深入挖掘教材并结合假设激趣应用于生物教学实践

郭伟

【摘要】科学发展史是人类进步的历史，模型建构是人类认识自我和解决问题的重要途径。本节内容对于学生学习生物学有着非常重要的的意义。教师通过对教材内容的深入挖掘，将未知内容转变为学习过程中一个个驿站，激发学生学习兴趣。并且在教学中，让学生带入角色更有利于达成教学目标。

【关键词】模型建构 丹里尼—戴维森 冰冻蚀刻

【分类号】G633.91

1 教材分析

该节是必修一《分子与细胞》第4章“细胞的物质输入和输出”的第2节。了解并掌握细胞膜的流动镶嵌模型的建立过程有利于学生更好的理解和记忆细胞膜的结构组成、结构特性以及功能特性。本节内容设置较为简单，通过对科学家研究历史的呈现，总结归纳出细胞膜的结构模型。对于科学事实这样的教学内容，需要学生更多是了解和记忆。教材改版后，在课本内容中增幅最为明显的就是科学发展史的介绍，并且加入了模型结构的内容。学生可以通过自身阅读和教师的辅助活动在头脑中形成一个科学发展的完整链条，而在学习和思考的过程中学生的能力也得到锻炼和升华。

2 教学目标

2.1 知识目标 简述生物膜的结构。

2.2 能力目标 体验生物膜模型建构的过程并运用提出假说的研究方法解决实验问题。

2.3 情感态度与价值观目标 体会在科学理论发展的道路上技术的发展所发挥的积极作用；认同结构与功能相适应的观点。

3 教学过程

3.1 回顾知识 复习第3章第1节关于细胞膜的结构与功能的相关知识，强调结构与功能相适应的原理。质疑细胞膜物质组成，更好借故引今，以此帮助学生掌握本节内容要点。

3.2 创设情境，切入课题 教师展示塑料布、眼镜布、帆布、普通布、橡胶手套等几种材料，要求学生能够辨识材料并进行假设性的提问：如果你是细胞会选择什么材料来构建细胞膜？通过视觉的感受和趣味问答激发学生对细胞膜结构的学习兴趣。

3.3 假设激趣，还原故事 教师提问：如果有一架时光机带我们回到过去，你会怎样开始关于细胞膜的研究呢？

假设1：如果在座的同学们就是欧文顿，你会怎样研究细胞膜的化学组成呢？

教师展示欧文顿实验过程（见图1），请同学们思考后得出实验的结论——膜是由脂质组成的。教师总结该实验结论的得出仅仅是作为已有实验现象的推论，假说是否成立需要进一步实验证据，从而巧妙引出以下科学家实验内容。

假设2：假如你在得知了欧文顿实验的大胆猜测，你会做什么呢？现在的你又会做什么呢？通过巧妙的假设提升学生的思考空间，从而导出对细胞膜另外一种成分——蛋白质的研究证据。

教师展示20世纪初科学家的研究内容：细胞膜不仅会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解，而使得细胞膜被破坏。请学生们对照自己的实验思路，找出优劣。课本中只是经过简单的事实告知，让学生们记忆，缺乏实验的完整性。通过深入挖掘教材，补充该部分未涉及的环节，更有利于学生理解细胞膜物质组成。

假设3：如果你是一位伟大的科学家，你会不会好奇脂质分子的排布情况？

教师展示和介绍磷脂分子结构（见图2）。

假设4：如果你是磷脂分子应该怎样排布来构建细胞膜？

教师展示荷兰科学家戈特及格伦德尔的研究（见图3），请学生们大胆假设，细胞膜中脂质分子可能的排布情况。通过这样的有趣的假设帮助学生们更好的理解细胞膜结构中的基本骨架——磷脂双分子层。

假设5：假如你是细胞膜又会将蛋白质置于何地呢？

教师补充学者丹里尼—戴维森双分子片层结构模型，即膜骨架是脂质形成的双层结构，蛋白分子附着在脂双分子层表面。这部分内容的补充显得后续罗伯特森的实验不会过于突兀，使学生更容易理解科学家们对细胞膜上蛋白质分布的认识是一个逐渐清晰的过程，意识到所有科学发现都不是一蹴而就的。

教师展示罗伯特森关于细胞膜静态模型的电镜图片（见图4）。教师解释：科学理论的发展与技术的发展是分不开的，电镜照片的取得进一步证实了前人对细胞膜结构的认识。教师展示图片5，请同学们质疑细胞膜的静态模型，通过对比反思罗伯特森模型的优缺点，是同学们认识更加深刻。