運用多元智能理論 優化設計課堂教學

1 教材分析

“生物膜的流動鑲嵌模型”是人教版教材《分子與細胞》模塊第四章第二節內容。本章共三節，第一節主要說明細胞膜是選擇透過性膜以及具有選擇透過性的原因。第二節內容是解釋第三節“物質跨膜運輸的方式”的基礎。這三節內容的內在聯系是：功能——結構——功能。由此可見，本節“生物膜的流動鑲嵌模型”在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節和第三節的一座橋梁，并體現了結構決定功能的生物學觀點。

“生物膜的流動鑲嵌模型”主要介紹了對生物膜結構的探索歷程，目的是讓學生在認識生物膜結構的同時，了解人類探究生物膜結構的過程和方法，認識到可以通過對現象的推理分析提出假說，假說仍然需要觀察和實驗來驗證。隨著技術手段的改進不斷發現新的證據，原有的觀點或理論還會不斷得到修正和完善，并歸納總結出生物膜模型建構的基本方法。

2 教學目標

知識目標：

課程標準中與本節內容有關的具體內容標準是“簡述細胞膜系統的結構和功能”。這項要求包括三層含義：一是簡述生物膜研究的歷程；二是理解實驗技術的進步在建立生物膜模型過程中的作用；三是描述生物膜流動鑲嵌模型的結構特點。因此本節在知識方面的教學目標可定為“簡述生物膜的結構”。

能力目標：

本節內容以生物膜結構的探究歷程為主線，學生動腦分析實驗現象得出實驗結論并構建模型為重點，讓學生們從中體驗科學的實驗思想和實驗方法。因此本節在能力方面的教學目標可定為“嘗試提出問題做出假設”。

情感、態度與價值觀目標：

本節教材介紹了人類探究生物膜結構的過程和方法，可以加深學生對科學的歷史和本質的認識，特別是這些內容中所體現的結構和功能相統一、技術手段的進步、促進科學的發展等觀點對于學生的情感、態度與價值觀領域的發展有重要價值。因此本節在情感、態度與價值觀方面的教學目標可定為“探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用；探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點”。

3 教學的重點和難點

教學重點：流動鑲嵌模型的基本內容。

教學難點：在建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。

4 教學策略的選擇

美國心理學家霍華德·加德納1983年提出了多元智能理論，多元智能理論提出每個人至少有八種智能，即言語／語言智能、邏輯，數學智能、音樂/節奏智能、身體／運動智能、視覺／空間智能、交往/交流智能、自知／自省智能和自然智能。每種智能都需教師在教學中給予重視，以促進學生全面凡富有個性的發展，這與生物課標的理念“面向全體學生”相吻合。利用科學史料，還原科學探究過程，引導學生進行探究學習是進行科學史教學的常用辦法。學生的科學探究過程好比是科學家的科研項目研究，因此，本節教學教師采用項目學習教學法，不僅使學生體驗了科學探究的樂趣，而且也使學生領悟了項目研究的基本方法。三級智力是霍姆斯提出的，三級智力與項目學習整合的學習策略中體現了多元智力。將多元智能理論融入生物教學中，整合多元智能與項目學習，在項目學習中蘊含探究性學習，是本節設計的創新點。其操作流程可概括如圖1所示。

5 教學過程設計

5.1 創設與現實生活相聯系的教學情境，導入主題

教師首先聯系前一節的教學內容，從物質跨膜運輸的實例得出：生物膜具有選擇透過性。然后創設教學情境，展示尿毒癥和血液透析的圖片，教師設疑：血液透析為什么能治療尿毒癥?要求根據血液透析膜的工作原理解答此問題。接著教師設問：生物膜為什么具有選擇透過性呢?生物膜的結構到底是怎樣的呢?這樣從尿毒癥和血液透析引入課題，體現了“注重與現實生活相聯系”的課程理念。從血液透析膜的原理到生物膜的功能，從生物膜的功能到生物膜結構的探索，體現了“結構與功能相適應”的生物學觀點。

5.2 利用科學史料，引導學生進行探究學習

(1)探究細胞膜的成分——磷脂分子及其排列方式。

項目學習活動：

一級智力：收集與搜索。

閱讀科學史料：1895年，E.Overton選用500多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究。發現：凡是可溶于脂質的物質，比不溶于脂質的物質更容易穿過細胞膜。

設計意圖：E.Overton實驗作為探究活動的背景，激發探究欲望。

多元智能理論：言語，語言智能。

探究：依據E.Overton所觀察到的實驗現象，你們能得出什么結論(細胞膜由脂質物質所組成)?

多元智能理論：邏輯，數學智能。

觀察：教師說明磷脂分子是構成細胞膜的主要成分，并提供磷脂分子模式圖。

設計意圖：根據研究結果和學生已有的知識得出結論，從而培養學生的分析能力，使他們感受探究的樂趣。

多元智能理論：視覺／空間智能。

二級智力：加工與研究。

素描：根據磷脂分子模式圖及結構特點，要求學生嘗試畫出水—空氣界面、水中二種情景的磷脂分子的排布方式。

設計意圖：培養學生對知識的應用遷移能力，對信息的交流能力。

多元智能理論：身體，運動智能和視覺，空間智能制作：利用積件構建細胞膜中的磷脂分子排布模型(磷脂分子在細胞膜中呈雙分子層排列)。

設計意圖：讓學生親自動手構建磷脂分子排布模型，使他們印象深刻，同時培養學生的動手能力、合作交流能力。

多元智能理論：視覺／空間智能和交往／交流智能。

三級智力：評價與體驗。

體驗：呈現史料支持學生的結論：1925年，E.Gorter和F.Grendel對血影的研究，他們用丙酮抽提細胞膜中的脂類物質在水面鋪成單分子層，聚攏后測得的總面積是紅細胞總面積的2倍。

設計意圖：通過血影研究實驗進行探究活動的評價和驗證，使學生獲得成功的體驗。

多元智能理論：自知，自省智能。

評價：構成膜的成分除了磷脂分子外，還有其他成分嗎?

設計意圖：引導啟發學生思考，過渡到下一個課題的學習。

(2)探究細胞膜的成分——蛋白質分子。

一級智力：收集與搜索。

閱讀：呈現科學史料：科學家在實驗中發現細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶(能專一地分解蛋白質的物質)分解。

設計意圖：通過閱讀史料，使學生分析現象，推測結論。

多元智能理論：言語，語言智能。

二級智力：加工與研究。

探究：根據實驗現象，你對膜化學成分在種類上認識是否還有新的結論(推測膜中可能還含有蛋白質)?

設計意圖：提出并完善自己的觀點。

多元智能理論：邏輯，數學智能。

j級智力：評價與體驗。

體驗：“膜在組成成分上主要由磷脂和蛋白質分子構成”這一過程的探索。學生首先是根據實驗現象和有關知識，進行嚴謹的推理和大膽的想象，提出假說。然后對假說是否成立，又通過實驗驗證和完善。最終得出結論。

設計意圖：使學生領會科學探究的基本方法，為更高層次學習作鋪墊。

多元智能理論：自知／自省智能。

(3)探究生物膜的分子結構模型建立過程——磷脂分子和蛋白質分子組合方式。

一級智力：收集與搜索。

提出新的問題：膜中不僅含有脂質，而且含有蛋白質分子，那么這兩種物質是如何組合在一起的呢?

設計意圖：培養學生發現新的問題的能力。

小組合作，模型架構：利用實驗材料，要求學生架構蛋白質和磷脂分子的可能組合方式。

設計意圖：小組合作，動手建構，發展想像能力。

多元智能理論：交街交流智能和身體/運動智能。

閱讀科學史料：電子顯微鏡工作原理：電子顯微鏡是用電子束來照射被檢驗樣品。由于樣品對電子有不同散射度，因蛋白質電子密度高，故顯灰暗；因磷脂分子的電子密度低，故顯光亮。

設計意圖：體驗實驗技術在科學發展中的關鍵作用。

多元智能理論：言語／語言智能。

觀察圖片：利用超薄切片技術在電鏡下獲得的清晰的細胞膜照片。

多元智能理論：視覺空間智能。

二級智力：加工與研究。

自主探究：電鏡下的細胞膜呈現了暗亮暗三層結構，暗的代表什么物質呢?亮的又代表什么物質呢?那蛋白質分子和磷脂分子如何排布呢?

設計意圖：培養學生分析問題的能力，并敢于提出個人觀點。

多元智能理論：邏輯/數學智能。

與科學家結論對比：1959年Robersen的“單位膜”模型：細胞膜都是由“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層靜態結構構成。教師并將單位膜模型與學生自己建構的模型相比較。

設計意圖：培養學生對信息的處理和整合能力。

多元智能理論：交往／交流智能。

提出進一步探究的問題：生物膜是不是真是“蛋白質—脂質—蛋白質”的三層結構呢?

設計意圖：培養學生批判精神，培育新的思考點。

多元智能理論：自知，自省智能。

尋找解決問題的方法或途徑：呈現冰凍蝕刻技術工作原理并展示模擬圖片。教師將冰凍蝕刻技術的模擬排布圖與學生自己建構的模型相比較，找出異同。

設計意圖：使學生體驗實驗技術在科學發展中的作用，發展學生的信息整合能力。

多元智能理論：視覺／空間智能。

提出探究的問題：細胞膜是不是真是靜態結構?

設計意圖：凸顯矛盾，促使學生進行新的思考。

多元智能理論：自知/自省智能。

從現實生活中尋找證據，觀看錄像：變形蟲的變形運動(多元智能理論：視覺／空間智能)。

從科學史料中尋找支持實驗：1970年，Frye和Edidin的人一鼠細胞融合實驗：融合后的細胞一半發紅色熒光，另一半發綠色熒光。將細胞放在37℃培養40 rain后，兩種顏色均勻分布在融合后的細胞膜表面(多元智能理論：邏輯做學智能)。

設計意圖：使學生感受科學的動態發展變化，感受科學與技術關系，滲透情感教育。

修正完善：1972年S.J.Singer和G.Nicolson在總結前人研究成果的基礎上，提出了“流動鑲嵌模型”。教師要求學生討論該模型的基本內容；總結建模的基本方法。

設計意圖：體現結構與功能相適應的觀點，歸納建模的基本方法。

多元智能理論：言語，語言智能和交往，交流智能。

三級智力：評價與體驗。

評價：流動鑲嵌模型是不是完美無缺的?細胞膜中除了磷脂分子和蛋白質分子外，還有沒有其他物質(多元智能理論：自知／自省智能)?

評價：制作的細胞膜模型有沒有更好的設計方法和更合適的實驗材料(多元智能理論：自知，自省智能)。

設計意圖：使學生體驗科學工作的艱巨性，將課內探究延伸至課外探究，進一步培養學生的發散創新能力。

5.3 應用概念圖、列表比較等方法，進行總結內化

教師應用概念圖、列表比較等方法，總結歸納生物膜的研究歷程和流動鑲嵌模型的基本內容。這樣的總結，不僅使學生形成了知識體系，而且使學生學會了總結歸納的基本方法。