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摘要 以“细胞中的糖类和脂质”一节教学设计为例，依据新课标要求，采用观察比较、模型建构、实验探究、创设认知冲突、自主学习、交流研讨等多种教学方式，引导学生开展深度学习，培养学生的生命观念和科学思维等学科核心素养。
关键词 深度学习 核心素养 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2020）08-0033-03
如何有效地促进学生的学习？如何在课堂中有效地落实新课程标准的要求，并最终发展学生的生物学学科核心素养？教师需要在课堂中转变教与学的方式，灵活采用多种方式为学生开展深度学习创设情境、提供条件、搭建支架，让学生在积极参与及亲身体验中习得知识、培养能力、发展素养。
1教材分析与设计思路
“细胞中的糖类和脂质”是人教版高中生物学教材《必修1·分子与细胞》第二章第四节内容，主要介绍了糖类的元素组成、种类和功能以及脂质的种类和功能。本节内容是在学生学习了蛋白质和核酸两种生物有机大分子的基础上，进一步了解细胞中有机物的种类及组成。糖类的结构与功能是本节课的教学重点。通过糖类和脂质结构的深度理解认同生物大分子是以碳链为骨架的，碳元素是生命的核心元素是教学难点，不能通过简单的教师讲授来传递这一核心概念。
学生在初中和日常生活实际中对糖类和脂质的部分内容有所了解，但这种认识是肤浅且不完整，并且高一学生缺乏相关的有机化学知识。教师从学生熟悉的糖尿病这一生活实例引入，以糖尿病人的合理饮食研究为主线，依据新课程标准的基本理念，采用观察比较、模型建构、实验探究、创设认知冲突、自主学习、交流研讨等多种教学方式，把模型建构和实验论证引入课堂教学，合理重构教材内容，丰富教学资源，让学生在动手与动脑相结合的过程中实施深度学习，发展学科核心素养。
2教学目的
（1）通过观察、分析、比较能概述糖类的种类及结构层次，总结糖类的特点，认同糖类既是细胞结构的重要组成成分，又是生命活动的主要能源物质。
（2）通过模型建构理解多糖的空间结构，说明生物大分子是以碳链为骨架的，建立结构与功能相适应的生命观念。
（3）学会通过对照实验来鉴定生活中常见食材中是否含有可溶性还原糖、淀粉及脂肪，在实践操作、交流讨论、科学论证中培养学生科学探究及科学思维的能力。
（4）通过自主学习能举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能的重要作用。
（5）以糖尿病为例，关注人类饮食健康，形成科学健康的饮食习惯和生活方式。
3教学过程
3.1创设真实情境，激发学生学习兴趣
教师上课前两分钟开始播放一个有关糖尿病的短视频，主要介绍糖尿病的发病机理、发病症状及发病率等，说明糖尿病已经成为现代人们生活中的一种常见病，目的是让学生对糖尿病先有一个直观的了解。然后，教师引入课题：我们知道糖是人们生命活动不可缺少的一种营养物质，因为它可以为生命活动提供能量。但从刚才的视频可以知道，长期存在高血糖，会导致糖尿病发生，危害很大，因此日常膳食中就应该要控制糖类的摄入。随后，教师展示一些常见的食物（面食类、动物内脏类、粗粮类、蔬菜类等）让学生一起找一找它们中都含有哪些糖类。
设计意图：对学生身边亲朋好友中发病率较高的糖尿病的介绍可以引起学生对健康饮食的兴趣，知道平时的各种食物中均含有不同种类的糖。糖类是生命活动不可缺少的，但又不能过量摄入，激發了学生对糖类知识进一步学习的渴望。
3.2搭建多重支架，引导学生自主建构概念
3.2.1活动1：在观察比较中辨识糖的种类
教师首先展示A组糖类（包括核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等单糖）的结构示意图及相应的分子式，要求学生独立观察比较后回答以下问题：从分子结构上看，糖的元素组成是什么？从构成糖的分子数目上看，它们属于什么糖？从碳原子的数目看，它们又可分为哪两种糖？随后，教师展示B组糖类（包括麦芽糖、蔗糖和乳糖等二糖）的结构示意图及相应的分子式，要求学生独立观察比较后回答以下问题：从构成糖的分子数目看，它们属于什么糖？从各自的分子结构看，一分子的麦芽糖、蔗糖及乳糖分别由哪两种A组的糖构成？这部分内容相对简单，主要培养学生独立自主学习的习惯和能力。
3.2.2活动2：在模型建构中深度认知多糖的结构
同样的单糖构成的多糖结构各异，教师不能直接告知学生让学生在头脑中凭空想象，教师主要通过安排学生的分组活动，使学生在动手建构模型的过程中加深理解。教师给每个小组分发8～10个单糖中的葡萄糖模型（其中表明碳原子的位置），让各个小组尝试合作建构多糖的部分结构模型。模型完成后，要求每个小组选派两名学生上前来展示各自的模型。
对照不同小组展示的模型，教师引导学生分析：①以每一个葡萄糖为例可以看出，每个单糖都是以哪一种原子为骨架的？从不同小组建构的长链看，单糖构成的多糖也是以什么为骨架的？②各组展示的不同多糖模型是否一样？数目是否相同？链接方式是否相同？最终形成的各组的结构是否相同？说明了什么问题？最后，再让学生比较教材上淀粉、糖原和纤维素结构的区别。这样的教学设计可促进学生对理解多糖的结构多样性，为理解结构多样性决定功能多样性打下基础。
3.2.3活动3：在交流思辨中明晰糖类的功能
当学生深度理解了多糖结构多样性的原因后，教师通过展示教材中三种多糖的结构，引导学生思考：淀粉、糖原和纤维素都是由葡萄糖构成的，为什么它们的功能有很大的差异呢？学生从刚才建构的模型多样性角度思考，通过讨论、辨析，很容易明晰是因为多糖结构的不同导致了功能的不同，有利于建立结构与功能相一致的生命观念。
设计意图：引导学生在课堂中发生深度学习，教师应该采用多元化的学习方式，简单的内容由教师提供资料让学生自主独立学习，重要概念的理解应该让学生通过亲身体验的方式来感知概念的形成过程。学生通过自主观察、模型建构、交流讨论，在逐步深入中形成科学的思维方式及相应的生命观念。 3.3设置分组实验，引导学生合作探究
在与学生一起学习了多种糖类的结构和功能后，教师可以抛出一个问题：我们都知道糖尿病人要限制糖类的摄入，但很多时候人们仅仅根据口感来判断食物中是否含糖。于是有糖友认为：在日常膳食中，不甜的食物和超市无糖专柜食品中就没有糖，可以放心吃，这是真的吗？
活动4：在实验论证中纠正错误认知。
在学生产生疑惑时教师利用事先准备的实验器材和相应的食物或食品让学生通过亲自操作来鉴定它们中是否含有还原糖和淀粉。教师给学生提供的白萝卜、花生、山药、鲜牛奶以及无糖专柜购买的无糖藕粉等食物或食品。在实验鉴定过程中，学生先阅读实验报告单上内容，了解实验操作流程，小组内分工合作，自主选择2或3种材料进行实验，并在黑板表格中展示实验结果。在学生实验过程中，教师一定要不断巡视，及时纠正学生实验中的不当行为。同时，教师提出问题引导学生思考：①能否仅根据口感判断食品中是否有糖？②“无糖”专柜食品是否真的不含糖？③糖尿病人能否多吃富含淀粉的食物？当学生通过实验发现超市无糖专柜购买的无糖藕粉中含有大量的淀粉时，教师可以适当解释无糖食品并不是不含糖，而是不另外添加糖类。教师要使学生在自主探究中进一步理解概念，引导学生关心日常生活中与生物学相关的事件，通过实践纠正平时的一些错误认知，激发学生的学习兴趣。
教师继续引导学生观察比较各组的实验鉴定结果。学生会发现花生种子中几乎即不含还原糖，也不含淀粉。这时，教师提出问题：像花生种子这样的坚果类食品糖尿病人是否就可以多摄入呢？学生一时陷入困惑，教师及时展示一则资料：日本一个研究小组在新一期《发展细胞》上报告说，过多摄取高脂肪食物易使“分子马达”KIF12这种蛋白质失去功能，从而使分泌胰岛素的胰腺细胞中，负责调整细胞内反应的细胞器功能受损，导致患上糖尿病。学生从资料中提取有效信息：过多摄取高脂肪食物也会使人患上糖尿病。教师提出问题：那么，花生种子中是否含有大量脂肪呢？各小组利用教师提供的花生种子制作切片，染色后观察。教师利用希沃授课助手平台将学生在显微镜下观察到的图片直接拍照上传到白板上，使学生直观地观察到花生种子中是含有大量的脂肪颗粒的。
设计意图：通过小组合作完成实验培养学生的动手操作能力和动脑思考问题意识;通过生活中常见食物或食材及超市无糖专柜购买的无糖藕粉中可溶性还原糖和淀粉的鉴定以及花生种子中脂肪的鉴定培养了学生的论证意识。让学生明白不甜的食物不一定不含糖，广告中写的无糖食品并非不含糖，糖尿病人不仅含糖高的食物不能多吃，脂肪含量高的食物也不能多吃。这一过程不仅培养了学生科学探究的意识，而且发展了学生面对现实问题的科学思维方式，更重要的增强了学生的健康意识和社会责任意识。部分学生当场表示自己课后还要再拓展做一些常见食物的鉴定实验，然后告诉患有糖尿病或高血糖的家人注意饮食。基于论证开展实验的深度实践学习不仅发展了学生动手动脑的意识与能力，更培养了学生的科学探究与科学思维等学科核心素养。
3.4提供相关资料，放手学生自主学习
活动5：在阅读归纳中分析比较。
教师提出问题：除了脂肪外，生物组织细胞中的脂质还有哪些呢？分别都有哪些功能？并组织学生自主阅读人教版教科书及教师提供的相关资料，然后完成学案上有关脂质的元素组成、种类及功能的连线题，让学生知道脂质种类和功能的多样性。同时，教师提出思考问题：生物体内，为什么说糖类是主要的能源物质，而脂肪是良好的储能物质？教师可以出示一个脂肪与糖的分子式及结构示意图，让学生进行分析比较它们中碳氢氧三种元素含量的不同从而得出结论。
设计意图：在任务驱动下的自主学习过程中，教师培养学生的分析与比较、归纳与概括的能力，让学生对糖类和脂质这两种能源物质的内涵有更深刻的理解，从而培养学生科学思维的方法与习惯。
3.5引导学生讨论，形成健康饮食共识
教师引导学生分小组以概念图的形式对本节课的内容进行总结和归纳，要求各小组根据所学的相关内容，针对糖尿病人的饮食提出各个小组的建议与想法，然后派代表在班级内进行交流。教师对学生所提出的建议进行汇总与点评，并展示专科医生对糖尿病人日常饮食的建议，引导学生形成科学的饮食习惯。
设计意图：教师引导学生关注生活、关注健康、关注科学，促进学生将所学知识与实践和生活相结合，以期达到在学习生物学知识、应用生物学知识的过程中培养学生生物学学科核心素养的课程目标。
4教学反思
本节课以糖尿病人的饮食研究为主线，基于学生的生活和认知逻辑，采用观察比较、模型建构、实验探究、创设认知冲突、自主学习、交流研讨等方式，充分发挥学生学习的积极性和自主性，对引导学生开展深度学习培养科学思维、动手能力、实践论证以及生命观念，养成科學健康饮食的意识都有积极的作用。总之，整个教学过程指向核心概念的建构，同时呼应生物学学科核心素养的培养，让学生转变传统做法中被动接受式的机械学习为积极主动式的探究合作学习，从而在知识学习中不断的发展自我、完善自我，整个教学过程充分体现了“学为中心”的教学理念。
关键词 深度学习 核心素养 教学设计
中图分类号 G633.91
文献标志码 B
文件编号：1003-7586（2020）08-0033-03
如何有效地促进学生的学习？如何在课堂中有效地落实新课程标准的要求，并最终发展学生的生物学学科核心素养？教师需要在课堂中转变教与学的方式，灵活采用多种方式为学生开展深度学习创设情境、提供条件、搭建支架，让学生在积极参与及亲身体验中习得知识、培养能力、发展素养。
1教材分析与设计思路
“细胞中的糖类和脂质”是人教版高中生物学教材《必修1·分子与细胞》第二章第四节内容，主要介绍了糖类的元素组成、种类和功能以及脂质的种类和功能。本节内容是在学生学习了蛋白质和核酸两种生物有机大分子的基础上，进一步了解细胞中有机物的种类及组成。糖类的结构与功能是本节课的教学重点。通过糖类和脂质结构的深度理解认同生物大分子是以碳链为骨架的，碳元素是生命的核心元素是教学难点，不能通过简单的教师讲授来传递这一核心概念。
学生在初中和日常生活实际中对糖类和脂质的部分内容有所了解，但这种认识是肤浅且不完整，并且高一学生缺乏相关的有机化学知识。教师从学生熟悉的糖尿病这一生活实例引入，以糖尿病人的合理饮食研究为主线，依据新课程标准的基本理念，采用观察比较、模型建构、实验探究、创设认知冲突、自主学习、交流研讨等多种教学方式，把模型建构和实验论证引入课堂教学，合理重构教材内容，丰富教学资源，让学生在动手与动脑相结合的过程中实施深度学习，发展学科核心素养。
2教学目的
（1）通过观察、分析、比较能概述糖类的种类及结构层次，总结糖类的特点，认同糖类既是细胞结构的重要组成成分，又是生命活动的主要能源物质。
（2）通过模型建构理解多糖的空间结构，说明生物大分子是以碳链为骨架的，建立结构与功能相适应的生命观念。
（3）学会通过对照实验来鉴定生活中常见食材中是否含有可溶性还原糖、淀粉及脂肪，在实践操作、交流讨论、科学论证中培养学生科学探究及科学思维的能力。
（4）通过自主学习能举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能的重要作用。
（5）以糖尿病为例，关注人类饮食健康，形成科学健康的饮食习惯和生活方式。
3教学过程
3.1创设真实情境，激发学生学习兴趣
教师上课前两分钟开始播放一个有关糖尿病的短视频，主要介绍糖尿病的发病机理、发病症状及发病率等，说明糖尿病已经成为现代人们生活中的一种常见病，目的是让学生对糖尿病先有一个直观的了解。然后，教师引入课题：我们知道糖是人们生命活动不可缺少的一种营养物质，因为它可以为生命活动提供能量。但从刚才的视频可以知道，长期存在高血糖，会导致糖尿病发生，危害很大，因此日常膳食中就应该要控制糖类的摄入。随后，教师展示一些常见的食物（面食类、动物内脏类、粗粮类、蔬菜类等）让学生一起找一找它们中都含有哪些糖类。
设计意图：对学生身边亲朋好友中发病率较高的糖尿病的介绍可以引起学生对健康饮食的兴趣，知道平时的各种食物中均含有不同种类的糖。糖类是生命活动不可缺少的，但又不能过量摄入，激發了学生对糖类知识进一步学习的渴望。
3.2搭建多重支架，引导学生自主建构概念
3.2.1活动1：在观察比较中辨识糖的种类
教师首先展示A组糖类（包括核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等单糖）的结构示意图及相应的分子式，要求学生独立观察比较后回答以下问题：从分子结构上看，糖的元素组成是什么？从构成糖的分子数目上看，它们属于什么糖？从碳原子的数目看，它们又可分为哪两种糖？随后，教师展示B组糖类（包括麦芽糖、蔗糖和乳糖等二糖）的结构示意图及相应的分子式，要求学生独立观察比较后回答以下问题：从构成糖的分子数目看，它们属于什么糖？从各自的分子结构看，一分子的麦芽糖、蔗糖及乳糖分别由哪两种A组的糖构成？这部分内容相对简单，主要培养学生独立自主学习的习惯和能力。
3.2.2活动2：在模型建构中深度认知多糖的结构
同样的单糖构成的多糖结构各异，教师不能直接告知学生让学生在头脑中凭空想象，教师主要通过安排学生的分组活动，使学生在动手建构模型的过程中加深理解。教师给每个小组分发8～10个单糖中的葡萄糖模型（其中表明碳原子的位置），让各个小组尝试合作建构多糖的部分结构模型。模型完成后，要求每个小组选派两名学生上前来展示各自的模型。
对照不同小组展示的模型，教师引导学生分析：①以每一个葡萄糖为例可以看出，每个单糖都是以哪一种原子为骨架的？从不同小组建构的长链看，单糖构成的多糖也是以什么为骨架的？②各组展示的不同多糖模型是否一样？数目是否相同？链接方式是否相同？最终形成的各组的结构是否相同？说明了什么问题？最后，再让学生比较教材上淀粉、糖原和纤维素结构的区别。这样的教学设计可促进学生对理解多糖的结构多样性，为理解结构多样性决定功能多样性打下基础。
3.2.3活动3：在交流思辨中明晰糖类的功能
当学生深度理解了多糖结构多样性的原因后，教师通过展示教材中三种多糖的结构，引导学生思考：淀粉、糖原和纤维素都是由葡萄糖构成的，为什么它们的功能有很大的差异呢？学生从刚才建构的模型多样性角度思考，通过讨论、辨析，很容易明晰是因为多糖结构的不同导致了功能的不同，有利于建立结构与功能相一致的生命观念。
设计意图：引导学生在课堂中发生深度学习，教师应该采用多元化的学习方式，简单的内容由教师提供资料让学生自主独立学习，重要概念的理解应该让学生通过亲身体验的方式来感知概念的形成过程。学生通过自主观察、模型建构、交流讨论，在逐步深入中形成科学的思维方式及相应的生命观念。 3.3设置分组实验，引导学生合作探究
在与学生一起学习了多种糖类的结构和功能后，教师可以抛出一个问题：我们都知道糖尿病人要限制糖类的摄入，但很多时候人们仅仅根据口感来判断食物中是否含糖。于是有糖友认为：在日常膳食中，不甜的食物和超市无糖专柜食品中就没有糖，可以放心吃，这是真的吗？
活动4：在实验论证中纠正错误认知。
在学生产生疑惑时教师利用事先准备的实验器材和相应的食物或食品让学生通过亲自操作来鉴定它们中是否含有还原糖和淀粉。教师给学生提供的白萝卜、花生、山药、鲜牛奶以及无糖专柜购买的无糖藕粉等食物或食品。在实验鉴定过程中，学生先阅读实验报告单上内容，了解实验操作流程，小组内分工合作，自主选择2或3种材料进行实验，并在黑板表格中展示实验结果。在学生实验过程中，教师一定要不断巡视，及时纠正学生实验中的不当行为。同时，教师提出问题引导学生思考：①能否仅根据口感判断食品中是否有糖？②“无糖”专柜食品是否真的不含糖？③糖尿病人能否多吃富含淀粉的食物？当学生通过实验发现超市无糖专柜购买的无糖藕粉中含有大量的淀粉时，教师可以适当解释无糖食品并不是不含糖，而是不另外添加糖类。教师要使学生在自主探究中进一步理解概念，引导学生关心日常生活中与生物学相关的事件，通过实践纠正平时的一些错误认知，激发学生的学习兴趣。
教师继续引导学生观察比较各组的实验鉴定结果。学生会发现花生种子中几乎即不含还原糖，也不含淀粉。这时，教师提出问题：像花生种子这样的坚果类食品糖尿病人是否就可以多摄入呢？学生一时陷入困惑，教师及时展示一则资料：日本一个研究小组在新一期《发展细胞》上报告说，过多摄取高脂肪食物易使“分子马达”KIF12这种蛋白质失去功能，从而使分泌胰岛素的胰腺细胞中，负责调整细胞内反应的细胞器功能受损，导致患上糖尿病。学生从资料中提取有效信息：过多摄取高脂肪食物也会使人患上糖尿病。教师提出问题：那么，花生种子中是否含有大量脂肪呢？各小组利用教师提供的花生种子制作切片，染色后观察。教师利用希沃授课助手平台将学生在显微镜下观察到的图片直接拍照上传到白板上，使学生直观地观察到花生种子中是含有大量的脂肪颗粒的。
设计意图：通过小组合作完成实验培养学生的动手操作能力和动脑思考问题意识;通过生活中常见食物或食材及超市无糖专柜购买的无糖藕粉中可溶性还原糖和淀粉的鉴定以及花生种子中脂肪的鉴定培养了学生的论证意识。让学生明白不甜的食物不一定不含糖，广告中写的无糖食品并非不含糖，糖尿病人不仅含糖高的食物不能多吃，脂肪含量高的食物也不能多吃。这一过程不仅培养了学生科学探究的意识，而且发展了学生面对现实问题的科学思维方式，更重要的增强了学生的健康意识和社会责任意识。部分学生当场表示自己课后还要再拓展做一些常见食物的鉴定实验，然后告诉患有糖尿病或高血糖的家人注意饮食。基于论证开展实验的深度实践学习不仅发展了学生动手动脑的意识与能力，更培养了学生的科学探究与科学思维等学科核心素养。
3.4提供相关资料，放手学生自主学习
活动5：在阅读归纳中分析比较。
教师提出问题：除了脂肪外，生物组织细胞中的脂质还有哪些呢？分别都有哪些功能？并组织学生自主阅读人教版教科书及教师提供的相关资料，然后完成学案上有关脂质的元素组成、种类及功能的连线题，让学生知道脂质种类和功能的多样性。同时，教师提出思考问题：生物体内，为什么说糖类是主要的能源物质，而脂肪是良好的储能物质？教师可以出示一个脂肪与糖的分子式及结构示意图，让学生进行分析比较它们中碳氢氧三种元素含量的不同从而得出结论。
设计意图：在任务驱动下的自主学习过程中，教师培养学生的分析与比较、归纳与概括的能力，让学生对糖类和脂质这两种能源物质的内涵有更深刻的理解，从而培养学生科学思维的方法与习惯。
3.5引导学生讨论，形成健康饮食共识
教师引导学生分小组以概念图的形式对本节课的内容进行总结和归纳，要求各小组根据所学的相关内容，针对糖尿病人的饮食提出各个小组的建议与想法，然后派代表在班级内进行交流。教师对学生所提出的建议进行汇总与点评，并展示专科医生对糖尿病人日常饮食的建议，引导学生形成科学的饮食习惯。
设计意图：教师引导学生关注生活、关注健康、关注科学，促进学生将所学知识与实践和生活相结合，以期达到在学习生物学知识、应用生物学知识的过程中培养学生生物学学科核心素养的课程目标。
4教学反思
本节课以糖尿病人的饮食研究为主线，基于学生的生活和认知逻辑，采用观察比较、模型建构、实验探究、创设认知冲突、自主学习、交流研讨等方式，充分发挥学生学习的积极性和自主性，对引导学生开展深度学习培养科学思维、动手能力、实践论证以及生命观念，养成科學健康饮食的意识都有积极的作用。总之，整个教学过程指向核心概念的建构，同时呼应生物学学科核心素养的培养，让学生转变传统做法中被动接受式的机械学习为积极主动式的探究合作学习，从而在知识学习中不断的发展自我、完善自我，整个教学过程充分体现了“学为中心”的教学理念。