基于互联网的生物论证式共生课堂教学

1、互联网下生物论证式共生课堂的教学设计温岭中学张雯菁摘要：本文介绍了互联网下生物论证式课堂教学的方式和如何帮助学生构建生物学知识 和科学模型，培养学生生物学核心素养的方法；以“细胞膜控制细胞与周闱环境的联系” 一 课为例，提出了在这一课堂方式教学的设计中要明确教学目标，认真分析教材，充分了解学 生：阐述了在课堂教学中教师引导学生完成提出主张、找寻证据支持自己的主张以及评价他 人发表的内容等的一般过程；总结了在这一课堂教学中要主要的四项注意事项。关键词：互联网 论证式教学 生物教学 教学设计1 .问题背景科学的发展是“肯定”到“否定”再到“肯定”的过程，在不断的提出问题、给予解释 论证、质疑辩驳中

2、得以提升发展。个体核心素养的发展则需通过在真实的实践探究活动中学 习并和他人合作交流中提升。作为高中实验科学的生物学，如何在课堂教学中培养学生的探 究精神和科学思维，笔者通过多年实践，探究了基于互联网的论证式共生课堂教学培养学生 的生物学核心素养，取得一定的经验。现以“细胞膜控制细胞与周闱环境的联系” 一课为例, 与大家一起探讨基于互联网的论证式共生课堂教学设计。2 .互联网下的论证式课堂教学1 .共生课堂共生课堂是将课堂视为一个互动共生系统，它由学生、教师、课程、环境资源等互动要 素组成，其中课程包括了教科书、教学配套光盘、学习用书以及教师课前整合的提供学生进 行论证活动所需的结构性材料等。

3、环境资源主要是指课堂教学所需的资源库和线上课堂所需 的技术支持，共生课堂的核心是通过课堂教学的互动活动，促使共生系统中各要素的持续发 展。2 .论证式教学论证是指个体就某个问题，通过搜集和处理资料，应用科学推论的方法，解释自己和评 价他人的推断，从而引起思维的共享与交锋，达成可接受的结论。论证式教学是将科学论证 活动引入课堂教学，让学生通过经历类似科学家处理分析已有的资料、提出自己的观点，通 过认同、修正、反驳、评价等过程来学习科学概念和规律的过程，并在此过程中培养科学探 究、演绎推理、科学思维及问题解决的能力，帮助学生运用科学语言进行交流与表达等。3 .互联网下的论证式共生课堂在互联网下论证

4、式共生课堂教学（以下简称共生课堂教学）中，教师在课堂教学前要构 建充分的学习资源包提供互联网课堂中学生论证学习所需，它包括数据、图片、文本、影视 等资料。这些资料提供学生在课堂学习中进行主张的提出、相互的辩驳和各自的评价等，通效三资料Ir二 i?据证据ul:据J网络技术I解密支持提出问删J-观点猜想I»得出结论图1互联网卜论证式共生课堂教学的基本模式过这样的活动使课堂教学由 单一的师= 生信息交流向 多向的师=生、生=生 信息交流进行，使论证式课 堂教学在科学有控、有效互 动、高效参与中进行，为共 生课堂教学带来更新的变 革。“共生课堂”的基本教学模式如图1所示。三.课前准备共生课堂

5、教学能否成功的关键是教师的课前准备。论证要展开，需要学生对现有的学习 资料进行分析，提出自己的观点与支持他人观点的证据。这些资料除来自学生已有的学习知 识，教材和教辅内容外，还需要教师提供学生能函接新旧知识的图文素材、科学史资料、实 验数据和学生需自己查找资料标题等学习资源包。这一资源包能让学生通过资料的分析提取 证据，并在论证过程中突破学习的重难点。下而以“细胞膜控制细胞与周围环境的联系”（以 下简称“细胞膜”）一课为例进行介绍。1 .明确教学目标共生课堂教学课前准备中还必须明确课堂的教学目标，只有明确了课堂的教学目标，才 能使课前论证任务的设计主线清晰，层次明确，一环套一环地推进课堂教学的

6、进程，构建科 学概念，认识生命规律，达成生物核心素养的培养。在“细胞膜”一节课中我们要让学生通过论证分析材料说出细胞膜的组成成分及生理作 用，使学生今后能对观察到的生命现象及相互关系进行解释，形成结构与功能相适应的生命 观念：通过论证搭建细胞膜的结构模型，发展模型与建模的科学思维方法：通过模拟实验论 证细胞膜的选择透过性，能针对特定的生物学现象进行交流与讨论，掌握科学探究的基本思 路和方法：通过搜索论证资料对生活中与细胞膜有关的生物学问题做出正确解释。2 .认真分析教材共生课堂教学与其他教学方式相比较，课前需要准备的内容更多，特别是要通过教材分 析充分挖掘教材隐藏的内容，为收集相应的课外阅读材

7、料，并整理成简单的阅读性强和关联 度高的图片、文本、视频等课堂学习资源，在课前准备好提供学生课堂学习作一定的准备。 另一方面还要注意本节课的学习，对今后学习的影响。“细胞膜”是浙科版分子与细胞模块第二单元细胞的结构中细胞是生物体结构 和功能的基本单位这一大概念中的一个重要概念，细胞膜是细胞这个生命系统的边界。它建立在第一章蛋白质、脂质、糖类等生物有机物的概念基础上，让学生构建的能表现出生命的 第一个细胞结构。本行课要学习的主要内容为细胞都是由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环 境分开，质膜能控制物质的进出，并参与细胞间的信息交流等次要概念。这些概念的学习又 将为“细胞内具有多个相对独立的结构”、“

8、遗传信息主要贮存在细胞核”、“物质通过多 种方式进出细胞”等主要概念的学习打下基础。在这W课的学习中学生会碰到许多的化学知 识，像脂溶性、非脂溶性、极性、非极性等，这些都要我们提供相关的图片、视频、文字资 料，帮助学生构建细胞膜的结构和特点。通过这行课的学习，要让学生从对细胞膜成分、结 构和功能的分析过程中，形成结构与功能相适应、局部与整体相统一等生命观念的核心素养, 同时让学生在利用科学史资料的论证和构建细胞膜流动镶嵌模型的过程中，学会推理与建模 过程中要基于生物学事实和证据，形成崇尚严谨和务实的求知态度。由上述分析可知，我们在课前要准备磷脂的分子结构模式图，磷脂在水中可能的排列方 式图，细

9、胞膜流动镶嵌模型的科学探索历程等科学史资料，细胞膜流动镶嵌模型模式图，细 胞膜的功能特性和结构特性视频，细胞膜控制物质进出与信息交流等学习资源包。3充分了解学生共生课堂教学是一种以教师为主导、学生为主体的自主论证学习方式的课堂，要使学生 在课堂学习中能顺利地完成教师预设的论证任务，课前我们必须认真分析学生已经掌握了的 基础知识，学生在课堂论证活动中可能会碰到的困难，我们要提供学生突破重难点所需的任 务与资料，学生完成论证要培养的生物核心素养等。通过分析我们可以得出，学生在“细胞膜” 一门课学习前已经在初中阶段对细胞膜有了 初步的了解，知道细胞膜既不像塑料膜（不允许物质通过），也不像纱网（可以让

10、绝大多数物 质通过）。但细胞膜的组成成份、结构和特性具体是怎样的，它在物质运输、细胞间信息交 流中如何发挥作用等问题，则是目前要进一步深入学习的，同时学生在细胞膜模型的建构中 可能会碰到困难。图2论证式共生课堂教学的拓本流程为此，我们在课前要预设学生论证的任务有探索细胞膜的选择透过性、探索细胞膜的 化学组成、探索细胞膜的结构模型、探索细胞膜 的结构特性流动性、探索细胞膜的功能、搜索资 料论证研究细胞膜的实践价值等。要帮助学生突 破的重点和难点是细胞膜功能特点和细胞膜流动 镶嵌模型。为突破这两个难点，我们可以通过要 求学生进行家庭实验探索一一细胞膜的选择透过 性的实验，自主搜索的论证资料研究细胞

11、膜的实 践价值。我们还可以通过提供学生研究细胞膜的 科学史和细胞膜流动镶嵌模型的视频帮助学生突 破建模这一重难点。四.共生课堂的教学过程互联网下论证式共生课堂教学的基本流程主要包括六个过程，详见图2.这六个过程是 紧密相联的，一个过程未实施就无法进入下一过程，一个过程实施的不够到位就会严重会影 响到下一过程的成效，1.新课的导入探索细胞膜的生理特性一一选择透过性教师的组织和引导学生的活动设计意图引导：请同学们展示 探索细胞膜的选择特性的家 庭实验视频，提出是否认同 细胞膜具有选择透性，并做 简要的解释。总结：活细胞吸收物 质具有选择性上传自己的家庭实验视频，提出 自己的主张以及支持自己主张的证

12、据 （家庭实验：各种种子的染色实验、花 瓣或树叶片的褪色实验）欣赏其他同学上传的视频以及同 学们提出的主张和解析评价其他同学的实验及解析，对 否认细胞膜具有选择特性的实验和主张 进行反驳。学生自主设计实验、 操作实验、观察观察、从实 验中得出活细胞吸收物质 具有选择性。体验基于生物学事 实和证据得出结论的过程2.任务一探索细胞膜的化学组成教师的组织和引导学生的活动分发：两个科学史资料资料卡片1 ： E.Ovcrton及其实脍相关图片时间：1895年人物,欧文顿（K. Over ton >文舲：川boo多种物所刈细胞腴世行I二万次的通送性煲验发现诃壮：细胞膜对不同物旗的通透忖不同“凡是可以

13、溶广由旗 的物烦，比不能溶厢旗的物侦更不幼进入细胞膜“E. Over ton的推测：膜中含船灰.不溶于所侦的物防 /“溶J JJ次颂的物侦资料卡片2：科学'家在实睑中发现细胞膜不但会被溶纲服侦 的物历溶附,也公被蛋白M （优地分解蛋白侦的 物川i）分解.Daniel I i和Harvey分别 尸1931年和1935年发现 细胞胶的衣面张力晶若低I油 水界面的表面张 力，一知胎泌衣面如吸附有系白侦成分时，表面张 力则降低.得出结论：推泱!腰中可旎还含有蛋白质等引导:学生通过阅读课本内容和科学史补充资料，提 出细胞膜是否由磷脂和蛋白质构成的主张阅读课本和科 学史资料，提出自己 的主张，给出

14、支持自 己主张的证据（文本 中的关键内容）欣赏其他同学上传 的主张和证据评价其他同学 上传的内容，对不同 于自己主张的同学进 行反驳并呈现自己反 驳的证据设计意图-根据科学家所做实验的结论，推测细胞膜的组成体会科 学研究是不断 实验研究，不 断修正的过程学会利 用资料获得知 识的方法10总结：构成细胞膜的主要成份是磷脂分子和蛋白质分3.任务二探索细胞膜的基本结构模型教师的组织和引导-分发:与磷脂结构和特性有关的三张图片、两个细胞膜 结构相关的图片、五个科学史资料学生的活动设计意图资料卡片3：砂脂分子结构A：磷厢分广是种甘油, 脂肪酸和磷酸所纨成的分 r , 磷酸“头”部足 方、水的，舶肪酸“北

15、”部 足疏水的，共结构模型“I 用右图示之。一极性头部（京水） （硝酸班团）非圾性尾部（洋服） （脂肪M）资料卡片4: E.Gorter和F.Grtndd对血影的研究时间:1925年人物：荷兰科学家EGortcr和l；,Grcndcl实验：对血影的研究发现问题：用有机溶剂丙限从人的红细胞中提取脂质，在空气和 水的界而上铺展成小分/层，测得电分广层的而枳恰 好为红细胞表而枳的两倍。结论：细胞膜中的磷脂是双层的资料卡片5:出假冰迎蚀刎（冰次断裂 林本冰，朱.冷网”温后 W源断融ifii -细胞朕-：府纣i构的做蛋白质雄酸在硝脂双分子层中Bx 根执:旃JIR分广的纣，构牛5点:. 腋川F尔的公H望刀

16、.方 试也*出碘jj式分 广 在 水 十，l界面“，的*r /i方x ?胧甥姚木innnnnnnnnrninnfUllUllllUiil 1L11IHL1L1L阅读课本 和科学史资料，提 出自己的主张，给 出支持自己主张 的证据（选择水- 磷脂的图片类型 和文本中的科学 家观点）欣赏其他 同学上传的主张 和证据根据科 学家所做实验 的结论，推测 细胞膜的基本 结构模型体会科 学研究是需要 站在巨人的肩 膀上的C:肥皂去油污原理AUAAH：3 .油市2.侑水V.HEG去污原理示标国评价其他 同学上传的内容, 对不同于自己主学习构 建生物学模型 的方法张的同学进行反 驳并呈现自己反 驳的证据形成局

17、 部与整体相统 一生命观念的 核心素养资料卡片6：细胞膜模型系列实验1 .J. D. Robertson 1959用超薄切片技术获得，清晰的细胞膜照片，显示若明 咯三层结构，以约7.5nm.这就是所谓的“电位膜”模型。它由原约3.5nm的 双层脂分f和内外表面各原约2nm的蛋门质构成。单位胶模型的不足之处在f 把膜的动态结构描芍成静止的不变的.2 . S.J. Singer &G, Nicolson 1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研 究结果，在“单位膜”模型的基础上提出“流动偎嵌模型” .用调航的流动性 和膜蛋白分布的不对称性。3 .Wallach 1975提出“品格镶嵌模型

18、”.认为，腴蛋白对脂类分子的运动有 限制作用,镶嵌蛋白和其周围的脂类分子形成膜巾晶态部分，而具有液动性的 脂类呈小片的点状分布,因此，脂类的流动性是局部的，并非整个脂类双分子 部在进行流动，这就比较合理地解择了生物膜既具仃流动性又可以保持用对完 整性和稳定性的原因。4 .Jain &White 1977 。板块镶嵌模堂认为在流动的册双分子层中存在 许多大小不同、刚性较大的能独立移动的脂类板块，这些有序结构板块间存在 流动的脂类，二者处于连贯的动态平衡.引导:学生通过阅读课本内容，观察图片，阅读科学史 补充资料，认同细胞基本结构是以脂双层为基本骨架，蛋白 质覆盖、镶嵌贯穿在脂双层中的主张

19、总结：细胞膜的基本结构为以脂双层为基本骨架，蛋 白质覆盖、镶嵌贯穿在脂双层中4.任务三探索细胞膜的流动镶嵌模型教师的组织和引导学生的活动设计意图分发:人-鼠细胞融合科学实验资料观察课本中细胞膜 的流动镶嵌模型图和科学 实验资料，结合自己任务根据新的 科学实验资料， 修正自己构建的费科卡片7；人-瓜细胞fit合实验时间：1970年人物：弗ill和埃迪 馆卜门。和Edkiin )实咬将人和爪的彻胸胶蛋门不同或光染料尿记后融合二提出的主张进行进一步模型论证或修正自己的主张，则常篝.荧光标记的小鼠邺胞即人细胞融合实蚣示意图结论：细胞朕1的蛋白顺川以移动给出支持自己新主张的证 据引导:学生通过观察课本中

20、细胞膜的流动镶 嵌模型图和人-鼠细胞融合实验资料和任务二中相 关的科学家实验，提出细胞膜的流动镶嵌模型主张总结：细胞膜的流动镶嵌模型欣赏其他同学上传 的新主张和证据评价其他同学上传 的内容，对不同于自己新 主张的同学进行反驳并呈 现自己反驳的证据体验科学 探究的修正过程学会尊重 科学事实和证 据，崇尚严谨和 务实的求知态度5 .任务四探索细胞膜的功能教师的组织和引导学生的活动设计意图引导:学生通过阅读课 本细胞膜的功能知识，提醒学 生从物质、结构和功能的关系， 提出自己认为的细胞膜基本功 能总结：细胞膜的基本功 能阅读课本中细胞膜的功能知识，从物 质、结构和功能的关系，提出自己认为的细 胞膜的

21、基本功能，给出支持自己主张的证据欣赏其他同学上传的主张和证据评价其他同学上传的内容，对不同于 自己主张的同学进行反驳并呈现自己反驳的 证据通过分析物 质和结构的统一 性，提出细胞膜的 基本功能，形成结 构与功能相统一 的生命观念6.任务五搜索资料论证研窕细胞膜有实践价值教师的组织和引导学生的活动设计意图布置自主学习任务:让学生 通过网络搜索有关研究细胞膜结构 与功能的特性在医疗、科技、社会 中的应用，并形成研究报告引导学生阅读同学们的研究 报告并进行评价总结：人类对细胞膜特性的 研究正在生活、生产中广泛应用根据任务进行网络搜 索，将搜索到的资料整合后发 布出来阅读其他同学上传的 资料并进行评价

22、认同其他同学上传的 资料，和志同者组成学习小 组，补充完善资料，形成研究 报告并以宣传图片或ppt形 式分享到班级群学会通过资料搜索 和整理形成研究报告，通过 报告体验解决生产、生活问 题的担当，培养学生的社会 责任心通过小组合作学习， 培养学生认同他人，学会合 作学习五.共生课堂教学的注意事项要使互联网下论证式共生课堂不流于形式，提高教学效率，我们还必须注意以下几点。1 .论证任务的层次性共生课堂教学是一种让学生进行自主探究的教学方式，在论证任务的设计和安排上要体 现层次性。教师发布的任务要根据教学内容的难易程度和学生现有的学科知识水平，有序地、 递进地进行发布。课堂上的前两个任务要简单，学

23、生能快速从课本和提供的资料中找到证据, 并科学地表达出来，激发学生学习的内驱力。如上述课堂中细胞膜的特性与分子组成。随着 课堂的进程，教师可以有序增加论证任务的难度，让学生通过较多资料的阅读，深入思考得 到证据，促进学生科学思维能力的提高。如细胞膜的流动镶嵌模型。最后教师还可以让学生 通过搜索资料、设计实验，并从整理的资料和实验的结果中得出证据进行论证，培养学生自 主学习的能力。2 .论证资料的有效性课堂教学时间是有限的，在有限的时间内让学生论证的任务能不能有效的完成，主要离 不开教师提供学生论证资料的有效性。教师在课前一定要认真分析教材，根据教学目标、教 材内容和学生的认知水平，收集相关的教辅材料归类整理，再提供给学生。给予学生的资料 不能太多、太复杂，要有明显的主张和逻辑关系，要能有效帮助学生分析问题，找到正确的 主张和支持主张的证据，提高学生学习的信心。3 .论证时间的充足性论证式课堂教学是让学生在学习过程中体验科学家探究过程和探究方法