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1、利用科学史开展“细胞膜的结构和功能”的教学设计与反思 在教学过程中，能否调动起学生的积极性，发挥学生的主观能动性是一节课成败的关键。在教学活动中，要使学生能够在“教”的指引下，自主地进行探究学习，完成教学目标。笔者在“细胞膜的结构和功能”一节进行了尝试。引导学生像科学家那样进行问题探究，使整个教学过程充满探索的乐趣，取得了一定的成效。 一、教学情景 1导入 细胞结构的发现有着漫长的历程，直到德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”，人们才公认为细胞是生物形态结构和生命活动的基本单位。生物体由许多细胞构成，那细胞的边界是什么？（细胞膜）（屏幕展示细胞膜的结构模型）请问，该模型是怎样建立
2、和完善的？ 2探究细胞膜的结构 屏幕展示光学显微镜下植物的表皮细胞、人血液中的红细胞等结构图。 讲述：请同学们瞪大眼睛仔细看，能不能看清细胞的内部结构？（看不清）因为细胞膜很薄，科学研究发现细胞膜厚度只有约8nm。 细胞非常的小，细胞膜如此的薄，许多科学家在前后100多年的时间里进行无数次大胆的推测、想象和实验，反复探究，最终弄清了细胞膜的结构。科学研究离不开大胆的推测和想象，现在就请大家打开思维的大门，展开想象的翅膀，一起来探索细胞膜的结构。 （1）探究细胞膜的化学成分 资料1：1895年，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：脂容
3、性的物质比非脂容性的物质更易通过细胞膜进入细胞。 讲述：从中可得知细胞膜含有什么成分？ 资料2：20世纪初，科学家第一次将细胞膜从细胞中分离出来，并且发现细胞膜会被脂质溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。 讲述：从中可得知细胞膜的成分是什么？（含脂质和蛋白质）据科学进一步提纯、分析，发现细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。此外，还有少量糖类。 总结：细胞膜的化学成分为磷脂、蛋白质、糖类。 讲述：那么，构成细胞膜的磷脂分子、蛋白质分子和糖类又是怎样进一步组合形成完整的细胞膜的呢？科学家对细胞膜的结构进行了进一步的探索。 （2）探索细胞膜的结构 资料3：1925年荷兰科学家高特和格伦德把红细胞的磷脂抽提出来，
4、在水面排成单分子层，结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰恰等于红细胞表面积的两倍。 讲述：为什么会出现上述情况？ 总结：细胞膜是由磷脂双分子层组成的。 讲述：我们知道，细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子，那么，蛋白质分子分布在细胞膜的什么位置呢？ 资料4：20世纪40年代，曾经有学者推测磷脂双分子层两边各覆盖着蛋白质。直到1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的“暗亮暗”的3层结构。 阅读并讨论：你认为暗的是什么？亮的又是什么？ 总结：罗伯特森结合其他科学家的研究成果，最后认为暗的是蛋白质，亮的是磷脂分子，并且由此构建了“蛋白质磷脂蛋白质”3层结构模型。 讲述：当时罗伯特森提出的3层结构
5、模型有两个特点：（1）蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧。（2）构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的。随着科学的发展，3层结构模型的特点逐渐受到人们的质疑。那么蛋白质分子在磷脂双分子层是如何排布的呢？ 资料5：随着近代科学技术手段不断应用于生物膜的研究，科学家发现蛋白质不是全部平铺在磷脂的表面，而是蛋白质或镶嵌，或贯穿，或覆盖于磷脂分子中。而糖类连接在蛋白质的表面。 （3）探究细胞膜的结构特点 资料6：1970年费雷和埃迪登用红色荧光染料对小鼠细胞膜的蛋白质进行标志，用绿色荧光染料对人细胞膜上的蛋白质进行标志，然后，让这两种细胞融合，发现一半呈红色一半呈绿色，经过40分钟培养后，红
6、色荧光点和绿色荧光点均匀分布。 阅读并讨论：这个实验说明什么？为什么？ 总结：这个实验说明细胞膜具有一定的流动性。 （4）简介细胞膜的流动镶嵌模型 资料7：1972年，桑格和尼克森提出了细胞膜的流动镶嵌模型。 强调总结细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。 二、体会与反思 教学中巧妙地将科学家探索细胞膜结构历程的科学史进行组织、分析，让学生沿着科学家的探索历程进行探究学习。更好地体现了普通高中生物课程标准提出的“提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习”的新理念。上述案例表现了多方面的优点。 1创设了情境问题，激发了学生学习的欲望 学生都具有好奇、爱探索、易感染的心理特点。如果仅用知识介绍
7、的传统教学模式不能适应学生的这一心理特点。教学中准确地引进细胞膜的发现过程的史实资料，巧妙地设计探究性问题，很容易吸引学生的注意力和激发学习欲望。如，当资料6中人、鼠细胞杂交时，就是班上几位平时不爱听讲的学生学习热情也明显提高，并与我们一起思考、回答问题。 2实现了师生角色转变，学生学习方式的变革 教材上关于细胞膜的知识都是简单的结论性介绍，学生一般都是被动地接受。但通过科学史有关资料和经典实验的分析，例如，采用“提出问题分析经典实验或材料师生讨论得出结论”进行探究式教学，较好地避免了学生死记硬背和被动接受知识，使学生顺利完成由知识接受者到知识探索者的角色转换。同时也帮助了学生合作探究，增加了师生、生生互动的机会，充分发挥了学生学习的自主性。 因此，引用科学史不失为一条探究性教学的好途径。在人教版普通高中课程标准实验教科书生物教材中有很多章节都可以推广这种探究教学，如酶的发现、光合作用发现、生长素的发现等。 当然，采用科学史进行教学也会存在一些问题：（1）如何处理好学生思考与时间的关系？在上述案例中，我怕来不及完成教学任务，有些地方没有留给学生思考讨论的余地。（2）探究问题的设计一定要和科学史有机结合，否则只是对科学史的简单回忆而已。如何利用好科学史进行探究教学？这是值得进一步探讨的问题。 （作者单位江西省宁都中学）第 1 页 共 1 页
