曾志新

一、創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入主題

圖片展示各種各樣的細胞，引導(dǎo)學(xué)生回顧細胞的邊界是什么？細胞膜的成分有哪些？細胞膜的功能是什么？接著引入細胞膜的這些功能，它們應(yīng)該有怎樣的結(jié)構(gòu)才能與之適應(yīng)呢？一百多年前的科學(xué)家對生物膜的功能有著濃厚的興趣，但是由于細胞膜很薄，光學(xué)顯微鏡無法觀察研究，那該如何入手呢？

設(shè)計意圖：一節(jié)課要有一個好的開端，快速、簡潔地引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是關(guān)鍵。

二、從生理功能入手的科學(xué)探究

資料1：1895年，E.Overton選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究，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)更容易穿過細胞膜。

根據(jù)學(xué)過的知識，分析上述材料可以得到什么結(jié)論？歐文頓的假說是通過對實驗現(xiàn)象的推理分析，還是將膜的成分提出來鑒定的呢？在提出假說后還有必要對膜的成分進行分離、提純和鑒定嗎？歐文頓的上萬次實驗給了你什么啟示？

設(shè)計意圖：問題串引領(lǐng)學(xué)生小組討論探究、激發(fā)思維的火花。在討論中鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)，還讓學(xué)生理解了科學(xué)探究中假說的重要性，也引導(dǎo)學(xué)生知道假設(shè)還必須有實驗的支撐，同時科學(xué)家的上萬次實驗也培育了學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)。

三、動一動，模擬制作磷脂分子的結(jié)構(gòu)

資料圖片展示磷脂分子的材料，讓學(xué)生理解磷脂分子的“親水性”和“疏水性”。

活動一：把班級分成8個小組，根據(jù)磷脂分子的特點，小組利用磁鐵作為磷脂分子頭部、卡紙作為磷脂分子尾部制作了16個磷脂分子模型。（見圖1）

四、體會并構(gòu)建雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)

資料2：1925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細胞中提出脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。

假如你是當(dāng)時的科學(xué)家，針對這一現(xiàn)象你能提出什么假說？（生物膜的磷脂分子應(yīng)該是兩層的）

活動三：細胞膜的兩側(cè)都有水存在，小組利用模型討論并構(gòu)建磷脂分子在細胞膜中可能的排布方式并說明理由。

設(shè)計意圖：本來學(xué)生對磷脂分子一無所知，在教師的講解和模型的引導(dǎo)下，學(xué)生的探究情緒高漲，小組分工合作動手構(gòu)建單層、兩層磷脂分子。最后學(xué)生擺出集中雙層磷脂分子模型，并由小組代表說明模型的結(jié)構(gòu)特點，其他小組傾聽、提問、質(zhì)疑，最后師生討論得出在水中磷脂雙分子層的結(jié)構(gòu)就水到渠成了。（見圖3）

拼一拼，單位膜模型的提出。

資料3：20世紀初，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞分離出來，通過化學(xué)分析表明，膜的成分除了脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。

資料4：1959年，羅伯特森在電子顯微鏡下觀察到了細胞膜顯示的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，提出生物膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層構(gòu)成的。

我們已經(jīng)知道了磷脂分子的排列方式，那么羅伯特森的實驗，你認為蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置呢？（學(xué)生聯(lián)想到“三明治”的模型）

活動四：教師引導(dǎo)學(xué)生利用卡紙畫出幾個不同大小的橢圓形蛋白質(zhì)模型，并剪下備用。根據(jù)羅伯特森的假說，小組構(gòu)建“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型。教師請不同小組派代表展示模型并說明本組模型的特點和意義。（見圖4）

你贊同羅伯特森的模型嗎？蛋白質(zhì)除了覆蓋在磷脂分子的表面外，還有沒有其他的方式？

資料5：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)膜蛋白不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。

活動五：根據(jù)上述資料，修正小組的“三明治”靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型，蛋白質(zhì)的位置可以有哪些呢？（見圖5）

設(shè)計意圖：單位膜模型的提出是生物膜模型的基石，通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料以及活動三學(xué)生構(gòu)建的“三明治”模型可以看出，學(xué)生的想法和當(dāng)時科學(xué)家的想法不謀而合！教師應(yīng)充分肯定學(xué)生的想象能力和總結(jié)能力，學(xué)生學(xué)習(xí)的成功感也在做一做的合作過程中進一步加強。接著科學(xué)家的新發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致對羅伯特森的模型進行了補充和完善，引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)家要具備敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，不斷創(chuàng)新發(fā)展的品質(zhì)。

五、體驗新技術(shù)帶來的成功

細胞膜是否像小白板中的模型是靜止不動的呢？教師播放變形蟲吞噬草履蟲、白細胞吞噬病菌的動畫，引導(dǎo)學(xué)生直觀地感知靜態(tài)模型無法解釋這些現(xiàn)象，生物膜的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個動態(tài)的彈性結(jié)構(gòu)。假說還需要實驗證據(jù)來支撐，有什么證據(jù)證明細胞膜中的物質(zhì)是不斷運動的呢？

資料6：動畫展示1970年科學(xué)家利用熒光標記法進行小鼠細胞和人細胞融合實驗。

通過這一科學(xué)實驗，你能得出什么結(jié)論？學(xué)生在這一過程中自然而然能夠得出生物膜是具有流動性的這個結(jié)論。

六、完善小組流動鑲嵌模型作品

通過對比桑格和尼克森的流動鑲嵌模型，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，自己構(gòu)建的模型和流動鑲嵌模型有一個區(qū)別：缺乏糖蛋白的結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)學(xué)生利用卡紙剪出多糖的結(jié)構(gòu)并放在相應(yīng)的蛋白質(zhì)的位置上。一幅完整的生物膜模型終于大功告成。各小組紛紛派代表展示作品，成功的喜悅感油然而生，同時也為下一步順理成章理解生物膜的流動鑲嵌模型打下堅實的基礎(chǔ)。及時表揚他們是當(dāng)代的桑格和尼克森。（見圖6）

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)是探究活動的結(jié)束，通過小組展示流動鑲嵌模型，充分肯定他們的探究成果。學(xué)生在探究過程中也對科學(xué)探究的方法和思維有了深刻的體驗，課堂氛圍達到了高潮。

小結(jié)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

【教學(xué)反思】

本節(jié)課是在我校開展的“小組合作 先學(xué)后導(dǎo)”的教學(xué)改革背景下，我代表高一生物備課組開設(shè)的一節(jié)生物課，我認為主要有以下幾個亮點：

（1）以問題為導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。教師在整個過程中改變角色，只是充當(dāng)了組織者和引導(dǎo)者的角色，把課堂充分地還給學(xué)生思考探究。實踐證明，這樣的教學(xué)效果比起單一講授，學(xué)生的探究能力有了明顯的提高。

（2）做中學(xué)的教學(xué)理念。以生物膜的探索歷程為線索，通過小組合作、學(xué)生設(shè)計模型進行逐步推理、探索、認識生物膜的模型，使原本枯燥無味的探索史變得生動，最后學(xué)生制作的生物模型基本與科學(xué)家一致，成功的喜悅驅(qū)動他們更主動地學(xué)習(xí)探究。

（3）充分利用科學(xué)史的情感教育。本節(jié)課不僅要學(xué)生掌握科學(xué)探究的一般方法，更重要的是通過學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索歷程，讓學(xué)生體驗到人類對生物膜的探索是一個不斷深化、完善、永不止境的過程，要學(xué)習(xí)科學(xué)家敢于質(zhì)疑、不怕失敗、鍥而不舍的精神。

（作者單位 廣東二師附中生物課組）