“細胞膜—系統的邊界”一節的體驗式實驗教學設計

姜海霞

1 教材分析

“細胞膜——系統的邊界”一節是人教版高中生物學教材《必修一·分子與細胞》第三章第一節的內容。本節主要介紹細胞膜的成分和功能。通過前四章節的學習，學生對組成細胞的化合物及其作用有一個全面的了解，但僅這些化合物并不能表現出各種生命活動，所以通過該節的學習使學生從細胞水平了解生物個體。由于任何系統都有邊界，而細胞的邊界就是細胞膜，所以本節教學從感受細胞膜存在的小實驗出發，進而再通過各種小實驗提取細胞膜、證明膜成分、探究膜功能，即通過學生生活中熟悉的實驗材料，創新式地重溫科學家的探究歷程，感受科學真理和體驗實驗過程中的樂趣。

2 教學目標

2.1 知識目標

簡述細胞膜的成分；舉例說明細胞膜的功能。

2.2 能力目標

體驗細胞膜的制備方法；通過設計和分析實驗，培養合作探究能力。

2.3 情感、態度與價值觀目標

認同細胞膜作為系統的邊界，對于細胞這個生命系統的重要意義，通過各種試驗設計，培養積極實踐、勇于創新的科學態度。

3 教學過程

教學過程中教師可將班級分為小組，每組6人，以學生的討論、比較、分析、評價為主要學習方法，以“自主學習——合作探究——成果展示——自我完善”的活動單導學模式為教學主線來實現教學目標。

3.1 直觀感受細胞膜的存在，從煮熟的雞蛋中找出細胞膜

在引入課題時，教師給每個學生發一只剛煮熟的雞蛋，剝掉蛋殼，請學生嘗一嘗營養豐富的蛋白。并要求學生吃掉蛋白后，再仔細觀察，在蛋黃表面看到的結構。不難發現，在蛋黃外面有一層薄薄的膜。接著要求學生小心地將蛋黃表面的一層薄膜慢慢撕下來，置于兩支裝有蒸餾水的試管中。這樣通過親手操作，讓每個學生都能直觀感受系統邊界細胞膜的存在。

3.2 體驗制備細胞膜的方法

教師在活動單上或視頻展示高等動物細胞、高等植物細胞和哺乳動物成熟的紅細胞的示意圖，要求學生回答：哪種細胞最適合用來提取細胞膜，并說明原因。學生通過課本P40知識的介紹，很快了解了哺乳動物的紅細胞沒有細胞壁，也沒有細胞核和眾多復雜的細胞器，因此才是制備細胞膜的最佳材料

本部分內容的解傳統方法教學是讓學生觀看顯微鏡下紅細胞吸水漲破的視頻，卻無法真正提取出豬血紅細胞膜。但要真正做溶血試驗，觀察紅細胞吸水漲破過程需要30 min，時間上不允許，因此教師可以在課堂展示課前興趣小組做的溶血實驗（向紅細胞液中加水），讓學生思考實驗中哺乳動物的紅細胞破裂的原因，而總結出提取細胞膜的實驗原理——滲透作用。

3.3 實驗鑒定細胞膜的化學成分

教材中關于細胞膜成分的分析，是直接給出了科學家通過上萬次的實驗而得出的結論。而本堂課可提示學生動腦筋做實驗來再現科學家的探索歷程，激發學生的興趣。

實驗1：向放有卵細胞膜的試管中滴加雙縮脲試劑A液1 mL，再滴加雙縮脲試劑B液4滴，搖勻，觀察試管中的顏色，并提出問題：① 你觀察到的實驗現象是什么？② 說明細胞膜有什么成分？

實驗2：向有卵細胞膜的試管中加入2 mL丙酮（脂類物質能溶于丙酮中），觀察卵細胞膜有什么變化（提醒：由于丙酮有毒，加入丙酮后，立即用棉塞塞緊試管口）。并提出問題：① 卵細胞膜是否變得透明些了？② 說明細胞膜有什么成分？

通過以上兩個鑒定實驗，學生可觀察到實驗1的試管中出現了紫色，實驗2試管中的卵細胞膜變得透明了。教師可引導學生得出細胞膜中既含有蛋白質，又含有脂質。

3.4 體驗細胞膜的功能

體驗1：在品嘗美味雞蛋的時候，會發現蛋黃的表層包裹著一層細胞膜，它的存在使卵細胞能直接和外界環境接觸嗎？由此說明細胞膜有什么功能？學生會很自然地回答出這體現了“細胞膜將細胞與外界環境分隔開”的功能。

體驗2：取兩個燒杯，分別加入50 mL的清水和沸水，然后將等量的新鮮紫甘藍（或月季花瓣），分別浸入兩個燒杯中，請描述看到的現象。并提出問題：① 裝有清水的燒杯中水顏色變化是什么？② 裝有沸水的燒杯中水顏色變化是什么？③ 說明細胞膜具有什么功能？通過學生的分組實驗，學生很容易觀察到清水燒杯中無顏色變化，而沸水燒杯中出現了藍色。再通過學生小組的討論，就不難得出細胞膜具有控制物質進出的功能了。

體驗3：仔細觀察表示日常生活中人與人常見的信息交流方式的三幅圖（圖1），請將左右兩側相似的交流方式連線。提出問題：說明細胞膜具有什么功能？此時學生會積極地參與討論：圖A中“人—人面對面交談”相當于圖b’中“細胞—細胞”的交流；B圖中“寄信人—信件—收信人”相當于a’圖中“內分泌細胞—激素—靶細胞”，c圖中打電話時“人—電話線—人”相當于d’圖中“細胞—通道—細胞”。這樣通過學生所熟悉的日常生活中的交流方式去體驗細胞間抽象的交流方式，進一步得出細胞膜還具有信息交流的功能。

3.5 聯系實際，小結課堂

在本節課中，學生通過各種實驗感受到了細胞膜的存在，學會了制備細胞膜的方法，分析了細胞膜的成分并體會了細胞膜的功能，這些都有助于他們分析生活中遇到的問題。如癌癥被稱為21世紀的第一殺手，科學家認為癌細胞的惡性增殖和轉移與癌細胞膜成分的改變有關，此時教師可借用課本41頁中的腫瘤化驗單，歸納膜成分的改變會引起相應細胞發生癌變。還可以給每個學生發一張病人的肝功能化驗單，通過數據分析，得出肝細胞膜功能的改變使得血液中轉氨酶含量升高，這恰恰是肝炎病的一張晴雨表。