課程思政視域下“細胞膜的結構與功能”一節的教學設計

翁凌云

關鍵詞：課程思政；細胞膜的結構與功能；課堂教學

文章編號：1003-7586（2024）01-0021-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

課程思政指將各類課程和思想政治教育結合在一起協同育人，其核心為“立德樹人”。2019年印發的《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》指出，要深度挖掘中小學所有課程中蘊含的思想政治教育資源，使各個學科與思政課程共同發展，使學科的育人功能得以發揮。高中生物課程標準也明確指出生物學課程是落實立德樹人根本任務的重要載體。生物學教材及課程內容中有許多包含課程思政的要素，但大多數的一線生物教師并未充分發揮課程思政在教學實踐中的作用。在高中生物課程中融入課程思政教育，達到知識傳授和價值引領的有機結合，是一線生物學教師教學實踐的目標。

1高中生物教材中的思政元素

2019年出版的浙科版高中生物教材在內容設計編寫過程中融入了思想政治元素，在立足學科特點的基礎上深化了“立德樹人”的根本任務。通過查閱文獻及對《生物學科課程思政教學指南》中的相關內容進行整理和分析，生物學中的課程思政元素可被總結為八個維度，如圖1。

學生是課程思政的學習者、獲益者。立足于學生視角，尊重學生的主體地位，是充分檢驗課程思政有效性的必然要求。在這個必然要求下，各個維度的生物思政元素之間相輔相成，在不同教學內容、不同階段中交相輝映，協同發揮著育人作用。本文整理了高中生物浙科版新教材中的典型思政元素，如表1。

2課程思政視域下的教學設計

2.1設計思路

“細胞膜的結構與功能”這節課位于浙科版高中生物（2019年版）教材必修1第二章第二節“細胞膜控制細胞與周圍環境的聯系”。課標對本節課的要求為“概述細胞都由質膜包裹，質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流”。該節教材內容中主要體現的課程思政元素情境為“細胞膜結構的發現是全世界科學家共同努力的結果”?；诖?，本節課的重點內容為：總結歸納出細胞膜的功能，利用科學史構建細胞膜的結構。在增強學生“結構和功能相適應”生命觀念的同時，融入課程思政的相關內容，最終既能與生物學學科核心素養的培養目標相呼應，又能有效貫徹課程思政的理念，如圖2。

2.2教學過程

2.2.1視頻導入，激趣引問題

教師利用多媒體播放中國科學家人工合成結晶牛胰島素的報道視頻：1959年我國科學家開始了胰島素的合成研究，直至1965年，中國科學家終于獲得了人工合成的胰島素——結晶牛胰島素。

學生在感慨中國科學家偉大的同時，利用材料對以下問題進行思考：胰島素的化學本質是什么？胰島素有什么功能？人體胰島素缺失會導致什么疾??？胰島素如何作用于細胞讓血糖下降？

學生根據材料對胰島素的思考，領會細胞膜的功能，初步認識到細胞膜作為細胞邊界的原因。

設計意圖：利用中國科學家人工合成胰島素的視頻，教師渲染該事件對當時世界科學界的轟動，讓學生對中國科學家在蛋白質領域處于的世界領先地位而感到深深自豪。該環節體現課程思政中的家國情懷、文化自信。

2.2.2活動引導，感悟細胞膜的功能

活動一：將雞蛋打開，觀察、觸摸蛋黃，感受細胞膜的存在。用鑷子將蛋黃膜挑破，觀察總結現象。

活動二：觀察精子與卵子形成受精卵的過程圖，思考為什么只有同一物種的精子和卵子才能形成受精卵。

資料：人類在開采礦產的過程中，一些重金屬如鉛、汞等進人大氣、水而引起嚴重的環境污染。對某海域的研究顯示，當海水中汞濃度為0.0001mg/kg時，海洋中的單細胞藻類汞含量可達0.001～0.002 mg/kg，食浮游植物的小魚體內汞含量可達0.2～0.5 mg/kg。

思考：單細胞藻類中的汞濃度為何會比海水中的汞濃度高出10～20倍？為什么會出現這種現象？這說明細胞膜有什么功能？吃魚的人有怎樣的結果？

設計意圖：通過對活動和資料的分析，學生體會并認同細胞膜的功能，形成“質膜將細胞與其生活環境分開，能控制物質進出，并參與細胞間的信息交流”的次位概念，為“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”這一大概念的形成奠定基礎。通過對資料的分析，可以體會到污染環境最終會影響到人類自身，所以要樹立保護環境、關愛自然的態度。該環節體現課程思政中的生態文明。

2.2.3科學史探索，建構細胞膜的結構

教師在總結細胞膜的功能后提出問題：根據“結構和功能相適應”的觀念，細胞膜具有上述的功能與其特有的結構分不開，那么細胞膜有怎樣的結構呢？

該環節通過一系列的科學史進行探索，科學史可參考課本中的課外讀。

資料：1895年，歐文頓用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行了上萬次實驗，發現脂溶性物質容易穿過細胞膜，非脂溶性物質不容易穿過細胞膜。

設問：根據化學中“相似相溶原理”，可推測出細胞膜含有什么物質？學生總結得出細胞膜主要由脂質組成。教師利用圖片介紹磷脂分子的結構特點。

思考：將單層磷脂分子鋪在空氣—水、空氣—植物油界面上，呈現的結果分別是怎樣的？

資料：1925年荷蘭科學家戈特和格倫德爾用有機溶劑提取了人紅細胞中的脂質成分后，在空氣一水界面上鋪展成單層分子，發現該單層分子的面積為紅細胞表面積的2倍。

思考：據此推測出磷脂分子在細胞膜中分布有何特點？學生根據面積關系推出細胞膜由磷脂雙分子層構成。教師介紹科學的發展是不斷前行的，需要用辯證的觀點看待問題及真理?；诖?，教師繼續展示資料，如表2。

結合資料一思考：細胞膜除了脂質外還有什么物質？結合資料二、三思考：該實驗說明了什么問題？學生利用辯證的眼光看待問題：細胞膜一定程度上不是一個剛性結構，而是具有一定的流動性。

結合資料四，學生自主閱讀教材第33頁相關內容后，思考：細胞膜由哪些部分組成？各個組成部分在細胞膜中的分布均勻嗎？哪一側代表細胞的外側？有什么依據？

設計意圖：本環節利用真實的科學史及科研背景，通過問題導向的形式分析資料來逐步推出細胞膜的核心結構，在開拓學生科學視野的同時進行有效的科學探究。在整個科學史的推進過程中，提高學生建模、歸納與總結能力，培養學生的批判性思維和科學思維，學會用辯證的眼光看待問題。通過分析模型的結構特點，引導學生明確細胞膜結構與功能的對應性，利于形成結構與功能觀。該環節的實施，可使學生了解到某一科學事實的發現不是靠某一科學家一朝一夕就能完成的，而是在多個國家多位科學家長期不斷的努力下完成的。所以全世界的各個國家應發揮各自的科學力量，逐步實現資源共享，為人類和世界發現更多的科學事實與真理而共同奮斗。作為高中生，應學習科學家這種堅持不懈、精益求精的科學精神。該環節體現課程思政中的全球視野、科學精神。

2.2.4知識運用，解決生活問題

生活問題一：教師展示糖尿病患者注射胰島素的圖片，教師介紹脂質體可作為包裹藥物的載體，引導學生思考胰島素可位于脂質體的什么位置？

生活問題二：請你根據細胞膜的特殊性質解釋為什么可以制備出高效的污水處理材料和海水淡化膜？

設計意圖：通過生活中常見的例子，學生將本節課的知識進行應用，在學習遷移的過程中再次對細胞膜的結構和功能進行鞏固和升華。在分析糖尿病患者實例的過程中，學生通過形象的圖片體會到患者的不易，教師引導形成關愛病人的社會責任。在分析污水處理材料及海水淡化膜的過程中，學生將理論應用于實踐，更好地形成環境保護的意識。該環節體現課程思政中的公民品格、生態文明。

3教學反思

本節課以問題為工具，以功能與結構相適應的關系引導學生主動構建細胞膜的結構，強化“結構與功能相適應”的生命觀念，為“細胞是生物體結構與生命活動的基本單位”這一大概念的形成奠定基礎。本節課在完成相應的素養目標的基礎上，通過資料分析和教師引導落實課程思政的目標。在中國科學家首次人工合成胰島素的實例中感受中國科學家的力量，增強學生家國情懷與文化自信；在資料分析逐步構建細胞膜模型的過程中，學生既拓展了科學思維與科學探究的能力，又站在世界的角度感受到科學家堅持不懈與共同努力的科學精神；結合細胞膜的內容解決生活中的問題，將理論應用于實踐的同時形成良好的公民品格。在實際教學中不能讓思政知識代替生物學學科知識，也不能刻意強調思政元素。因此教學設計過程不僅要與生物學學科核心素養的培養目標相呼應，更要有效地貫徹課程思政理念。