基于“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)設(shè)計

成玉婷 李文送

1教材分析

“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”是人教版高中生物學(xué)教材《必修卜分子與細(xì)胞》第三章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)了生物的物質(zhì)基礎(chǔ)和細(xì)胞的組成成分的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。學(xué)好本節(jié)內(nèi)容既能幫助學(xué)生鞏固前面的知識，又是第四章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”的基礎(chǔ)。它在教材中起著承上啟下的橋梁作用。

細(xì)胞膜是細(xì)胞必不可少的結(jié)構(gòu)。教學(xué)主要內(nèi)容是講述細(xì)胞膜的成分和功能，這也是教學(xué)的重難點(diǎn)。教材首先由問題探討入手，推斷細(xì)胞與細(xì)胞膜的存在;再通過實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞膜的存在;接著，講述細(xì)胞膜的成分，滲透結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性觀點(diǎn);之后，聯(lián)系實(shí)際分析細(xì)胞膜的功能;最后，簡要講述了植物細(xì)胞壁的成分與功能。

2學(xué)情分析

在初中生物課學(xué)習(xí)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)時，學(xué)生對細(xì)胞膜已經(jīng)有所了解。但學(xué)生用顯微鏡觀察細(xì)胞時，是很難看清細(xì)胞膜的。結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，兩者是相適應(yīng)的。經(jīng)過第二章“組成細(xì)胞的分子”的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道了蛋白質(zhì)、糖類和脂質(zhì)是重要的化合物，但是對于這些物質(zhì)的存在位置還不清楚。因此，在本章的教學(xué)中，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生將細(xì)胞的物質(zhì)組成與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有機(jī)地聯(lián)系起來，對細(xì)胞形成系統(tǒng)的認(rèn)識。如引導(dǎo)學(xué)生從生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)角度，認(rèn)識“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”，原因之一是它承擔(dān)了組成細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的功能，它是細(xì)胞膜的主要成分之一，約占細(xì)胞膜總量的40%。再如，引導(dǎo)學(xué)生回憶“細(xì)胞中的脂質(zhì)”提出的“磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分”，再提出細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中脂質(zhì)約占總量的50%，使學(xué)生將前后知識建立起有機(jī)的聯(lián)系，同時，為“生物膜的流動鑲嵌模型”的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

3學(xué)習(xí)目標(biāo)

①簡述細(xì)胞膜的成分和功能，解釋細(xì)胞膜在維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能中的重要作用。

②體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法，培養(yǎng)觀察分析、合作學(xué)習(xí)的能力。

③認(rèn)同細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細(xì)胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。

4教學(xué)過程及設(shè)計

4.1問題驅(qū)動，活躍思維

教師板書細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)圖，并提出問題：細(xì)胞有哪些結(jié)構(gòu)？組成細(xì)胞的物質(zhì)有哪些？當(dāng)人們對細(xì)胞物質(zhì)有一定認(rèn)識后，有人嘗試過想組裝細(xì)胞，你們推測一下能否成功？通過這個事例，你能得出什么結(jié)論？

學(xué)生討論、交流，師生共同總結(jié)出結(jié)論：系統(tǒng)不是其組分的簡單堆砌，而是通過組分間結(jié)構(gòu)和功能的密切聯(lián)系，形成的統(tǒng)一整體。

設(shè)計意圖：教師以問題串為引，激活學(xué)生的思維，使學(xué)生為學(xué)習(xí)新課做好熱身基礎(chǔ);同時，使學(xué)生鞏固前面的知識，聯(lián)系到這節(jié)課所要學(xué)習(xí)的新課，建立前后知識的聯(lián)系，有利于學(xué)生對細(xì)胞形成整體認(rèn)識。

4.2創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

教師展示顯微鏡視野下的圖片，并提出問題：細(xì)胞是一個系統(tǒng)，而每一個系統(tǒng)都有一定的邊界，那么細(xì)胞是否也有邊界呢？試說出圖中哪些是氣泡，哪些是細(xì)胞？能否在顯微鏡下看到細(xì)胞膜？

學(xué)生討論、交流并回答，師生共同總結(jié)出：氣泡里面只有空氣，所以比較光亮，并且氣泡邊緣顏色比較深。細(xì)胞有細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)等是立體的，通過調(diào)節(jié)焦距可看到不同的層面。在顯微鏡下看不到細(xì)胞膜。

設(shè)計意圖：教師利用學(xué)生最常見的顯微鏡觀察中的誤區(qū)（誤以為氣泡就是細(xì)胞），將學(xué)生的思緒帶回曾經(jīng)學(xué)過的知識，激發(fā)學(xué)生對細(xì)胞膜問題的思考。

4.3深入情境，解決困惑

教師提供2則資料，提出疑問：細(xì)胞膜在光學(xué)顯微鏡下是看不清的，要想真正觀察細(xì)胞膜要用電子顯微鏡.但是在電子顯微鏡誕生之前，科學(xué)家已經(jīng)能夠確定細(xì)胞膜的存在了，你能想辦法驗(yàn)證細(xì)胞膜的存在嗎？

資料1：進(jìn)入活細(xì)胞的物質(zhì)首先要通過一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進(jìn)入細(xì)胞，用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴(kuò)散到整個細(xì)胞，卻不能很快逸出細(xì)胞。

資料2：在光學(xué)顯微鏡下看到，用微針觸碰細(xì)胞表面時，細(xì)胞表面有彈性，可以伸展;用微針插入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺破;如果細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)受損面過大，細(xì)胞會死亡。

設(shè)計意圖：教師利用問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)思維活動;資料為學(xué)生解決問題提供線索，讓學(xué)生能夠深入情境，解決問題，同時體會科學(xué)的方法，驗(yàn)證細(xì)胞膜的存在。

4.4實(shí)驗(yàn)探索，學(xué)習(xí)制備

教師展示各種細(xì)胞圖片，并提及：科學(xué)是不斷發(fā)展的，知道了細(xì)胞膜的存在，那么細(xì)胞膜的成分是什么呢？它又具有哪些功能呢？要想解決這個問題，我們應(yīng)當(dāng)想辦法獲取細(xì)胞膜？下面我們就結(jié)合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)一下細(xì)胞膜的制備。首先，我們應(yīng)該確定合適的實(shí)驗(yàn)材料。對于一個實(shí)驗(yàn)來說，合適的實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。哪一種細(xì)胞比較適合提取細(xì)胞膜？請嘗試說出原因？

在學(xué)生選出合適的實(shí)驗(yàn)材料并說出原因后，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P41旁欄相關(guān)信息并提出疑問：對紅細(xì)胞有特殊要求嗎？雞紅細(xì)胞可以用做實(shí)驗(yàn)嗎？

設(shè)計意圖：學(xué)生積極討論，確定實(shí)驗(yàn)材料。在這個過程中，教師啟發(fā)學(xué)生的多元思維，培養(yǎng)合作交流的能力。

教師展示紅細(xì)胞在不同溶液中的圖片（圖1），追問：如何利用紅細(xì)胞獲取細(xì)胞膜呢？用鑷子撕取行嗎？用針刺破行嗎？那應(yīng)當(dāng)用什么辦法來獲取細(xì)胞膜？根據(jù)圖中紅細(xì)胞的形態(tài)差異，你能描述一下本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理嗎？

學(xué)生小組討論后，講解實(shí)驗(yàn)步驟。在講解過程中，師生共同總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)。然后，教師展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖片，進(jìn)行講解。最后，學(xué)生思考、討論P(yáng)41討論題，教師給以評價。

設(shè)計意圖：在獲取紅細(xì)胞膜的方法中，教師利用層層遞進(jìn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生的思維慢慢地與正確方法接軌。學(xué)生在總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程注意事項(xiàng)的同時，也提高了總結(jié)能力。討論題中出現(xiàn)了新方法——差速離心法，也為下節(jié)課的學(xué)習(xí)做鋪墊了。

4.5學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的成分

教師提供資料，讓學(xué)生通過資料分析：細(xì)胞膜的成分有哪些？

資料：①1859年，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)易透過細(xì)胞膜，不溶于脂類的物質(zhì)透過細(xì)胞膜十分困難。②能夠水解蛋白質(zhì)的物質(zhì)，稱為蛋白酶。用蛋白酶處理細(xì)胞膜，會使細(xì)胞膜分解。請根據(jù)以上資料思考細(xì)胞膜在組成上有何特點(diǎn)？

學(xué)生通過資料分析，會知道細(xì)胞膜的成分有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。同時，教師提出質(zhì)疑：細(xì)胞膜的成分中是否只有磷脂和蛋白質(zhì)？學(xué)生通過閱讀教科書即可知道：細(xì)胞膜的成分主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，還有少量的糖類。

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道了蛋白質(zhì)是生命活動的承擔(dān)者。

教師提出問題：蛋白質(zhì)在細(xì)胞行使功能時發(fā)揮重要作用，那么細(xì)胞膜功能越復(fù)雜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量是越多還是越少？并展示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖，講解蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類的分布及所占百分比。然后聯(lián)系生活，引導(dǎo)學(xué)生如何看檢查癌癥的驗(yàn)血通知單。

設(shè)計意圖：教師利用已知，引導(dǎo)學(xué)生分析材料，得出答案，提高學(xué)生的分析能力。學(xué)生聯(lián)系上一章的知識，有利于構(gòu)建“組成細(xì)胞的物質(zhì)與細(xì)胞統(tǒng)一整體”。教師展示細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)示意圖，引起學(xué)生的關(guān)注，使學(xué)生了解細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，為后面學(xué)習(xí)流動鑲嵌模型奠定基礎(chǔ)。

4.6細(xì)胞膜的功能

教師展示中國地圖：學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的成分，也了解了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，我們現(xiàn)在就來學(xué)習(xí)一下細(xì)胞膜的功能。首先，我們先來看看這幅圖。教師講解國界線的作用，引導(dǎo)學(xué)生類比細(xì)胞膜的功能進(jìn)行學(xué)習(xí)：

（1）將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開（與國界線的作用進(jìn)行類比）。

教師利用原始細(xì)胞形成的過程進(jìn)行講解，讓學(xué)生認(rèn)同細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細(xì)胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。

（2）控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞（與海關(guān)或邊防檢查站進(jìn)行類比）。

教師提供素材，讓學(xué)生通過分析素材得出細(xì)胞膜的第二個功能。素材一：洗滌紅腳莧菜的清水沒有變成紅色，但是若用紅腳莧菜煮的菜湯則出現(xiàn)顏色。素材二：用臺盼藍(lán)染色，死的動物細(xì)胞會被染成藍(lán)色，而活的動物細(xì)胞不著色，從而判斷細(xì)胞是否死亡。

學(xué)生通過分析可知細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能，但是是活細(xì)胞的細(xì)胞膜才具有。然后，再通過觀看演示物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的動畫，總結(jié)可以進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)。

（3）進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流（與國與國之間的交流進(jìn)行類比）。其具體例子如下：

①利用激素作用于靶細(xì)胞。教師結(jié)合動畫演示進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生尋找生活中的事例進(jìn)行類比。教師舉例類比：這種交流方式就像淘寶購物，內(nèi)分泌細(xì)胞、激素、血管、靶細(xì)胞分別代表淘寶賣家、貨物、快遞以及買家。

②精卵識別。教師結(jié)合動畫圖進(jìn)行講解，并提出問題：為什么在水中青蛙的卵細(xì)胞不會與蟾蜍的精子相結(jié)合？

③胞間連絲。教師結(jié)合圖片進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生說出類比事例，如傳聲筒。

教師講解植物細(xì)胞壁的成分及作用，以及其與細(xì)菌細(xì)胞壁的區(qū)別。并提出問題：既然植物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞的最外層是細(xì)胞壁，那它為什么不是系統(tǒng)的邊界？

師生共同總結(jié)出：細(xì)胞壁沒有選擇透過性，是一種全透性的物質(zhì)，沒有生命活性，細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是有活性的。所以，細(xì)胞的邊界就是具有選擇透過性功能的細(xì)胞膜。

設(shè)計意圖：教師將細(xì)胞膜的功能及國界線進(jìn)行比較，激發(fā)學(xué)生的興趣。在介紹細(xì)胞膜的功能時，涉及了原始細(xì)胞的產(chǎn)生。對這個問題的認(rèn)識會讓學(xué)生感到思維的跨度太大，因此教師利用原始細(xì)胞形成的過程誘導(dǎo)，幫助學(xué)生構(gòu)建起生命起源與細(xì)胞膜形成之間的聯(lián)系，認(rèn)識細(xì)胞膜對于生命系統(tǒng)的重要意義。創(chuàng)設(shè)問題，讓學(xué)生積極思考、討論，進(jìn)而解決問題。學(xué)生積極尋找生活中類似的例子，不同學(xué)生有不同的想法，學(xué)生之間發(fā)生思維的碰撞，有利于思維的活躍，也有利于記憶。

5教學(xué)反思

本節(jié)課采用“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)思路，問題創(chuàng)設(shè)注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。教師圍繞本節(jié)內(nèi)容的核心問題，以學(xué)生的生活實(shí)際為素材，創(chuàng)設(shè)情境，突出重點(diǎn)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究學(xué)習(xí)。通過創(chuàng)設(shè)問題情境吸引學(xué)生注意力，讓學(xué)生深入情境去解決問題，教師以“問題”為主線精講問題。教學(xué)中，教師注重給予學(xué)生充足的時間和空間去思考、解決問題，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，討論、交流表達(dá)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。教師提供相關(guān)材料，使學(xué)生感知教材，啟發(fā)性講解使學(xué)生理解教材。但由于條件限制，不能在課堂上進(jìn)行“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”，這一點(diǎn)違背了讓學(xué)生動手探究、促其學(xué)會學(xué)習(xí)的初衷。