基于“問題導(dǎo)學”的教學設(shè)計

成玉婷 李文送

1教材分析

“細胞膜——系統(tǒng)的邊界”是人教版高中生物學教材《必修卜分子與細胞》第三章“細胞的基本結(jié)構(gòu)”的內(nèi)容，是在學習了生物的物質(zhì)基礎(chǔ)和細胞的組成成分的基礎(chǔ)上進行的。學好本節(jié)內(nèi)容既能幫助學生鞏固前面的知識，又是第四章“細胞的物質(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。

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

2學情分析

在初中生物課學習細胞的基本結(jié)構(gòu)時，學生對細胞膜已經(jīng)有所了解。但學生用顯微鏡觀察細胞時，是很難看清細胞膜的。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“組成細胞的分子”的學習，學生知道了蛋白質(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，在本章的教學中，教師應(yīng)指導(dǎo)學生將細胞的物質(zhì)組成與細胞的結(jié)構(gòu)有機地聯(lián)系起來，對細胞形成系統(tǒng)的認識。如引導(dǎo)學生從生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)角度，認識“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者”，原因之一是它承擔了組成細胞基本結(jié)構(gòu)的功能，它是細胞膜的主要成分之一，約占細胞膜總量的40%。再如，引導(dǎo)學生回憶“細胞中的脂質(zhì)”提出的“磷脂是構(gòu)成細胞膜的重要成分”，再提出細胞膜結(jié)構(gòu)中脂質(zhì)約占總量的50%，使學生將前后知識建立起有機的聯(lián)系，同時，為“生物膜的流動鑲嵌模型”的學習奠定基礎(chǔ)。

3學習目標

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

②體驗制備細胞膜的方法，培養(yǎng)觀察分析、合作學習的能力。

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

4教學過程及設(shè)計

4.1問題驅(qū)動，活躍思維

教師板書細胞顯微結(jié)構(gòu)圖，并提出問題：細胞有哪些結(jié)構(gòu)？組成細胞的物質(zhì)有哪些？當人們對細胞物質(zhì)有一定認識后，有人嘗試過想組裝細胞，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，激活學生的思維，使學生為學習新課做好熱身基礎(chǔ);同時，使學生鞏固前面的知識，聯(lián)系到這節(jié)課所要學習的新課，建立前后知識的聯(lián)系，有利于學生對細胞形成整體認識。

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：細胞是一個系統(tǒng)，而每一個系統(tǒng)都有一定的邊界，那么細胞是否也有邊界呢？試說出圖中哪些是氣泡，哪些是細胞？能否在顯微鏡下看到細胞膜？

學生討論、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。細胞有細胞核、細胞質(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胞膜。

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

4.3深入情境，解決困惑

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

資料1：進入活細胞的物質(zhì)首先要通過一道選擇性的屏障，并不是所有的物質(zhì)都能進入細胞，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)，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能很快逸出細胞。

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

設(shè)計意圖：教師利用問題激發(fā)學生的學習動機，促進思維活動;資料為學生解決問題提供線索，讓學生能夠深入情境，解決問題，同時體會科學的方法，驗證細胞膜的存在。

4.4實驗探索，學習制備

教師展示各種細胞圖片，并提及：科學是不斷發(fā)展的，知道了細胞膜的存在，那么細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)當想辦法獲取細胞膜？下面我們就結(jié)合實驗學習一下細胞膜的制備。首先，我們應(yīng)該確定合適的實驗材料。對于一個實驗來說，合適的實驗材料是實驗成功的關(guān)鍵。哪一種細胞比較適合提取細胞膜？請嘗試說出原因？

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

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

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

學生小組討論后，講解實驗步驟。在講解過程中，師生共同總結(jié)實驗過程中的注意事項。然后，教師展示實驗結(jié)果圖片，進行講解。最后，學生思考、討論P41討論題，教師給以評價。

設(shè)計意圖：在獲取紅細胞膜的方法中，教師利用層層遞進的問題，引導(dǎo)學生的思維慢慢地與正確方法接軌。學生在總結(jié)實驗過程注意事項的同時，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)課的學習做鋪墊了。

4.5學習細胞膜的成分

教師提供資料，讓學生通過資料分析：細胞膜的成分有哪些？

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

學生通過資料分析，會知道細胞膜的成分有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。同時，教師提出質(zhì)疑：細胞膜的成分中是否只有磷脂和蛋白質(zhì)？學生通過閱讀教科書即可知道：細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。

通過前面的學習，學生知道了蛋白質(zhì)是生命活動的承擔者。

教師提出問題：蛋白質(zhì)在細胞行使功能時發(fā)揮重要作用，那么細胞膜功能越復(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)學生如何看檢查癌癥的驗血通知單。

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

4.6細胞膜的功能

教師展示中國地圖：學習了細胞膜的成分，也了解了細胞膜的結(jié)構(gòu)，我們現(xiàn)在就來學習一下細胞膜的功能。首先，我們先來看看這幅圖。教師講解國界線的作用，引導(dǎo)學生類比細胞膜的功能進行學習：

（1）將細胞與外界環(huán)境分隔開（與國界線的作用進行類比）。

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

（2）控制物質(zhì)進出細胞（與海關(guān)或邊防檢查站進行類比）。

教師提供素材，讓學生通過分析素材得出細胞膜的第二個功能。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：用臺盼藍染色，死的動物細胞會被染成藍色，而活的動物細胞不著色，從而判斷細胞是否死亡。

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

（3）進行細胞間的信息交流（與國與國之間的交流進行類比）。其具體例子如下：

①利用激素作用于靶細胞。教師結(jié)合動畫演示進行講解，引導(dǎo)學生尋找生活中的事例進行類比。教師舉例類比：這種交流方式就像淘寶購物，內(nèi)分泌細胞、激素、血管、靶細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)合動畫圖進行講解，并提出問題：為什么在水中青蛙的卵細胞不會與蟾蜍的精子相結(jié)合？

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

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

師生共同總結(jié)出：細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，細胞是最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是有活性的。所以，細胞的邊界就是具有選擇透過性功能的細胞膜。

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

5教學反思

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