生物膜的流動鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計(jì)1.教材分析“生物膜的流動鑲嵌模型”是人教版高中生物學(xué)教材《必修1·分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)的內(nèi)容，在教材中起著承上啟下的作用，重點(diǎn)在于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。本節(jié)內(nèi)容有兩大難題：①如何有效學(xué)習(xí)科學(xué)探究史？若是僅由教師簡單敘述，將不利于學(xué)生自主探究，學(xué)生難以從舊知中擴(kuò)展獲得新知，課堂枯燥而低效。②如何直觀生動地讓學(xué)生理解細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型？細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)微觀而抽象，現(xiàn)有的教具無法展示其“流動性”，學(xué)生難以形成具體的認(rèn)知。2.教學(xué)目標(biāo)①形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，體會細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。②通過學(xué)習(xí)科學(xué)史，培養(yǎng)運(yùn)用模型與建模法解決問題的思維方式。③根據(jù)科學(xué)家觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以小組合作的方式探究、表達(dá)與交流，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識以及小組合作活動的水平。④運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，對事物作出科學(xué)解釋和判斷；將結(jié)構(gòu)與功能觀與自身發(fā)展聯(lián)系起來，培養(yǎng)主動承擔(dān)與解決問題的個性品質(zhì)。3.教學(xué)過程3.1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課在本節(jié)課的開始，教師提出問題，促進(jìn)學(xué)生思考：“細(xì)胞膜的出現(xiàn)為什么是生命形成的關(guān)鍵一步？”學(xué)生根據(jù)已有的知識，聯(lián)想到“細(xì)胞膜擁有豐富的功能”。教師引導(dǎo)學(xué)生回顧：“細(xì)胞膜的功能有哪些？”緊接著，教師追問：“細(xì)胞膜為什么可以擁有這些功能？”學(xué)生思考后，難以說出準(zhǔn)確的答案。此時，教師提示：“生物學(xué)中有種觀點(diǎn)是結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)?！睂W(xué)生據(jù)此聯(lián)想到細(xì)胞膜的功能與結(jié)構(gòu)有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，教師提出本節(jié)課需要解決的問題：“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是怎樣的？”設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過環(huán)環(huán)相扣的問題串，引導(dǎo)學(xué)生思考“細(xì)胞膜應(yīng)具備怎樣的結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)它的功能”，使學(xué)生對細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生好奇心。教師引導(dǎo)學(xué)生利用“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點(diǎn)，根據(jù)舊知——細(xì)胞膜的成分與功能，來推測新知——細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生初步形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。3.2角色翻轉(zhuǎn)，主動探究課前，教師將學(xué)生按照科學(xué)史的時間順序分成4個小組（表1）。每個小組有兩項(xiàng)任務(wù)：①合作收集資料，根據(jù)相應(yīng)時期科學(xué)家觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組對于“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)”進(jìn)行思考、表達(dá)與交流。②小組成員共同制作細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型。課上由各小組代表依次介紹相應(yīng)時期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并展示模型（圖1~圖3），其他同學(xué)記錄其展示過程中的優(yōu)點(diǎn)與有疑問的地方。學(xué)生在準(zhǔn)備、展示與聆聽的過程中，可以發(fā)現(xiàn)自己遺漏的知識點(diǎn)。設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生合作探究、動手操作以及語言表達(dá)能力，使課堂更富有生命力。3.3特色點(diǎn)評，互相學(xué)習(xí)及時反饋、激勵性評價(jià)對小組合作學(xué)習(xí)起著重要的導(dǎo)向與促進(jìn)作用。3.3.1小組互相提問與答疑在展示的過程中，學(xué)生也萌生了新的問題，因此小組之間可以互相提問。提問組向展示組提出之前記錄下的疑問，由展示組進(jìn)行回答。對于提問組提出的問題，展示組經(jīng)過反思做出必要的訂正和補(bǔ)充發(fā)言。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生歸納出合理的結(jié)論。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過組內(nèi)、組間的合作學(xué)習(xí)，對問題及時反饋，有助于進(jìn)一步內(nèi)化知識，構(gòu)建更加豐富、立體的知識結(jié)構(gòu)。3.3.2小組自評與互評為提高學(xué)生的合作意識以及小組合作活動的水平，有必要進(jìn)行激勵性評價(jià)。教師給出“組員參與情況”“展示效果”“模型美觀”“小組活動秩序”等關(guān)鍵詞，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組自評與組間互評。學(xué)生結(jié)合之前記錄的展示組的優(yōu)點(diǎn)和問題，表達(dá)交流。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過本環(huán)節(jié)既可以自我分析問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，又能夠取長補(bǔ)短、互相學(xué)習(xí)。3.3.3教師點(diǎn)評為了加強(qiáng)各小組的集體榮譽(yù)感，教師根據(jù)各組的綜合表現(xiàn)以及小組自評與互評的結(jié)果，設(shè)置團(tuán)結(jié)之星、演講之星、模型之星與文明之星四個獎項(xiàng)，采用頒獎的方式對各小組表現(xiàn)突出的方面進(jìn)行肯定，使小組內(nèi)形成互動、互助的局面，小組間形成互勉、互進(jìn)的良好氛圍。3.4限時任務(wù)，解決疑惑通過前面的環(huán)節(jié)，學(xué)生初步了解了各種成分是如何構(gòu)成細(xì)胞膜的，但是對于細(xì)胞膜的運(yùn)動現(xiàn)象，僅憑目前構(gòu)建的模型難以理解，從而使學(xué)生產(chǎn)生疑惑。教師布置一項(xiàng)課上限時任務(wù)，學(xué)生需要在3min內(nèi)閱讀教材中的兩則材料，嘗試得出磷脂分子和蛋白質(zhì)分子都能運(yùn)動的結(jié)論，進(jìn)而回答細(xì)胞膜產(chǎn)生運(yùn)動現(xiàn)象的原因，總結(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有一定的流動性。3.5直觀演示，加深理解根據(jù)新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，桑格和尼克森提出了目前被大多數(shù)人接受的“流動鑲嵌模型”。教師通過展示親自制作的模型，帶領(lǐng)學(xué)生梳理流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，演示磷脂分子與蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動，從而使學(xué)生思考與總結(jié)細(xì)胞膜具備流動性的原因。接著，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧細(xì)胞膜的功能，并提出問題：“請觀察模型，細(xì)胞膜的這些功能分別是通過哪部分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的？”學(xué)生進(jìn)行討論并回答問題。設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)可以加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)與功能觀的理解，此外，還能夠?yàn)楸菊碌谌?jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡膶W(xué)習(xí)埋下伏筆。3.6暢談收獲，反思總結(jié)教師引導(dǎo)回顧探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，學(xué)生積極思考，表達(dá)交流，對本節(jié)課的內(nèi)容起到點(diǎn)睛與升華的作用。通過本節(jié)課使學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。學(xué)生反思：從生命觀念與社會責(zé)任的角度出發(fā)，“結(jié)構(gòu)決定功能，物質(zhì)決定結(jié)構(gòu)”，想讓自己擁有怎樣的能力，就要讓自己具備怎樣的知識結(jié)構(gòu)，從而主動學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識。4.教具制作目前真正能展示“流動性”的細(xì)胞膜教具幾乎沒有，經(jīng)過多重摸索，建議選取的材料為乒乓球（40個）、毛絨條（40根）、細(xì)鐵絲（20cm，6根）、彩泥（兩色）、海洋球、白乳膠。接下來介紹“流動性”細(xì)胞膜教具的制作步驟。4.1磷脂分子的制作用乒乓球表示磷脂分子的頭部，用毛絨條表示磷脂分子的尾部。乒乓球的色彩鮮艷，大小合適，毛絨條同樣顏色豐富，粗細(xì)適中，適合展示。乒乓球質(zhì)地略硬，鉆孔時可用燒熱的細(xì)鐵絲直接燙穿，隨后將毛絨條直接插入孔中即可。4.2蛋白質(zhì)分子的制作蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中的分布方式有，覆蓋式、鑲嵌式及貫穿式3種。用捏扁的海洋球表示覆蓋式的蛋白質(zhì)分子，用鐵絲穿過海洋球，將其卡在磷脂雙分子層中，便于演示蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動。用彩泥捏出鑲嵌及貫穿式的蛋白質(zhì)分子，使用白乳膠將其固定在磷脂雙分子層中，貫穿式的蛋白質(zhì)分子能起到支撐作用。4.3各基本單位的連接使用燒熱的細(xì)鐵絲對乒乓球鉆孔。使用相同顏色、相同長度的毛絨條，將磷脂分子連接成串，每串5個磷脂分子，8串為宜。毛絨條具備獨(dú)特的摩擦力與柔軟度，既能保證乒乓球不易脫落，也能展示出磷脂雙分子層的流動性。用毛絨條將成串的磷脂分子連接成網(wǎng)，形成兩層磷脂分子。用細(xì)鐵絲作為磷脂分子層的支架，使用白乳膠將鐵絲與乒乓球的連接處進(jìn)行固定，露出的鐵絲尖端用白乳膠涂抹，待其風(fēng)干，防止使用者被劃傷。最后，將制作好的蛋白質(zhì)分子覆蓋、鑲嵌、貫穿在磷脂雙分子層中（圖4）。5,教學(xué)反思通過小組之間的提問與答疑，有助于學(xué)生自主歸納出合理的結(jié)論，構(gòu)建更加豐富、立體的知識結(jié)構(gòu)。教師采用激勵性評價(jià)，提高了學(xué)生進(jìn)行合作探究的熱情，使學(xué)生在學(xué)習(xí)小組內(nèi)、組間形成了