基于支架式教学的生物教学案例及分析——以“细胞膜的结构和功能”教学为例

甘 露

(江苏省外国语学校 江苏 苏州 215104)

1.引言

支架式教学是以学生为主体，建立在学生自身的知识水平上，以培养学生的知识技能与创新能力为目标，发挥学生潜能激发学生最近发展区的教学模式[1]。因生物学具有知识点多，知识体系复杂的特点，在教学中可发现学生存在知识点漏记与知识体系构建混乱的情况，因而教师在教学设计的过程中可采用支架教学的方式顺应学生的思维逻辑让学生思考。

《细胞膜的结构和功能》选自高中生物人教版必修一第三章第一节，主要包括细胞膜的功能、细胞膜的成分以及细胞膜的结构，既是对细胞中的有机化合物与无机化合物延伸，也是细胞中物质成分结构与功能的具体化。本节的重点在于让学生了解细胞膜的成分、功能与结构，并理解细胞膜对于生命系统具有重要意义，难点在于掌握流动镶嵌模型。因本节的内容是学生第一次接触细胞的具体结构，需要学生具有较强的抽象思维能力，有一定的理解难度，且知识点较多。因而可采用支架式教学法引导学生主动学习，自主构建细胞结构与功能的关系，为后续学习铺垫。

2.教学案例展示

2.1 结合生活常识，创设情景，问题导入新课。教师结合学生生活常识，展示我国的边界线(中国地图)并提问：“在图片中，将我国与其他国家分开来的是什么？”教师进一步在PPT上进一步展示人体的边界、校园的边界等图片，提问“图片中展示的事物存在边界吗？他们的边界是真实存在的吗？”学生提出自己的猜想：存在且真实存在。教师对学生的回答进行总结“不论是国家的边界还是人体或是校园的边界，它都起到了隔离事物的作用。因此，我们可以得出边界是对事物进行隔离的实际或假象的界限。”

教师进一步引导“通过前面的学习我们已经知道细胞也是一个独立的生命系统，那么它有没有边界呢？它的边界是实际的还是假想的？在电子显微镜诞生之前，科学家发现了一些有关细胞的神奇现象。”PPT展示实验现象资料，搭建支架：

资料一：进入活细胞的物质要通过一道选择性的屏障，并不是所有的物质都能进入细胞。

资料二：用显微注射器将一种叫伊红的物质注入变形虫内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能很快逸出细胞。

资料三：在光学显微镜下看到，用微针触碰细胞表面时，细胞表面有弹性，可以伸展。

再次抛出问题“细胞有真实的边界吗？”引导学生阅读资料并分析得出细胞具有实际边界的结论。

2.2 结合生活经验，理解细胞膜的功能。教师引导“物质的结构与功能相适应，在了解了细胞膜的物质组成之后，我们来进一步了解其功能”，结合PPT展示资料，搭建学习支架，引导学生分点总结归纳出细胞膜的3大功能。

资料一：细胞内的物质较为稳定，细胞膜将细胞核、众多的细胞器与外界环境分隔开。

资料二：细胞需要的营养物质可以进入细胞，细胞不需要的物质不容易进入细胞。抗体、激素等物质在细胞内合成后分泌到细胞外，细胞代谢的废物也要排到细胞外，但是核酸等重要的成分却不会流出细胞。

资料三：多细胞个体内细胞之间存在信息之间的交流。如激素的随血液运输与靶细胞结合、精卵识别、胞间连丝等。

概念图展示细胞膜的三大功能，并以学校的围墙以及学生之间的信息交流类比细胞膜的功能，进一步强化学生对细胞膜功能的理解学生结合材料逐点进行讨论分析，得出细胞膜的三大功能。

2.3 分析资料，总结细胞膜的成分。教师结合PPT展示实验资料并设问“在获得细胞膜之后，科学家通过对其进行研究，逐步了解了细胞膜的主要成分。请你根据科学家的研究结果推测细胞膜的组成成分有哪些。”发布任务，结合科学实验结果搭建支架。

资料一：用脂质溶剂处理细胞后细胞膜会被溶解，同时脂质物质易于穿过细胞膜。

资料二：蛋白酶可以水解蛋白质，当用蛋白酶处理细胞时，细胞膜结构会被破坏；向溶解了细胞膜的溶液中加入双缩脲试剂后溶液变紫。

资料三：细胞膜成分含量图(如图2-3)所示。

教师提出问题“资料一说明细胞膜含有什么成分？资料二说明细胞膜含有什么？资料三说明细胞膜还有什么成分？三种成分之间的数量关系是怎样的？”，教师结合PPT上展现的数据，对细胞膜具体的组成成分及其比例进行说明，并强调：(1)在组成细胞的脂质中，磷脂的含量最丰富；(2)功能越复杂的细胞膜其蛋白质的种类及数量越多。

2.4 流动镶嵌模型的构建。教师提问“如果仅是将这些成分按照细胞膜的比例放置在一起能够执行细胞膜的功能吗？”引导学生理解成分构成一定结构才具有一定的功能。进一步提问“那这些成分之间是如何组成细胞膜的呢？”。PPT展示科学史实验资料，构建科学史支架。

资料一：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗结构。

资料二：1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠的蛋白质分子，用红色标记人细胞的蛋白质分子，发现两个细胞融合后，荧光标记均匀分布。

教师提问“通过资料一，关于磷脂与蛋白质相对位置你有什么猜测？”、“细胞膜相融合后，为什么荧光标记会均匀分布？”，引发学生思考与讨论，不断产生认知矛盾，进而推导出一定的结论。在学生推导的基础之上，展示流动镶嵌模型并对模型内容结合科学史材料进行补充说明。

2.5 课堂总结。教师以细胞膜为中心，以成分与功能结合流动镶嵌模型模式图，对课程内容进行小结，强化成分影响结构，结构与功能相适应的生物学观念。同时渗透科学发现与生物发展之间的联系，引导学生进行自主梳理，并进一步培养学生的科学探究意识。

3.教学案例分析

3.1 多重支架构建，凸显科学探究，渗透科学思维培养。生物学教学中多重支架的构建可更好的渗透科学探究。如在本案例中，多次通过科学史资料的呈现与活动的设计构建学习支架，辅以由浅入深的问题串，将记忆性的生物学知识与科学史相结合，达到加深了学生记忆，积极调动了学生的思维的目的。在整个教学过程中，科学史的应用有利于培养学生对科学现象或实验结论的解释与分析能力，生活现象的解释也有利于培养学生知识的应用能力，更直观的理解知识内涵，初步形成科学探究的思维。

3.2 多样化呈现资料，构建多元支架，维持学生学习动机。多样化学习资料的呈现，有助于学生在教学过程中突破单一的感官获取信息带来的疲倦感，增加多感官刺激，激发学习兴趣，维持学习动机。如在案例中利用视频、动图、实验描述等方式呈现科学发现、微观生命现象等，化抽象为具象，化结论为科学发现过程，化课本学习为启发引导的教学，学生在学习过程中在各多元化支架的支持下一步一步的自主学习得出结论。同时，正是这样的不断“提出问题-做出假设-揭秘”的过程，让学生乐于在认知矛盾中探索，可更好的维持了学生的学习动机。

4.结语

高中生物学研究的对象多较为抽象，如要求学生结合生活实际经验通过实验现象分析出相应的结论。支架式教学可在构建知识内在逻辑的基础之上发挥学生的主观能动性，可较好的让学生维持学习动机，迎难而上。因而在教学设计过程中，可以以知识点的内在逻辑关系为线，以一些科学史上的实验发现为支架，运用资料分析、实验现象分析并在问题串的引导下，结合多元的材料呈现方式如文本、表格、图片、视频等让学生逐步理解。整个过程将理论与实践相结合，课堂活动丰富，可切实有效的培养学生理性思维与科学探究能力。