1 教材分析

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”是人教版教材《分子與細(xì)胞》模塊第四章第二節(jié)內(nèi)容。本章共三節(jié)，第一節(jié)主要說(shuō)明細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜以及具有選擇透過(guò)性的原因。第二節(jié)內(nèi)容是解釋第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。這三節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能——結(jié)構(gòu)——功能。由此可見(jiàn)，本節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁，并體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)觀點(diǎn)。

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”主要介紹了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，目的是讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)生物膜結(jié)構(gòu)的同時(shí)，了解人類(lèi)探究生物膜結(jié)構(gòu)的過(guò)程和方法，認(rèn)識(shí)到可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析提出假說(shuō)，假說(shuō)仍然需要觀察和實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。隨著技術(shù)手段的改進(jìn)不斷發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，原有的觀點(diǎn)或理論還會(huì)不斷得到修正和完善，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu)的基本方法。

2 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：

課程標(biāo)準(zhǔn)中與本節(jié)內(nèi)容有關(guān)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“簡(jiǎn)述細(xì)胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”。這項(xiàng)要求包括三層含義：一是簡(jiǎn)述生物膜研究的歷程；二是理解實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步在建立生物膜模型過(guò)程中的作用；三是描述生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此本節(jié)在知識(shí)方面的教學(xué)目標(biāo)可定為“簡(jiǎn)述生物膜的結(jié)構(gòu)”。

能力目標(biāo)：

本節(jié)內(nèi)容以生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，學(xué)生動(dòng)腦分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并構(gòu)建模型為重點(diǎn)，讓學(xué)生們從中體驗(yàn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法。因此本節(jié)在能力方面的教學(xué)目標(biāo)可定為“嘗試提出問(wèn)題做出假設(shè)”。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：

本節(jié)教材介紹了人類(lèi)探究生物膜結(jié)構(gòu)的過(guò)程和方法，可以加深學(xué)生對(duì)科學(xué)的歷史和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，特別是這些內(nèi)容中所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一、技術(shù)手段的進(jìn)步、促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展等觀點(diǎn)對(duì)于學(xué)生的情感、態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)域的發(fā)展有重要價(jià)值。因此本節(jié)在情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面的教學(xué)目標(biāo)可定為“探討在建立生物膜模型的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起的作用；探討建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)”。

3 教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)：在建立生物膜模型的過(guò)程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

4 教學(xué)策略的選擇

美國(guó)心理學(xué)家霍華德·加德納1983年提出了多元智能理論，多元智能理論提出每個(gè)人至少有八種智能，即言語(yǔ)／語(yǔ)言智能、邏輯，數(shù)學(xué)智能、音樂(lè)/節(jié)奏智能、身體／運(yùn)動(dòng)智能、視覺(jué)／空間智能、交往/交流智能、自知／自省智能和自然智能。每種智能都需教師在教學(xué)中給予重視，以促進(jìn)學(xué)生全面凡富有個(gè)性的發(fā)展，這與生物課標(biāo)的理念“面向全體學(xué)生”相吻合。利用科學(xué)史料，還原科學(xué)探究過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)是進(jìn)行科學(xué)史教學(xué)的常用辦法。學(xué)生的科學(xué)探究過(guò)程好比是科學(xué)家的科研項(xiàng)目研究，因此，本節(jié)教學(xué)教師采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)法，不僅使學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的樂(lè)趣，而且也使學(xué)生領(lǐng)悟了項(xiàng)目研究的基本方法。三級(jí)智力是霍姆斯提出的，三級(jí)智力與項(xiàng)目學(xué)習(xí)整合的學(xué)習(xí)策略中體現(xiàn)了多元智力。將多元智能理論融入生物教學(xué)中，整合多元智能與項(xiàng)目學(xué)習(xí)，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中蘊(yùn)含探究性學(xué)習(xí)，是本節(jié)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)。其操作流程可概括如圖1所示。

5 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

5.1 創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系的教學(xué)情境，導(dǎo)入主題

教師首先聯(lián)系前一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，從物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例得出：生物膜具有選擇透過(guò)性。然后創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，展示尿毒癥和血液透析的圖片，教師設(shè)疑：血液透析為什么能治療尿毒癥?要求根據(jù)血液透析膜的工作原理解答此問(wèn)題。接著教師設(shè)問(wèn)：生物膜為什么具有選擇透過(guò)性呢?生物膜的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的呢?這樣從尿毒癥和血液透析引入課題，體現(xiàn)了“注重與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系”的課程理念。從血液透析膜的原理到生物膜的功能，從生物膜的功能到生物膜結(jié)構(gòu)的探索，體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn)。

5.2 利用科學(xué)史料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)

(1)探究細(xì)胞膜的成分——磷脂分子及其排列方式。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)：

一級(jí)智力：收集與搜索。

閱讀科學(xué)史料：1895年，E.Overton選用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易穿過(guò)細(xì)胞膜。

設(shè)計(jì)意圖：E.Overton實(shí)驗(yàn)作為探究活動(dòng)的背景，激發(fā)探究欲望。

多元智能理論：言語(yǔ)，語(yǔ)言智能。

探究：依據(jù)E.Overton所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論(細(xì)胞膜由脂質(zhì)物質(zhì)所組成)?

多元智能理論：邏輯，數(shù)學(xué)智能。

觀察：教師說(shuō)明磷脂分子是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分，并提供磷脂分子模式圖。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)研究結(jié)果和學(xué)生已有的知識(shí)得出結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，使他們感受探究的樂(lè)趣。

多元智能理論：視覺(jué)／空間智能。

二級(jí)智力：加工與研究。

素描：根據(jù)磷脂分子模式圖及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，要求學(xué)生嘗試畫(huà)出水—空氣界面、水中二種情景的磷脂分子的排布方式。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用遷移能力，對(duì)信息的交流能力。

多元智能理論：身體，運(yùn)動(dòng)智能和視覺(jué)，空間智能制作：利用積件構(gòu)建細(xì)胞膜中的磷脂分子排布模型(磷脂分子在細(xì)胞膜中呈雙分子層排列)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生親自動(dòng)手構(gòu)建磷脂分子排布模型，使他們印象深刻，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、合作交流能力。

多元智能理論：視覺(jué)／空間智能和交往／交流智能。

三級(jí)智力：評(píng)價(jià)與體驗(yàn)。

體驗(yàn)：呈現(xiàn)史料支持學(xué)生的結(jié)論：1925年，E.Gorter和F.Grendel對(duì)血影的研究，他們用丙酮抽提細(xì)胞膜中的脂類(lèi)物質(zhì)在水面鋪成單分子層，聚攏后測(cè)得的總面積是紅細(xì)胞總面積的2倍。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)血影研究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究活動(dòng)的評(píng)價(jià)和驗(yàn)證，使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)。

多元智能理論：自知，自省智能。

評(píng)價(jià)：構(gòu)成膜的成分除了磷脂分子外，還有其他成分嗎?

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生思考，過(guò)渡到下一個(gè)課題的學(xué)習(xí)。

(2)探究細(xì)胞膜的成分——蛋白質(zhì)分子。

一級(jí)智力：收集與搜索。

閱讀：呈現(xiàn)科學(xué)史料：科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶(能專(zhuān)一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì))分解。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)閱讀史料，使學(xué)生分析現(xiàn)象，推測(cè)結(jié)論。

多元智能理論：言語(yǔ)，語(yǔ)言智能。

二級(jí)智力：加工與研究。

探究：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你對(duì)膜化學(xué)成分在種類(lèi)上認(rèn)識(shí)是否還有新的結(jié)論(推測(cè)膜中可能還含有蛋白質(zhì))?

設(shè)計(jì)意圖：提出并完善自己的觀點(diǎn)。

多元智能理論：邏輯，數(shù)學(xué)智能。

j級(jí)智力：評(píng)價(jià)與體驗(yàn)。

體驗(yàn)：“膜在組成成分上主要由磷脂和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成”這一過(guò)程的探索。學(xué)生首先是根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說(shuō)。然后對(duì)假說(shuō)是否成立，又通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和完善。最終得出結(jié)論。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究的基本方法，為更高層次學(xué)習(xí)作鋪墊。

多元智能理論：自知／自省智能。

(3)探究生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程——磷脂分子和蛋白質(zhì)分子組合方式。

一級(jí)智力：收集與搜索。

提出新的問(wèn)題：膜中不僅含有脂質(zhì)，而且含有蛋白質(zhì)分子，那么這兩種物質(zhì)是如何組合在一起的呢?

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題的能力。

小組合作，模型架構(gòu)：利用實(shí)驗(yàn)材料，要求學(xué)生架構(gòu)蛋白質(zhì)和磷脂分子的可能組合方式。

設(shè)計(jì)意圖：小組合作，動(dòng)手建構(gòu)，發(fā)展想像能力。

多元智能理論：交街交流智能和身體/運(yùn)動(dòng)智能。

閱讀科學(xué)史料：電子顯微鏡工作原理：電子顯微鏡是用電子束來(lái)照射被檢驗(yàn)樣品。由于樣品對(duì)電子有不同散射度，因蛋白質(zhì)電子密度高，故顯灰暗；因磷脂分子的電子密度低，故顯光亮。

設(shè)計(jì)意圖：體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。

多元智能理論：言語(yǔ)／語(yǔ)言智能。

觀察圖片：利用超薄切片技術(shù)在電鏡下獲得的清晰的細(xì)胞膜照片。

多元智能理論：視覺(jué)空間智能。

二級(jí)智力：加工與研究。

自主探究：電鏡下的細(xì)胞膜呈現(xiàn)了暗亮暗三層結(jié)構(gòu)，暗的代表什么物質(zhì)呢?亮的又代表什么物質(zhì)呢?那蛋白質(zhì)分子和磷脂分子如何排布呢?

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，并敢于提出個(gè)人觀點(diǎn)。

多元智能理論：邏輯/數(shù)學(xué)智能。

與科學(xué)家結(jié)論對(duì)比：1959年Robersen的“單位膜”模型：細(xì)胞膜都是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層靜態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。教師并將單位膜模型與學(xué)生自己建構(gòu)的模型相比較。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息的處理和整合能力。

多元智能理論：交往／交流智能。

提出進(jìn)一步探究的問(wèn)題：生物膜是不是真是“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)呢?

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生批判精神，培育新的思考點(diǎn)。

多元智能理論：自知，自省智能。

尋找解決問(wèn)題的方法或途徑：呈現(xiàn)冰凍蝕刻技術(shù)工作原理并展示模擬圖片。教師將冰凍蝕刻技術(shù)的模擬排布圖與學(xué)生自己建構(gòu)的模型相比較，找出異同。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的作用，發(fā)展學(xué)生的信息整合能力。

多元智能理論：視覺(jué)／空間智能。

提出探究的問(wèn)題：細(xì)胞膜是不是真是靜態(tài)結(jié)構(gòu)?

設(shè)計(jì)意圖：凸顯矛盾，促使學(xué)生進(jìn)行新的思考。

多元智能理論：自知/自省智能。

從現(xiàn)實(shí)生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)(多元智能理論：視覺(jué)／空間智能)。

從科學(xué)史料中尋找支持實(shí)驗(yàn)：1970年，F(xiàn)rye和Edidin的人一鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：融合后的細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。將細(xì)胞放在37℃培養(yǎng)40 rain后，兩種顏色均勻分布在融合后的細(xì)胞膜表面(多元智能理論：邏輯做學(xué)智能)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生感受科學(xué)的動(dòng)態(tài)發(fā)展變化，感受科學(xué)與技術(shù)關(guān)系，滲透情感教育。

修正完善：1972年S.J.Singer和G.Nicolson在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了“流動(dòng)鑲嵌模型”。教師要求學(xué)生討論該模型的基本內(nèi)容；總結(jié)建模的基本方法。

設(shè)計(jì)意圖：體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，歸納建模的基本方法。

多元智能理論：言語(yǔ)，語(yǔ)言智能和交往，交流智能。

三級(jí)智力：評(píng)價(jià)與體驗(yàn)。

評(píng)價(jià)：流動(dòng)鑲嵌模型是不是完美無(wú)缺的?細(xì)胞膜中除了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子外，還有沒(méi)有其他物質(zhì)(多元智能理論：自知／自省智能)?

評(píng)價(jià)：制作的細(xì)胞膜模型有沒(méi)有更好的設(shè)計(jì)方法和更合適的實(shí)驗(yàn)材料(多元智能理論：自知，自省智能)。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)工作的艱巨性，將課內(nèi)探究延伸至課外探究，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散創(chuàng)新能力。

5.3 應(yīng)用概念圖、列表比較等方法，進(jìn)行總結(jié)內(nèi)化

教師應(yīng)用概念圖、列表比較等方法，總結(jié)歸納生物膜的研究歷程和流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。這樣的總結(jié)，不僅使學(xué)生形成了知識(shí)體系，而且使學(xué)生學(xué)會(huì)了總結(jié)歸納的基本方法。