王應(yīng)慧

摘 要：本節(jié)課以科學家探索生物膜的科學史為基礎(chǔ)，聚焦生物學核心素養(yǎng)，以“問題串”為主線凸顯脈絡(luò)，層層深入，引導學生逐步分析科學家的實驗和結(jié)論。利用模型建構(gòu)突破結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的難點，并在模型建構(gòu)過程中通過小組的討論、合作、質(zhì)疑等環(huán)節(jié)來體現(xiàn)生物學學科的育人價值。

關(guān)鍵詞：科學史;核心素養(yǎng);模型建構(gòu);教學設(shè)計

一、教材分析及設(shè)計思路

本節(jié)是人教版高中生物必修一《分子與細胞》中第四章第二節(jié)的內(nèi)容。第四章共有三節(jié)，第一節(jié)主要從實驗實例來說明細胞膜是選擇透過性膜，這種膜的特性與結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以第二節(jié)內(nèi)容是學習生物膜的結(jié)構(gòu)，生物膜的結(jié)構(gòu)又是解釋第三節(jié)內(nèi)容“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。由此可見，本節(jié)《生物膜的流動鑲嵌模型》在第四章中起著承上啟下的作用，并體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。

本節(jié)課采用“提出問題→提供資料→做出假設(shè)（構(gòu)建模型）→實驗驗證”的教學模式。對探索歷程的內(nèi)容教學以“問題串”的形式凸顯脈絡(luò)，層層深入，引導學生逐步分析科學家的實驗和結(jié)論。具體教學程序如下：

二、教學目標

基于課程標準的內(nèi)容要求，并圍繞培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學目標：

（一）通過分析科學家建立生物膜模型的過程，體會“提出假說”這一科學探究方法，提升科學思維能力。

（二）通過嘗試建構(gòu)生物膜的物理模型，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

（三）通過生物膜結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)史的學習，正確認識技術(shù)手段在科學研究中所起的作用;感受科學發(fā)展是一個長期而艱辛的過程，培養(yǎng)崇尚科學的社會責任。

三、教學過程

（一）猜謎活動，導入新課

教師呈現(xiàn)猜謎詩《是誰》，學生討論回答詩中的“誰”是細胞膜。教師引導學生回顧生物學觀點得出生物膜的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的，那么什么樣的結(jié)構(gòu)才使得生物膜能完成以上的功能呢？

設(shè)計意圖：通過謎語活動點燃學生的好奇之火，激發(fā)學生對生物膜結(jié)構(gòu)的強烈興趣和渴望探索的動機。

（二）設(shè)置問題串，重溫探索歷程

1.問題1：磷脂在細胞膜中是怎樣分布的呢？

教師展示磷脂分子的小資料，學生根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點用手勢來展示磷脂分子。學生以小組為單位利用教具建構(gòu)細胞膜中磷脂分子的排布模型并作簡要分析。

教師展示[資料3──實驗驗證]：荷蘭科學家實驗。根據(jù)資料，學生不難得出細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層，驗證了我們模型構(gòu)建的科學性。

設(shè)計意圖：通過對細胞膜的內(nèi)外生活環(huán)境的分析，讓學生嘗試構(gòu)建模型，并闡述構(gòu)建理由，使學生理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，體現(xiàn)學生“自主、探究、合作”的學習方式。

2.問題2：蛋白質(zhì)在細胞膜中又是怎樣分布的呢？

教師展示[資料4──實驗現(xiàn)象]羅伯特森在電鏡下對細胞膜的觀察。學生根據(jù)相關(guān)知識，以小組為單位利用教具建構(gòu)細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布模型并作簡要分析。

設(shè)計意圖：通過繼續(xù)對資料分析，再次進行模型構(gòu)建，強化“功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)”的觀點。通過對電子顯微鏡的介紹，使學生意識到技術(shù)進步推動了科學探究的發(fā)展。

（三）新技術(shù)帶來新模型

教師展示[資料5]熒光標記技術(shù)──細胞融合實驗。教師提問：（1）實驗的現(xiàn)象是什么？（2）實驗結(jié)論是什么？學生給出答案。教師繼續(xù)展示磷脂分子的運動示意圖。師生共同分析、歸納得到生物膜具有流動性。教師提問：會運動的蛋白質(zhì)分子在細胞膜中到底如何排布呢？教師展示實驗現(xiàn)象：研究發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易通過人工的無蛋白質(zhì)的脂雙層，但氨基酸、葡萄糖等不能通過無蛋白質(zhì)的脂雙層。學生根據(jù)實驗現(xiàn)象，大膽猜想，以小組為單位再次利用教具構(gòu)建細胞膜中蛋白質(zhì)分子的排布模型。

教師展示[資料6──實驗驗證]冰凍蝕刻電子顯微鏡下的細胞膜圖片。學生觀察圖片得出蛋白質(zhì)并不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌或貫穿于在脂質(zhì)雙分子層中的。

設(shè)計意圖：通過第三次構(gòu)建模型，進一步突出模型建構(gòu)方法：實驗現(xiàn)象、推理想像→提出假說→進一步驗證完善→不斷發(fā)展，進一步引導學生從“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點出發(fā)分析問題。

（四）智慧升華，形成共識

教師播放動畫演示細胞膜流動鑲嵌模型，并布置自學任務(wù)：繪制細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖，要求：（1）準確繪制出細胞膜的基本支架、蛋白質(zhì)的三種位置。（2）準確標注出各部分的結(jié)構(gòu)名稱。

設(shè)計意圖：通過動畫演示和學生自己繪制示意圖，強化生物膜“流動鑲嵌模型”的基本內(nèi)容，突出教學重點。

（五）課堂小結(jié)

師生共同回顧對生物膜的探索歷程。教師提問：從生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，你受到哪些啟發(fā)？生物膜的流動鑲嵌模否已完美無缺呢？學生暢所欲言表達自己的看法。

設(shè)計意圖：通過對探索歷程的回顧，對學生進行科學精神和科學品質(zhì)滲透。

四、板書設(shè)計

五、教學反思

本節(jié)內(nèi)容教學過程在設(shè)計時，本著以學生在學習與發(fā)展中的主體地位為核心的思想，根據(jù)學生已有的生物膜的基礎(chǔ)知識，通過設(shè)置問題，提供資料，讓學生作出假設(shè)并建構(gòu)模型，再以提供科學家的有關(guān)實驗加以證明，有效地幫助學生梳理并體驗建構(gòu)模型的方法。