郭偉

【摘要】科學(xué)發(fā)展史是人類(lèi)進(jìn)步的歷史，模型建構(gòu)是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自我和解決問(wèn)題的重要途徑。本節(jié)內(nèi)容對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)有著非常重要的的意義。教師通過(guò)對(duì)教材內(nèi)容的深入挖掘，將未知內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)過(guò)程中一個(gè)個(gè)驛站，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。并且在教學(xué)中，讓學(xué)生帶入角色更有利于達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】模型建構(gòu) 丹里尼—戴維森 冰凍蝕刻

【分類(lèi)號(hào)】G633.91

1 教材分析

該節(jié)是必修一《分子與細(xì)胞》第4章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”的第2節(jié)。了解并掌握細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的建立過(guò)程有利于學(xué)生更好的理解和記憶細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)特性以及功能特性。本節(jié)內(nèi)容設(shè)置較為簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)科學(xué)家研究歷史的呈現(xiàn)，總結(jié)歸納出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型。對(duì)于科學(xué)事實(shí)這樣的教學(xué)內(nèi)容，需要學(xué)生更多是了解和記憶。教材改版后，在課本內(nèi)容中增幅最為明顯的就是科學(xué)發(fā)展史的介紹，并且加入了模型結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。學(xué)生可以通過(guò)自身閱讀和教師的輔助活動(dòng)在頭腦中形成一個(gè)科學(xué)發(fā)展的完整鏈條，而在學(xué)習(xí)和思考的過(guò)程中學(xué)生的能力也得到鍛煉和升華。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)。

2.2 能力目標(biāo) 體驗(yàn)生物膜模型建構(gòu)的過(guò)程并運(yùn)用提出假說(shuō)的研究方法解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 體會(huì)在科學(xué)理論發(fā)展的道路上技術(shù)的發(fā)展所發(fā)揮的積極作用；認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 回顧知識(shí) 復(fù)習(xí)第3章第1節(jié)關(guān)于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原理。質(zhì)疑細(xì)胞膜物質(zhì)組成，更好借故引今，以此幫助學(xué)生掌握本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)。

3.2 創(chuàng)設(shè)情境，切入課題 教師展示塑料布、眼鏡布、帆布、普通布、橡膠手套等幾種材料，要求學(xué)生能夠辨識(shí)材料并進(jìn)行假設(shè)性的提問(wèn)：如果你是細(xì)胞會(huì)選擇什么材料來(lái)構(gòu)建細(xì)胞膜？通過(guò)視覺(jué)的感受和趣味問(wèn)答激發(fā)學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣。

3.3 假設(shè)激趣，還原故事 教師提問(wèn)：如果有一架時(shí)光機(jī)帶我們回到過(guò)去，你會(huì)怎樣開(kāi)始關(guān)于細(xì)胞膜的研究呢？

假設(shè)1：如果在座的同學(xué)們就是歐文頓，你會(huì)怎樣研究細(xì)胞膜的化學(xué)組成呢？

教師展示歐文頓實(shí)驗(yàn)過(guò)程（見(jiàn)圖1），請(qǐng)同學(xué)們思考后得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論——膜是由脂質(zhì)組成的。教師總結(jié)該實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出僅僅是作為已有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推論，假說(shuō)是否成立需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證據(jù)，從而巧妙引出以下科學(xué)家實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

假設(shè)2：假如你在得知了歐文頓實(shí)驗(yàn)的大膽猜測(cè)，你會(huì)做什么呢？現(xiàn)在的你又會(huì)做什么呢？通過(guò)巧妙的假設(shè)提升學(xué)生的思考空間，從而導(dǎo)出對(duì)細(xì)胞膜另外一種成分——蛋白質(zhì)的研究證據(jù)。

教師展示20世紀(jì)初科學(xué)家的研究?jī)?nèi)容：細(xì)胞膜不僅會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解，而使得細(xì)胞膜被破壞。請(qǐng)學(xué)生們對(duì)照自己的實(shí)驗(yàn)思路，找出優(yōu)劣。課本中只是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的事實(shí)告知，讓學(xué)生們記憶，缺乏實(shí)驗(yàn)的完整性。通過(guò)深入挖掘教材，補(bǔ)充該部分未涉及的環(huán)節(jié)，更有利于學(xué)生理解細(xì)胞膜物質(zhì)組成。

假設(shè)3：如果你是一位偉大的科學(xué)家，你會(huì)不會(huì)好奇脂質(zhì)分子的排布情況？

教師展示和介紹磷脂分子結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）。

假設(shè)4：如果你是磷脂分子應(yīng)該怎樣排布來(lái)構(gòu)建細(xì)胞膜？

教師展示荷蘭科學(xué)家戈特及格倫德?tīng)柕难芯浚ㄒ?jiàn)圖3），請(qǐng)學(xué)生們大膽假設(shè)，細(xì)胞膜中脂質(zhì)分子可能的排布情況。通過(guò)這樣的有趣的假設(shè)幫助學(xué)生們更好的理解細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中的基本骨架——磷脂雙分子層。

假設(shè)5：假如你是細(xì)胞膜又會(huì)將蛋白質(zhì)置于何地呢？

教師補(bǔ)充學(xué)者丹里尼—戴維森雙分子片層結(jié)構(gòu)模型，即膜骨架是脂質(zhì)形成的雙層結(jié)構(gòu)，蛋白分子附著在脂雙分子層表面。這部分內(nèi)容的補(bǔ)充顯得后續(xù)羅伯特森的實(shí)驗(yàn)不會(huì)過(guò)于突兀，使學(xué)生更容易理解科學(xué)家們對(duì)細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)分布的認(rèn)識(shí)是一個(gè)逐漸清晰的過(guò)程，意識(shí)到所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)都不是一蹴而就的。

教師展示羅伯特森關(guān)于細(xì)胞膜靜態(tài)模型的電鏡圖片（見(jiàn)圖4）。教師解釋?zhuān)嚎茖W(xué)理論的發(fā)展與技術(shù)的發(fā)展是分不開(kāi)的，電鏡照片的取得進(jìn)一步證實(shí)了前人對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。教師展示圖片5，請(qǐng)同學(xué)們質(zhì)疑細(xì)胞膜的靜態(tài)模型，通過(guò)對(duì)比反思羅伯特森模型的優(yōu)缺點(diǎn)，是同學(xué)們認(rèn)識(shí)更加深刻。