侯宗梅 汪英
摘要:在“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)的教學(xué)中,通過組織學(xué)生分析科學(xué)史、圖片的觀察、動畫演示、模型的認(rèn)識和構(gòu)建等過程,了解生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,并解釋生物膜具有流動性和選擇透過性的原因。
關(guān)鍵詞:生物膜;流動鑲嵌模型;教學(xué)設(shè)計;高中生物學(xué)
一、教材分析
“生物膜的流動鑲嵌模型”出自人教版《分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié),在此之前學(xué)生已經(jīng)初步掌握了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu),能說出生物膜由細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜、核膜等組成,并且能理解這些膜結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)和功能上有緊密的聯(lián)系;也理解到細(xì)胞和外界進(jìn)行物質(zhì)的交換需要通過細(xì)胞膜這一基本結(jié)構(gòu),但細(xì)胞膜到底有怎樣的結(jié)構(gòu)賦予其具備控制物質(zhì)進(jìn)出這一功能,這就是本節(jié)內(nèi)容所要聚焦的核心概念——生物膜的流動鑲嵌模型。
二、教學(xué)目標(biāo)
本節(jié)內(nèi)容基于大量史實,其中蘊(yùn)含了多種科學(xué)方法,教師在處理教學(xué)內(nèi)容時,可以依據(jù)觀察-認(rèn)識-理解-應(yīng)用的學(xué)習(xí)進(jìn)階,從知道生物膜、認(rèn)識生物膜、理解生物膜的角度出發(fā),最終解釋生物膜結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。
1.生命觀念。生物膜是一層選擇透過性膜,具有流動性的膜結(jié)構(gòu)。
2.科學(xué)思維。學(xué)生自主構(gòu)建生物膜的結(jié)構(gòu),體驗?zāi)P徒?gòu)的一般方法。
三、教學(xué)過程
(一)引入興趣活動,導(dǎo)入新課
教師于課前讓學(xué)生自選三種不同材料制作“細(xì)胞”(氣球、鋼球、泡沫球),學(xué)生蒙上眼睛,讓學(xué)生通過觸摸等活動從中選擇觸感最像“細(xì)胞”的材料,并說出選擇的理由。
設(shè)計意圖:從學(xué)生的角度出發(fā),讓學(xué)生根據(jù)自己的認(rèn)知情境制作細(xì)胞,并篩選出最像細(xì)胞的材料,引出本節(jié)的核心內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的追疑興趣,展示對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。
(二)展示問題,認(rèn)識生物膜的模型
教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,解決以下問題:根據(jù)歐文頓的實驗現(xiàn)象,你會進(jìn)行怎樣的解釋?設(shè)計意圖:理解相似相溶,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。
教師展示20世紀(jì)初,科學(xué)家利用化學(xué)分析的方法指導(dǎo)了膜的組分確實含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì),教師進(jìn)一步設(shè)疑,如何設(shè)計實驗來證明自己的假設(shè)是正確的呢?
教師進(jìn)一步提出問題:磷脂分子是怎樣構(gòu)成生物膜的?只是簡單的組分堆砌?過渡到E.Gorter和F.Grendel的實驗。
(三)羅伯特森的實驗
教師PPT播放細(xì)胞膜電子顯微鏡圖片,讓學(xué)生思考:(1)圖示中你看到了什么?電鏡下呈現(xiàn)的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu),“暗”的部分指的是什么?“亮”的部分指的是什么?(2)試建構(gòu)在電鏡下所看到的模型是怎樣的?
設(shè)計意圖:利用科學(xué)史實進(jìn)一步完善生物膜模型,讓學(xué)生從中體驗到科學(xué)發(fā)展需要技術(shù)的支持。并且通過學(xué)生列舉生活中的實例,敢于對已有的模型進(jìn)行質(zhì)疑。
(四)提出流動鑲嵌模型的內(nèi)容
1.熒光標(biāo)記技術(shù)。在流動鑲嵌模型提出來之前,人們認(rèn)為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu),人們提出了哪些證據(jù)說明生物膜不是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)?科學(xué)家又通過什么樣的方法證明了生物膜不是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)?通過該實驗說明了生物膜具有怎樣的結(jié)構(gòu)特點?
設(shè)計意圖:論證生物膜不是靜態(tài)結(jié)構(gòu),讓學(xué)生敢于對已有的結(jié)論提出自己的見解,從而更深入地了解生物膜的結(jié)構(gòu)特點。
2.桑格和尼克森的實驗。教師引導(dǎo)學(xué)生對自己所構(gòu)建的生物膜模型進(jìn)行進(jìn)一步的修正,可進(jìn)一步設(shè)問:(1)細(xì)胞膜中除了有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)以外,還有什么成分?(2)根據(jù)自己所構(gòu)建的模型,表達(dá)該模型包括的內(nèi)容有哪些?(3)進(jìn)一步提問生物膜的結(jié)構(gòu)特性與其組成的關(guān)系?
設(shè)計意圖:學(xué)生通過認(rèn)識模型到理解模型的思維進(jìn)階過渡,進(jìn)一步加強(qiáng)對于流動鑲嵌模型的理解。
教師進(jìn)一步追疑:已有的流動鑲嵌模型被大多數(shù)人認(rèn)同,試著查閱相關(guān)資料,找出其他科學(xué)家對于生物膜結(jié)構(gòu)的不同的認(rèn)識。
設(shè)計意圖:通過查閱資料,了解生物膜結(jié)構(gòu)的其他模型,讓學(xué)生形成批判性思維,科學(xué)學(xué)說是不斷發(fā)展的。
作業(yè)布置:小組合作利用廢舊物品或自選物品制作生物膜模型。
設(shè)計意圖:通過動手制作流動鑲嵌模型,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。
四、教學(xué)反思
生物科學(xué)史是高中生物學(xué)習(xí)中非常重要的一環(huán),除了學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識外,學(xué)生應(yīng)通過科學(xué)史學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探索求知精神,因此教師需要認(rèn)真設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容教師從設(shè)問生物膜的結(jié)構(gòu)這一問題入手,通過展示史料,提出系列問題,循循善誘,引導(dǎo)學(xué)生去觀察、分析、建構(gòu)、歸納生物膜的模型。在教材中提到的多種技術(shù)手段運用于科學(xué)研究,豐富了學(xué)生的視野,讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的發(fā)展離不開科學(xué)的方法以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。在教學(xué)時貫穿自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式,強(qiáng)化了學(xué)生在教學(xué)中主體性的作用,但由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力有差異,在關(guān)注每一個學(xué)生方面,這點還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。
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