聚焦核心概念，基于学科核心素养的教学设计——以“细胞器之间的分工合作”为例

夏 静 吕俊鸟

（1.北京市十一学校 北京 100039）

（2.北京亦庄实验中学 北京 100176）

1 教材分析

“细胞的基本结构”是新人教版高中生物教材《必修1·分子与细胞》第三章的内容。本章不仅仅是简单地介绍细胞的基本结构及这些结构的功能，而是把细胞作为一个基本的生命系统，探讨细胞的各部分结构如何进行分工与合作，共同完成细胞的各项生命活动。系统不仅要组成系统的部分之间存在分工，还要求系统组分之间的协调与配合。第二节“细胞器之间的分工与合作”在介绍各种细胞器的结构与功能之后，以“分泌蛋白的合成、加工和运输”为例，引导学生深切体会细胞器之间的分工协作，对于单元目标的达成具有重要作用。

为了有效培养学生的生物学学科核心素养，教师紧紧围绕“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”这一单元大概念，给学生提供真实可靠的科研文献，以阅读分析、小组讨论的方式引导学生探究细胞各部分结构的分工与合作，训练学生的科学思维和科学探究能力，使学生形成结构与功能观、整体与局部观等生命观念。

2 学情分析

陶行知先生说过“先生的责任不在教，而在于教学，是在教学生如何学”。这句话解释了教学的本质，即教学的过程就是学习的过程，就是教学生如何学习的过程。本节课内容主要面向高中选考生物的学生，多数学生在初中学过有关细胞结构的知识，并且有一定的阅读分析能力和小组合作意识。因此，本节课没有按照教材原有的用同位素示踪法证明分泌蛋白的合成与运输是多种细胞器分工协作完成的思路，而是采用科研文献阅读的方式，引导学生落实核心大概念。

3 教学目标

①举例说明细胞各部分结构之间相互联系、协调一致，共同执行细胞的各项生命活动。

②通过对蛋白质合成、加工和运输途径科研资料的阅读、分析和讨论，掌握科学探究的基本思路和方法。

③通过资料分析归纳细胞各部分结构的分工与合作过程，建立结构与功能观、局部与整体观（系统观）。

4 教学过程

4.1 课题引入—创设情境，激趣导入

从社会热点话题糖尿病入手，教师简单介绍糖尿病的发病机理及胰岛素的降血糖机理：胰岛素刺激细胞的某种葡萄糖转运蛋白从细胞内转移至细胞膜。这种转运蛋白能够将葡萄糖运到细胞内，从而降低血糖。这种转运蛋白是哪里控制合成的呢？又是如何到达细胞膜呢？

教师引出本节课的课题——细胞器之间的分工合作，并且展示1999年和2013年因发现蛋白质在细胞内的运输机制而获得诺贝尔奖的科学家照片。教师利用科学研究进展点燃学生的好奇之火，激发学生对蛋白质合成、加工及分泌过程的探究欲望，并且使学生认识到该研究的重要性，培养学生的社会责任核心素养。

4.2 文献阅读，科学体验

教师引导学生阅读文献综述“关于胰岛素合成、加工和运输的科学研究”（1999年诺贝尔奖研究文献改编），同时思考讨论以下问题：

①在细胞什么结构的控制下，核糖体才开始合成肽链？

②核糖体上合成的肽链为什么能到达内质网？

③内质网对蛋白质进行了哪些修饰或加工？

④内质网上加工后的蛋白质为什么被运输至高尔基体？

⑤内质网和高尔基体是如何联系的？

⑥高尔基体加工后的蛋白质如何确定运输方向？

⑦分泌蛋白是如何分泌到细胞外的？

在阅读讨论的过程中，学生能够基于给定的事实和证据，采用归纳与概括等方法，总结并理解蛋白质合成、加工运输过程中细胞结构的分工与合作，并回答7大核心问题，形成结构与功能相适应的生命观。

4.3 师生合力，攻克难点

教师通过观察学生分组阅读讨论的情况，了解学生该部分学习的难点和困惑。在教师的引导下，学生思考、交流信号序列、蛋白质分选（图1）等。师生合力深度分析总结蛋白质合成、加工及运输过程中细胞各结构的分工与合作，使学生能够运用结构与功能观说明细胞结构和功能之间的关系，并且能够在特定的问题情境中，以生命观念为指导，分析生命现象，探讨细胞内生命活动的规律。

图1 蛋白质的分选

4.4 拓展延伸，思维升华

在学生总结完成蛋白质合成、加工和运输过程中细胞各结构的分工与合作后，教师引导学生针对已阅读完成的文献内容，继续深入思考讨论文献资料中的相关问题：

①如果蛋白质前体要留在细胞质基质或进入别的细胞结构加工，该怎么办？

②肽酶和蛋白酶是如何做到对蛋白质前体进行准确切割加工的？

③在表1所示的5组实验中，对照组是哪一组？你是按照怎样的对照方式去推测各种细胞结构的作用以及它们之间的协调配合关系的？

表1 关于胰岛素合成、加工和运输的体外实验结果

学生通过深入分析文献综述中的相关内容，拓展思考有关问题，明确实验设计的一基本思路和原则（如单一变量原则、对照原则）等；体会科学家在设计实验过程中的思路和方法，能创造性地运用数学方法分析实验现象和结果，并且由实验结果进一步得出结论，逐步掌握科学探究的基本思路和方法；认同在生物学的探究过程中开展合作的必要性，学会团队合作。

5 教学反思

按照新课程的理念，高中生物学课程以发展学生的生物学学科核心素养为宗旨，以生物学的大概念和重要概念构建课程内容框架和知识体系。因此，高中生物学课程的设计既要展示生物学的基本内容，也要反映自然科学的本质，既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法，使学生能够运用已有的知识、证据材料和逻辑对相关的生物学问题进行思考和论证，养成理性思维的习惯。

结合新教材的教学内容和高中生自学能力较强的特点，本节课改变教材原有的教学思路和设计，围绕“细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”的单元大概念，进行适当知识整合和拓展，大胆尝试让学生自主学习、合作学习、探究学习。教师组织学生自主阅读，小组讨论分析，引导学生深入理解蛋白质合成、加工和运输过程中细胞结构的分工与合作及细胞内各种结构的精细分工与合作。结合文献材料，教师引导学生分析讨论材料背后体现的实验设计思路和原则，使学生在亲身体会真科学、真研究的同时，领悟科学研究的一般思路和方法，训练学生的科学思维和科学探究能力，有助于培养学生的生物学学科核心素养。