郭偉

【摘要】科學發(fā)展史是人類進步的歷史，模型建構是人類認識自我和解決問題的重要途徑。本節(jié)內容對于學生學習生物學有著非常重要的的意義。教師通過對教材內容的深入挖掘，將未知內容轉變?yōu)閷W習過程中一個個驛站，激發(fā)學生學習興趣。并且在教學中，讓學生帶入角色更有利于達成教學目標。

【關鍵詞】模型建構 丹里尼—戴維森 冰凍蝕刻

【分類號】G633.91

1 教材分析

該節(jié)是必修一《分子與細胞》第4章“細胞的物質輸入和輸出”的第2節(jié)。了解并掌握細胞膜的流動鑲嵌模型的建立過程有利于學生更好的理解和記憶細胞膜的結構組成、結構特性以及功能特性。本節(jié)內容設置較為簡單，通過對科學家研究歷史的呈現(xiàn)，總結歸納出細胞膜的結構模型。對于科學事實這樣的教學內容，需要學生更多是了解和記憶。教材改版后，在課本內容中增幅最為明顯的就是科學發(fā)展史的介紹，并且加入了模型結構的內容。學生可以通過自身閱讀和教師的輔助活動在頭腦中形成一個科學發(fā)展的完整鏈條，而在學習和思考的過程中學生的能力也得到鍛煉和升華。

2 教學目標

2.1 知識目標 簡述生物膜的結構。

2.2 能力目標 體驗生物膜模型建構的過程并運用提出假說的研究方法解決實驗問題。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標 體會在科學理論發(fā)展的道路上技術的發(fā)展所發(fā)揮的積極作用；認同結構與功能相適應的觀點。

3 教學過程

3.1 回顧知識 復習第3章第1節(jié)關于細胞膜的結構與功能的相關知識，強調結構與功能相適應的原理。質疑細胞膜物質組成，更好借故引今，以此幫助學生掌握本節(jié)內容要點。

3.2 創(chuàng)設情境，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，要求學生能夠辨識材料并進行假設性的提問：如果你是細胞會選擇什么材料來構建細胞膜？通過視覺的感受和趣味問答激發(fā)學生對細胞膜結構的學習興趣。

3.3 假設激趣，還原故事 教師提問：如果有一架時光機帶我們回到過去，你會怎樣開始關于細胞膜的研究呢？

假設1：如果在座的同學們就是歐文頓，你會怎樣研究細胞膜的化學組成呢？

教師展示歐文頓實驗過程（見圖1），請同學們思考后得出實驗的結論——膜是由脂質組成的。教師總結該實驗結論的得出僅僅是作為已有實驗現(xiàn)象的推論，假說是否成立需要進一步實驗證據，從而巧妙引出以下科學家實驗內容。

假設2：假如你在得知了歐文頓實驗的大膽猜測，你會做什么呢？現(xiàn)在的你又會做什么呢？通過巧妙的假設提升學生的思考空間，從而導出對細胞膜另外一種成分——蛋白質的研究證據。

教師展示20世紀初科學家的研究內容：細胞膜不僅會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶分解，而使得細胞膜被破壞。請學生們對照自己的實驗思路，找出優(yōu)劣。課本中只是經過簡單的事實告知，讓學生們記憶，缺乏實驗的完整性。通過深入挖掘教材，補充該部分未涉及的環(huán)節(jié)，更有利于學生理解細胞膜物質組成。

假設3：如果你是一位偉大的科學家，你會不會好奇脂質分子的排布情況？

教師展示和介紹磷脂分子結構（見圖2）。

假設4：如果你是磷脂分子應該怎樣排布來構建細胞膜？

教師展示荷蘭科學家戈特及格倫德爾的研究（見圖3），請學生們大膽假設，細胞膜中脂質分子可能的排布情況。通過這樣的有趣的假設幫助學生們更好的理解細胞膜結構中的基本骨架——磷脂雙分子層。

假設5：假如你是細胞膜又會將蛋白質置于何地呢？

教師補充學者丹里尼—戴維森雙分子片層結構模型，即膜骨架是脂質形成的雙層結構，蛋白分子附著在脂雙分子層表面。這部分內容的補充顯得后續(xù)羅伯特森的實驗不會過于突兀，使學生更容易理解科學家們對細胞膜上蛋白質分布的認識是一個逐漸清晰的過程，意識到所有科學發(fā)現(xiàn)都不是一蹴而就的。

教師展示羅伯特森關于細胞膜靜態(tài)模型的電鏡圖片（見圖4）。教師解釋：科學理論的發(fā)展與技術的發(fā)展是分不開的，電鏡照片的取得進一步證實了前人對細胞膜結構的認識。教師展示圖片5，請同學們質疑細胞膜的靜態(tài)模型，通過對比反思羅伯特森模型的優(yōu)缺點，是同學們認識更加深刻。