论文部分内容阅读
1 教材分析
“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版教材《分子与细胞》模块第四章第二节内容。本章共三节，第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜以及具有选择透过性的原因。第二节内容是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是：功能——结构——功能。由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用，它是架起第一节和第三节的一座桥梁，并体现了结构决定功能的生物学观点。
“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程，目的是让学生在认识生物膜结构的同时，了解人类探究生物膜结构的过程和方法，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。
2 教学目标
知识目标：
课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是“简述细胞膜系统的结构和功能”。这项要求包括三层含义：一是简述生物膜研究的历程；二是理解实验技术的进步在建立生物膜模型过程中的作用；三是描述生物膜流动镶嵌模型的结构特点。因此本节在知识方面的教学目标可定为“简述生物膜的结构”。
能力目标：
本节内容以生物膜结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生们从中体验科学的实验思想和实验方法。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试提出问题做出假设”。
情感、态度与价值观目标：
本节教材介绍了人类探究生物膜结构的过程和方法，可以加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相统一、技术手段的进步、促进科学的发展等观点对于学生的情感、态度与价值观领域的发展有重要价值。因此本节在情感、态度与价值观方面的教学目标可定为“探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用；探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点”。
3 教学的重点和难点
教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。
教学难点：在建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
4 教学策略的选择
美国心理学家霍华德·加德纳1983年提出了多元智能理论，多元智能理论提出每个人至少有八种智能，即言语／语言智能、逻辑，数学智能、音乐/节奏智能、身体／运动智能、视觉／空间智能、交往/交流智能、自知／自省智能和自然智能。每种智能都需教师在教学中给予重视，以促进学生全面凡富有个性的发展，这与生物课标的理念“面向全体学生”相吻合。利用科学史料，还原科学探究过程，引导学生进行探究学习是进行科学史教学的常用办法。学生的科学探究过程好比是科学家的科研项目研究，因此，本节教学教师采用项目学习教学法，不仅使学生体验了科学探究的乐趣，而且也使学生领悟了项目研究的基本方法。三级智力是霍姆斯提出的，三级智力与项目学习整合的学习策略中体现了多元智力。将多元智能理论融入生物教学中，整合多元智能与项目学习，在项目学习中蕴含探究性学习，是本节设计的创新点。其操作流程可概括如图1所示。
5 教学过程设计
5.1 创设与现实生活相联系的教学情境，导入主题
教师首先联系前一节的教学内容，从物质跨膜运输的实例得出：生物膜具有选择透过性。然后创设教学情境，展示尿毒症和血液透析的图片，教师设疑：血液透析为什么能治疗尿毒症?要求根据血液透析膜的工作原理解答此问题。接着教师设问：生物膜为什么具有选择透过性呢?生物膜的结构到底是怎样的呢?这样从尿毒症和血液透析引入课题，体现了“注重与现实生活相联系”的课程理念。从血液透析膜的原理到生物膜的功能，从生物膜的功能到生物膜结构的探索，体现了“结构与功能相适应”的生物学观点。
5.2 利用科学史料，引导学生进行探究学习
(1)探究细胞膜的成分——磷脂分子及其排列方式。
项目学习活动：
一级智力：收集与搜索。
阅读科学史料：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
设计意图：E.Overton实验作为探究活动的背景，激发探究欲望。
多元智能理论：言语，语言智能。
探究：依据E.Overton所观察到的实验现象，你们能得出什么结论(细胞膜由脂质物质所组成)?
多元智能理论：逻辑，数学智能。
观察：教师说明磷脂分子是构成细胞膜的主要成分，并提供磷脂分子模式图。
设计意图：根据研究结果和学生已有的知识得出结论，从而培养学生的分析能力，使他们感受探究的乐趣。
多元智能理论：视觉／空间智能。
二级智力：加工与研究。
素描：根据磷脂分子模式图及结构特点，要求学生尝试画出水—空气界面、水中二种情景的磷脂分子的排布方式。
设计意图：培养学生对知识的应用迁移能力，对信息的交流能力。
多元智能理论：身体，运动智能和视觉，空间智能制作：利用积件构建细胞膜中的磷脂分子排布模型(磷脂分子在细胞膜中呈双分子层排列)。
设计意图：让学生亲自动手构建磷脂分子排布模型，使他们印象深刻，同时培养学生的动手能力、合作交流能力。
多元智能理论：视觉／空间智能和交往／交流智能。
三级智力：评价与体验。
体验：呈现史料支持学生的结论：1925年，E.Gorter和F.Grendel对血影的研究，他们用丙酮抽提细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞总面积的2倍。
设计意图：通过血影研究实验进行探究活动的评价和验证，使学生获得成功的体验。
多元智能理论：自知，自省智能。
评价：构成膜的成分除了磷脂分子外，还有其他成分吗?
设计意图：引导启发学生思考，过渡到下一个课题的学习。
(2)探究细胞膜的成分——蛋白质分子。
一级智力：收集与搜索。
阅读：呈现科学史料：科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。
设计意图：通过阅读史料，使学生分析现象，推测结论。
多元智能理论：言语，语言智能。
二级智力：加工与研究。
探究：根据实验现象，你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论(推测膜中可能还含有蛋白质)?
设计意图：提出并完善自己的观点。
多元智能理论：逻辑，数学智能。
j级智力：评价与体验。
体验：“膜在组成成分上主要由磷脂和蛋白质分子构成”这一过程的探索。学生首先是根据实验现象和有关知识，进行严谨的推理和大胆的想象，提出假 说。然后对假说是否成立，又通过实验验证和完善。最终得出结论。
设计意图：使学生领会科学探究的基本方法，为更高层次学习作铺垫。
多元智能理论：自知／自省智能。
(3)探究生物膜的分子结构模型建立过程——磷脂分子和蛋白质分子组合方式。
一级智力：收集与搜索。
提出新的问题：膜中不仅含有脂质，而且含有蛋白质分子，那么这两种物质是如何组合在一起的呢?
设计意图：培养学生发现新的问题的能力。
小组合作，模型架构：利用实验材料，要求学生架构蛋白质和磷脂分子的可能组合方式。
设计意图：小组合作，动手建构，发展想像能力。
多元智能理论：交街交流智能和身体/运动智能。
阅读科学史料：电子显微镜工作原理：电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于样品对电子有不同散射度，因蛋白质电子密度高，故显灰暗；因磷脂分子的电子密度低，故显光亮。
设计意图：体验实验技术在科学发展中的关键作用。
多元智能理论：言语／语言智能。
观察图片：利用超薄切片技术在电镜下获得的清晰的细胞膜照片。
多元智能理论：视觉空间智能。
二级智力：加工与研究。
自主探究：电镜下的细胞膜呈现了暗亮暗三层结构，暗的代表什么物质呢?亮的又代表什么物质呢?那蛋白质分子和磷脂分子如何排布呢?
设计意图：培养学生分析问题的能力，并敢于提出个人观点。
多元智能理论：逻辑/数学智能。
与科学家结论对比：1959年Robersen的“单位膜”模型：细胞膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层静态结构构成。教师并将单位膜模型与学生自己建构的模型相比较。
设计意图：培养学生对信息的处理和整合能力。
多元智能理论：交往／交流智能。
提出进一步探究的问题：生物膜是不是真是“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构呢?
设计意图：培养学生批判精神，培育新的思考点。
多元智能理论：自知，自省智能。
寻找解决问题的方法或途径：呈现冰冻蚀刻技术工作原理并展示模拟图片。教师将冰冻蚀刻技术的模拟排布图与学生自己建构的模型相比较，找出异同。
设计意图：使学生体验实验技术在科学发展中的作用，发展学生的信息整合能力。
多元智能理论：视觉／空间智能。
提出探究的问题：细胞膜是不是真是静态结构?
设计意图：凸显矛盾，促使学生进行新的思考。
多元智能理论：自知/自省智能。
从现实生活中寻找证据，观看录像：变形虫的变形运动(多元智能理论：视觉／空间智能)。
从科学史料中寻找支持实验：1970年，Frye和Edidin的人一鼠细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37℃培养40 rain后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞膜表面(多元智能理论：逻辑做学智能)。
设计意图：使学生感受科学的动态发展变化，感受科学与技术关系，渗透情感教育。
修正完善：1972年S.J.Singer和G.Nicolson在总结前人研究成果的基础上，提出了“流动镶嵌模型”。教师要求学生讨论该模型的基本内容；总结建模的基本方法。
设计意图：体现结构与功能相适应的观点，归纳建模的基本方法。
多元智能理论：言语，语言智能和交往，交流智能。
三级智力：评价与体验。
评价：流动镶嵌模型是不是完美无缺的?细胞膜中除了磷脂分子和蛋白质分子外，还有没有其他物质(多元智能理论：自知／自省智能)?
评价：制作的细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料(多元智能理论：自知，自省智能)。
设计意图：使学生体验科学工作的艰巨性，将课内探究延伸至课外探究，进一步培养学生的发散创新能力。
5.3 应用概念图、列表比较等方法，进行总结内化
教师应用概念图、列表比较等方法，总结归纳生物膜的研究历程和流动镶嵌模型的基本内容。这样的总结，不仅使学生形成了知识体系，而且使学生学会了总结归纳的基本方法。
“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版教材《分子与细胞》模块第四章第二节内容。本章共三节，第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜以及具有选择透过性的原因。第二节内容是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是：功能——结构——功能。由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用，它是架起第一节和第三节的一座桥梁，并体现了结构决定功能的生物学观点。
“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程，目的是让学生在认识生物膜结构的同时，了解人类探究生物膜结构的过程和方法，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。
2 教学目标
知识目标：
课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是“简述细胞膜系统的结构和功能”。这项要求包括三层含义：一是简述生物膜研究的历程；二是理解实验技术的进步在建立生物膜模型过程中的作用；三是描述生物膜流动镶嵌模型的结构特点。因此本节在知识方面的教学目标可定为“简述生物膜的结构”。
能力目标：
本节内容以生物膜结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生们从中体验科学的实验思想和实验方法。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试提出问题做出假设”。
情感、态度与价值观目标：
本节教材介绍了人类探究生物膜结构的过程和方法，可以加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相统一、技术手段的进步、促进科学的发展等观点对于学生的情感、态度与价值观领域的发展有重要价值。因此本节在情感、态度与价值观方面的教学目标可定为“探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用；探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点”。
3 教学的重点和难点
教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。
教学难点：在建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
4 教学策略的选择
美国心理学家霍华德·加德纳1983年提出了多元智能理论，多元智能理论提出每个人至少有八种智能，即言语／语言智能、逻辑，数学智能、音乐/节奏智能、身体／运动智能、视觉／空间智能、交往/交流智能、自知／自省智能和自然智能。每种智能都需教师在教学中给予重视，以促进学生全面凡富有个性的发展，这与生物课标的理念“面向全体学生”相吻合。利用科学史料，还原科学探究过程，引导学生进行探究学习是进行科学史教学的常用办法。学生的科学探究过程好比是科学家的科研项目研究，因此，本节教学教师采用项目学习教学法，不仅使学生体验了科学探究的乐趣，而且也使学生领悟了项目研究的基本方法。三级智力是霍姆斯提出的，三级智力与项目学习整合的学习策略中体现了多元智力。将多元智能理论融入生物教学中，整合多元智能与项目学习，在项目学习中蕴含探究性学习，是本节设计的创新点。其操作流程可概括如图1所示。
5 教学过程设计
5.1 创设与现实生活相联系的教学情境，导入主题
教师首先联系前一节的教学内容，从物质跨膜运输的实例得出：生物膜具有选择透过性。然后创设教学情境，展示尿毒症和血液透析的图片，教师设疑：血液透析为什么能治疗尿毒症?要求根据血液透析膜的工作原理解答此问题。接着教师设问：生物膜为什么具有选择透过性呢?生物膜的结构到底是怎样的呢?这样从尿毒症和血液透析引入课题，体现了“注重与现实生活相联系”的课程理念。从血液透析膜的原理到生物膜的功能，从生物膜的功能到生物膜结构的探索，体现了“结构与功能相适应”的生物学观点。
5.2 利用科学史料，引导学生进行探究学习
(1)探究细胞膜的成分——磷脂分子及其排列方式。
项目学习活动：
一级智力：收集与搜索。
阅读科学史料：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
设计意图：E.Overton实验作为探究活动的背景，激发探究欲望。
多元智能理论：言语，语言智能。
探究：依据E.Overton所观察到的实验现象，你们能得出什么结论(细胞膜由脂质物质所组成)?
多元智能理论：逻辑，数学智能。
观察：教师说明磷脂分子是构成细胞膜的主要成分，并提供磷脂分子模式图。
设计意图：根据研究结果和学生已有的知识得出结论，从而培养学生的分析能力，使他们感受探究的乐趣。
多元智能理论：视觉／空间智能。
二级智力：加工与研究。
素描：根据磷脂分子模式图及结构特点，要求学生尝试画出水—空气界面、水中二种情景的磷脂分子的排布方式。
设计意图：培养学生对知识的应用迁移能力，对信息的交流能力。
多元智能理论：身体，运动智能和视觉，空间智能制作：利用积件构建细胞膜中的磷脂分子排布模型(磷脂分子在细胞膜中呈双分子层排列)。
设计意图：让学生亲自动手构建磷脂分子排布模型，使他们印象深刻，同时培养学生的动手能力、合作交流能力。
多元智能理论：视觉／空间智能和交往／交流智能。
三级智力：评价与体验。
体验：呈现史料支持学生的结论：1925年，E.Gorter和F.Grendel对血影的研究，他们用丙酮抽提细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞总面积的2倍。
设计意图：通过血影研究实验进行探究活动的评价和验证，使学生获得成功的体验。
多元智能理论：自知，自省智能。
评价：构成膜的成分除了磷脂分子外，还有其他成分吗?
设计意图：引导启发学生思考，过渡到下一个课题的学习。
(2)探究细胞膜的成分——蛋白质分子。
一级智力：收集与搜索。
阅读：呈现科学史料：科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。
设计意图：通过阅读史料，使学生分析现象，推测结论。
多元智能理论：言语，语言智能。
二级智力：加工与研究。
探究：根据实验现象，你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论(推测膜中可能还含有蛋白质)?
设计意图：提出并完善自己的观点。
多元智能理论：逻辑，数学智能。
j级智力：评价与体验。
体验：“膜在组成成分上主要由磷脂和蛋白质分子构成”这一过程的探索。学生首先是根据实验现象和有关知识，进行严谨的推理和大胆的想象，提出假 说。然后对假说是否成立，又通过实验验证和完善。最终得出结论。
设计意图：使学生领会科学探究的基本方法，为更高层次学习作铺垫。
多元智能理论：自知／自省智能。
(3)探究生物膜的分子结构模型建立过程——磷脂分子和蛋白质分子组合方式。
一级智力：收集与搜索。
提出新的问题：膜中不仅含有脂质，而且含有蛋白质分子，那么这两种物质是如何组合在一起的呢?
设计意图：培养学生发现新的问题的能力。
小组合作，模型架构：利用实验材料，要求学生架构蛋白质和磷脂分子的可能组合方式。
设计意图：小组合作，动手建构，发展想像能力。
多元智能理论：交街交流智能和身体/运动智能。
阅读科学史料：电子显微镜工作原理：电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于样品对电子有不同散射度，因蛋白质电子密度高，故显灰暗；因磷脂分子的电子密度低，故显光亮。
设计意图：体验实验技术在科学发展中的关键作用。
多元智能理论：言语／语言智能。
观察图片：利用超薄切片技术在电镜下获得的清晰的细胞膜照片。
多元智能理论：视觉空间智能。
二级智力：加工与研究。
自主探究：电镜下的细胞膜呈现了暗亮暗三层结构，暗的代表什么物质呢?亮的又代表什么物质呢?那蛋白质分子和磷脂分子如何排布呢?
设计意图：培养学生分析问题的能力，并敢于提出个人观点。
多元智能理论：逻辑/数学智能。
与科学家结论对比：1959年Robersen的“单位膜”模型：细胞膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层静态结构构成。教师并将单位膜模型与学生自己建构的模型相比较。
设计意图：培养学生对信息的处理和整合能力。
多元智能理论：交往／交流智能。
提出进一步探究的问题：生物膜是不是真是“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构呢?
设计意图：培养学生批判精神，培育新的思考点。
多元智能理论：自知，自省智能。
寻找解决问题的方法或途径：呈现冰冻蚀刻技术工作原理并展示模拟图片。教师将冰冻蚀刻技术的模拟排布图与学生自己建构的模型相比较，找出异同。
设计意图：使学生体验实验技术在科学发展中的作用，发展学生的信息整合能力。
多元智能理论：视觉／空间智能。
提出探究的问题：细胞膜是不是真是静态结构?
设计意图：凸显矛盾，促使学生进行新的思考。
多元智能理论：自知/自省智能。
从现实生活中寻找证据，观看录像：变形虫的变形运动(多元智能理论：视觉／空间智能)。
从科学史料中寻找支持实验：1970年，Frye和Edidin的人一鼠细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37℃培养40 rain后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞膜表面(多元智能理论：逻辑做学智能)。
设计意图：使学生感受科学的动态发展变化，感受科学与技术关系，渗透情感教育。
修正完善：1972年S.J.Singer和G.Nicolson在总结前人研究成果的基础上，提出了“流动镶嵌模型”。教师要求学生讨论该模型的基本内容；总结建模的基本方法。
设计意图：体现结构与功能相适应的观点，归纳建模的基本方法。
多元智能理论：言语，语言智能和交往，交流智能。
三级智力：评价与体验。
评价：流动镶嵌模型是不是完美无缺的?细胞膜中除了磷脂分子和蛋白质分子外，还有没有其他物质(多元智能理论：自知／自省智能)?
评价：制作的细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料(多元智能理论：自知，自省智能)。
设计意图：使学生体验科学工作的艰巨性，将课内探究延伸至课外探究，进一步培养学生的发散创新能力。
5.3 应用概念图、列表比较等方法，进行总结内化
教师应用概念图、列表比较等方法，总结归纳生物膜的研究历程和流动镶嵌模型的基本内容。这样的总结，不仅使学生形成了知识体系，而且使学生学会了总结归纳的基本方法。