模型在《細胞器的結構和功能》教學中的應用

孫晶晶

[摘 要]教學《細胞器的結構和功能》一節時，因細胞器的結構微觀抽象，常見的橡皮泥模型較難在黑板上展示，教學效果不佳。而利用3D打印畫筆制作相對精致的細胞器模型，可借助模型引導學生小組合作探究細胞器的結構和功能，促進學生深刻理解“結構與功能相適應”的觀點。

[關鍵詞]3D打印畫筆；模型；細胞器的結構和功能

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）26-0096-01

《細胞器的結構和功能》是蘇教版生物教材必修1第三章第二節的內容，本課的教學重點是讓學生掌握細胞器的亞顯微結構與功能，認同細胞是一個有機統一的整體，形成“結構和功能相適應”的生命觀念。為了讓學生產生感性認識，教師常借助模型進行教學。與傳統展示圖或動畫相比，模型有助于學生對知識產生感性認識。很多教師會組織學生利用橡皮泥制作模型，但橡皮泥材質太重，不易展示和保存；而3D打印畫筆制作的模型就輕巧方便，可長久保存。

一、借助3D打印畫筆進行教具準備

3D打印畫筆基于3D打印機的原理，利用PLA、PCL材料，但又無須電腦或電腦軟件支持，可以制作出立體模型。利用3D打印畫筆制作模型（如圖1）比紙模型更易展現立體結構，比橡皮泥模型更易保存且各細胞器用軟磁鐵固定，便于吸附在黑板上展示。

每種細胞器至少準備2份，要呈現內部結構；線粒體和葉綠體的雙層膜要可拆解展示，類囊體的垛疊通過實物投影儀可360°展示，內質網切面模型要有內質網腔的呈現。（如圖2）

二、利用模型組織學生開展探究活動

1.創設情境，建構細胞整體觀

視頻展示手機零件的組裝流程，類比真核細胞中“分泌蛋白的合成與分泌”的過程，讓學生直觀認識細胞內有多種“小的機器”（細胞器），初步形成細胞結構的整體觀。

2.研究模型，建構細胞器的結構和功能相適應的觀點

教師以蛋白質的結構決定功能，引導學生得出合作學習方向——細胞器的結構和功能，并引導學生嘗試畫出細胞器的平面模式圖。教師展現自制的教具，學習小組每組隨機選取1～2個細胞器。各小組首先根據模型特征，參考課本的模式圖確定是哪種細胞器。此時，學生對細胞器的種類已有初步認識，觀察模型時會產生許多疑問，如“內質網和高爾基體怎么區分？”“線粒體內膜上的小顆粒代表核糖體嗎？”“溶酶體中的小顆粒也是核糖體嗎？”。對此，教師組織學習小組討論，并提供適當幫助。

合作探究后進行成果展示。小組推薦一發言人，借助實物投影儀，向全班學生展示本組的研究成果，并將組內討論時的疑問分享給全班學生。研究相同細胞器的小組可以根據各組的成果展示，提出疑問，補充并評價，教師適時給予指導、總結。

3.總結比較，建構不同類型細胞的結構和功能相適應的觀點

交流各種細胞器后，應引導學生討論如何利用模型構建高等植物和高等動物細胞的模型（見圖3）。學生討論總結出高等植物細胞和高等動物細胞的特有結構，及細胞類型的判斷依據，形成不同類型細胞的結構和功能相適應的觀點。

接著，教師進行模型變式，如展示低等植物細胞、大腸桿菌、哺乳動物成熟的紅細胞、蛙的紅細胞、植物根尖分生區細胞、植物根尖成熟區細胞、酵母菌等細胞模型，比較這些細胞的結構的異同，在解決知識難點的過程中，強化細胞多樣性和“結構和功能相適應”的觀念。

三、教學反思

3D打印畫筆制作的模型輕巧方便，可長久保存但耗時較長，精細度不如3D打印機。本節課借助3D打印畫筆制作模型，引導學生由未知細胞器模型初探多種細胞器，產生問題，分析問題，進而解決問題。從分子到細胞器再到細結構，逐步加深學生對“結構和功能相適應”的觀點的理解。而課堂交流及課后延伸，能在激發學生學習興趣的同時促進學生的合作學習，使學生形成整體的生命觀念。

（特約編輯 安平）