，辯證討論

辯證看待克隆技術(shù)。教師播放《克隆猴中中和華華》《為什么不能克隆人》兩個(gè)視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考討論克隆技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)視頻引導(dǎo)學(xué)生討論克隆技術(shù)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的影響，傳遞科技向善的思想，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，使其正確認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的影響。

（七）概念聯(lián)系，制作模型

教師展示提前準(zhǔn)備的黏土、塑料泡沫、木塊、紙板、大頭針、布、線(xiàn)繩、小木棍等材料，組織學(xué)生以小組的形式討論、確定制作細(xì)胞模型所需的材料，分工制作各部分配件完成細(xì)胞模型，并根據(jù)評(píng)價(jià)表（如表3所示）進(jìn)行評(píng)分。

表3 細(xì)胞模型制作評(píng)價(jià)表

設(shè)計(jì)意圖：指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用模型的方式展現(xiàn)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，聯(lián)系上一節(jié)所學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維；采用跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生拓寬視野、增強(qiáng)本領(lǐng)、鞏固知識(shí)。

綜上，在凸顯物質(zhì)與能量觀的教學(xué)中，教師要利用豐富的素材和演示實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)多樣的學(xué)生活動(dòng)，幫助學(xué)生理解細(xì)胞各個(gè)結(jié)構(gòu)的功能，初步形成物質(zhì)與能量觀，然后開(kāi)展模型制作的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，幫助學(xué)生發(fā)展實(shí)踐探究能力，使學(xué)生認(rèn)識(shí)生物學(xué)與社會(huì)的關(guān)系。