“细胞由质膜包裹”一节的教学设计.pdf

?细胞由质膜包裹?一节的教学设计陈望春?孙玉俊?上海市青浦区教师进修学院?青浦?复旦大学附属中学青浦分校?青浦?摘?要?在?细胞由质膜包裹?一节的教学中?以创设真实的情境出发?依托科学史实?引导学生小组合作?自主建构模型?培养学生的科学思维和科学探究能力?在实例分析和问题解决中?形成结构与功能观?增强社会责任感?关键词?模型建构?质膜的结构和功能?学科核心素养?高中生物学?教材分析及设计思路本节内容是沪科版高中生物学教材必修?分子与细胞?中第?章第?节的内容?包含一个次位概念?概述细胞都由质膜包裹?质膜将细胞与其生活环境分开?能控制物质进出?并参与细胞间的信息交流?通过学习本节内容?有利于学生构建重要概念?细胞各部分结构既分工又合作?共同执行细胞的各项生命活动?进而构建?细胞是生物体结构与生命活动的基本单位?的大概念?按照?普通高中生物学课程标准?年版?年修订?的学业质量要求?概述细胞质膜的主要功能属于水平?从结构与功能相适应角度解释质膜的结构特征属于水平?本节内容是在学习了第?章细胞分子组成的基础上?进一步探究质膜的分子组成和结构特点?概述质膜的分子组成和质膜功能的关系?为后续学习物质的跨膜运输方式?稳态与调节等内容建立基础?质膜是细胞结构的最外层?是细胞结构不可分割的一部分?对于质膜结构和功能的了解?有助于加深学生对细胞生命活动的认识和理解?本节课采用?引导?探究?的教学策略?以培养学生的生物学学科核心素养为导向?依托社会热点话题和科学史实?创设主题式问题情境?巧妙融合问题导向?模型构建?合作讨论等教学方法展开教学?在教学过程中?注重关注学生学习的主体性?培养学生的动手实践能力?学生通过小组合作和模型建构?亲历科学发展的过程?体验科学探究的乐趣?培养科学思维和科学探究能力?在实例分析和问题解决中?形成结构与功能观?增强社会责任感?教学目标基于课程标准的内容要求?学业要求和学业质量标准?并围绕培养学生核心素养的要求?制订了以下教学目标?阅读质膜的相关资料?运用归纳与概括?模型与建模的方法?分析质膜的成分?构建质膜的结构模型?在模型建构和资料分析中?学习科学探究的方法?体验科学发展的过程?提升科学思维能力和科学探究能力?借助质膜的结构模型?结合生活实例?说出质膜的功能?形成结构与功能相适应的生命观念?通过对肝炎资料的分析?设计肝炎药物脂质体?树立关爱生命?关注健康的责任意识?教学过程?创设情境?引导探究?展示临床诊断肝功能损伤的血液化验单?引导学生观看图片并思考?医生诊断其肝功能损伤的依据是什么?学生通过分析发现其血浆?类提供多种可利用资源?与人类生活密不可分?最后?教师回归?一境?将理论知识与实际情境相结合?引导学生将所学的知识运用于解决实际问题?同时该环节还可以强化学生的生态文明观?使学生自觉关注环境保护的议题?主动参与环境保护实践?提升社会责任素养?教学反思教师深挖校园资源?以海润池为主角创设情境?实现一?境?贯穿全课?相对于传统的讲解?本节课教学设计充分激发了学生的学习兴趣?在课堂伊始便营造了活跃的课堂气氛?更有学生在课后主动发掘在校园各处的苔藓与蕨类植物资源?实现了学以致用?对此?教师在课后可以布置?寻找身边的孢子植物?开放性任务?引导学生进行知识迁移?此外?聚焦一?境?的课堂不仅可充分调动学生学习的积极性?还可激发学生对生活中的各种场景进行深度思考?在这些场景中隐藏着哪些生物学现象?包含了哪些已学的生物学知识?同时?聚焦一?境?的教学设计可让学生感受生物学学科的魅力?在发现中不断学习?在获取知识的同时感受大自然的奥妙?然而?本节教学过程中也发现一些问题?例如有个别学生在学习海带的结构特点后?错误地认为海带的叶状体与根状物是藻类所共有的结构?个别学生误以为根状物等同于假根?更有学生提出红色的紫菜是否能进行光合作用等问题?针对以上情况?教师在进行本节课教学中应注意帮助学生辨析?避免混淆?此外?在条件允许的情况下?可以对课堂内容进行拓展?解答学生学习过程中出现的形成性问题?生物学教学?年?第?卷?第?期?中谷丙转氨酶含量升高?教师进一步展示谷丙转氨酶的相关资料?引导学生回顾细胞的结构并思考?血浆中谷丙转氨酶含量升高表明肝细胞的哪个结构受到了损伤?学生讨论并指出是细胞质膜?教师总结并设问?质膜具有怎样的结构?它是如何起到这样的功能呢?设计意图?从身边实例出发?引发思考?激发学生的求知欲望?为探究质膜的结构做铺垫?以史为据?建构模型?具体的教学环节如下?质膜中的磷脂分子?教师展示欧文顿的实验?年欧文顿用?多种物质对植物细胞进行了上万次的通透性实验?发现脂溶性物质比非脂溶性物质更易通过质膜?引导学生依据相似相溶的原理?分析质膜中含有什么成分?学生通过分析欧文顿的研究成果得出?质膜是由脂质组成的?教师引导学生回忆细胞的分子组成?并回答以下问题?细胞中常见的脂质包括哪些?结合细胞生活的环境?哪类分子最可能组成质膜?该分子有怎样的结构特点?学生讨论回答?教师总结并指出?后续的科学家通过提取质膜的成分?证实了质膜中的脂质主要是磷脂?教师接着展示戈特和格伦德尔的实验?年戈特和格伦德尔从成熟红细胞中提取脂质?置于空气 水界面上铺成单分子层?发现该界面上脂质的面积是红细胞的表面积的?倍?引导学生阅读资料?结合细胞生活的内?外环境特点?利用提供的磷脂分子磁力贴模型?组内合作摆出磷脂分子在质膜上的排列方式?并说出依据?教师邀请某小组学生展示磷脂分子在质膜上的排列方式并说出依据?其他小组学生评价并修正自己的模型?教师总结并指出?刚才展示的只是质膜的部分结构?当磷脂分子被水环境包围时?它们会自动形成稳定的封闭膜结构?设计意图?科学史料不仅可以帮助学生回顾科学家的探究历程?还可以培养学生分析问题?解决问题的能力?通过科学史料分析?借助已有的生物化学知识推导质膜的成分?培养学生提炼信息?归纳总结的能力?通过回顾细胞的分子组成?分析细胞的生活环境特点?引导学生搭建质膜中磷脂分子的排列方式?增强知识的迁移和应用能力?感受科学研究中科学思维的重要性?质膜中的蛋白质分子?教师展示丹尼利和戴维森的实验?年?丹尼利和戴维森采用物理学方法研究细胞的表面张力?发现质膜的表面张力明显低于油 水界面的表面张力?如果在油脂表面附有蛋白质成分?则其表面张力会降低?引导学生分析资料?思考质膜上还可能存在哪种分子?学生分析得出质膜中还存在蛋白质分子?教师追问?如果让你来设计实验验证质膜中有蛋白质的存在?你会选择什么方法?学生结合所学的知识讨论回答?教师展示蛋白质分子的相关资料?引导学生阅读资料?科学家进一步研究发现蛋白质也有亲水和疏水部分?如图?所示?小组讨论?利用给出的各种蛋白质分子磁力贴模型?在之前搭建的模型基础上补充蛋白质分子在质膜上的分布?图?蛋白质的亲水和疏水部分示意图教师请学生展示并说明其小组搭建的质膜模型?其他学生进行评价?教师展示利用冰冻蚀刻技术研究质膜结构的图片?引导学生观察图片总结蛋白质分子在质膜上的分布情况?并修正各组的质膜模型?图?图?学生初步构建的质膜结构模型设计意图?通过资料分析和模型搭建?推测蛋白质分子在质膜上的排列方式?在动手实践和小组合作中?提升了学生的团队合作能力?在与真实质膜结构图片的对比中?认同技术对科学发展的推动作用?感悟科学知识是逐步修正发展的?质膜的结构特点?教师展示变形虫吞噬纤毛虫的动画?引导学生思考?质膜是静止不动的吗?如何设计实验来验证?学生讨论回答?教师展示弗赖依和艾迪登的用荧光抗体标记小鼠细胞和人细胞融合的实验过程?并设问?为什么要用荧光抗体标记膜蛋白?生物学教学?年?第?卷?第?期?该实验是如何证明质膜具有流动性的?质膜的流动性对细胞的生命活动而言?具有怎样的意义呢?学生讨论回答中?对质膜的结构特点有了进一步的了解?认识到质膜的流动性对细胞生命活动的意义?设计意图?通过分析小鼠细胞和人细胞融合的实验?了解质膜的结构特点?学生认识到科学理论或模型应用能解释自然现象?形成结构与功能相适应的生命观念?质膜的流动镶嵌模型?教师展示?年辛格和尼克森提出的质膜流动镶嵌模型图片?并指出科学家在后来的研究中进一步证明了质膜上磷脂分子在不断地运动?膜蛋白在磷脂分子层中也可进行横向移动或自身旋转运动?同时?借助模型图片?引导学生回顾胆固醇分子的特点?认识胆固醇在动物细胞质膜中的作用?了解多糖在质膜上的分布及作用?学生观看图片并进一步完善各组的质膜结构模型?图?图?学生进一步完善的质膜结构模型设计意图?通过对质膜结构模型的进一步完善?让学生在动手实践中体会知识的发生?发展过程?通过形象思维与抽象思维的结合?加深对质膜的分子组成?结构特点的认识?使学生的逻辑思维能力得到进一步的提升?分析实例?概括功能?借助搭建的质膜结构模型?引导学生从结构与功能相适应的角度?进一步解释肝损伤时血浆中谷丙转氨酶升高的原因?教师分别展示健康肝细胞和受损肝细胞内外的不同离子分布情况的资料?引导学生概述质膜的功能?学生分析回答?教师总结并指出膜蛋白在物质交换中的作用?并引导学生探讨质膜的这个功能对细胞生命活动的重要意义?教师展示免疫细胞识别并攻击受损肝细胞的过程图?引导学生分析图片并概述质膜的其他功能?学生思考回答并举例说出膜蛋白在信息交流中的作用?教师邀请学生借助建构的模型总结本节内容?学生总结得出?质膜虽然只有?的厚度?但磷脂?蛋白质?胆固醇?多糖等大分子巧妙构成了质膜的结构?使质膜作为细胞的边界?将具有生命力的活细胞与非生命的外界环境分开?通过物质交换和信息交流?保证细胞内部的稳定和生命活动的正常进行?设计意图?通过对肝炎相关实例的分析?从结构与功能相适应的角度?概述质膜的功能?培养学生的归纳与概括的能力?迁移应用?拓展提升?教师展示脂质体的结构及虫草中的活性物质?虫草多糖的相关资料?引导学生阅读资料?结合所学的知识?设计虫草多糖脂质体?虫草多糖?用?表示?作为亲水性的药物?画出其在图?脂质体脂质体?图?中的嵌入位置?结合质膜的功能?推测为了使虫草多糖脂质体能特异性地识别肝细胞?可对脂质体表面增加怎样的结构?依据质膜的结构特点?推测虫草多糖脂质体到达肝细胞后?药物将如何进入细胞发挥作用?设计意图?通过设计肝炎药物?虫草多糖脂质体?实现对知识的迁移与应用?加深对质膜结构和功能的理解?树立关爱生命?关注健康的意识?感受生物技术与人类健康的紧密联系?教学反思本节课以真实情境为纽带?通过对科学史料的呈现和分析?让学生充分体验模型建构的过程?从而体会到科学发现过程的事实和证据的重要性?认同生物学学科每一个概念的形成都需要科学实验或事实证据支持?感受到科学家追求真理不懈努力的精神?学生在自主学习?分析资料?合作建模和相互评价中感受科学理论的本真?建构与质膜相关的知识体系?培养严谨的求知态度?提升自身的科学探究能力?生物学学科具有自身的特殊性质和内在知识体系?涉及很多微观和宏观层面的知识内容?对于高中生而言?在学习复杂而抽象的生物学知识时?难免会遭遇各种思维困境?因此?教师可以引导学生正确建构与使用模型?开展模型建构教学?将具体的生物学知识用各种模型呈现出来?方便学生直观地体验和感知知识内容?打破思维壁垒?促进对生物学知识的理解与运用?提高课堂教学效率?基金项目?上海市青浦区教育科学?十四五?重点课题?基于科学思维的中学生物学模型建构教学策略的研究?生物学教学?年?第?卷?第?期