基于支架式教學的生物教學案例及分析
——以“細胞膜的結構和功能”教學為例

甘 露

(江蘇省外國語學校 江蘇 蘇州 215104)

1.引言

支架式教學是以學生為主體，建立在學生自身的知識水平上，以培養學生的知識技能與創新能力為目標，發揮學生潛能激發學生最近發展區的教學模式[1]。因生物學具有知識點多，知識體系復雜的特點，在教學中可發現學生存在知識點漏記與知識體系構建混亂的情況，因而教師在教學設計的過程中可采用支架教學的方式順應學生的思維邏輯讓學生思考。

《細胞膜的結構和功能》選自高中生物人教版必修一第三章第一節，主要包括細胞膜的功能、細胞膜的成分以及細胞膜的結構，既是對細胞中的有機化合物與無機化合物延伸，也是細胞中物質成分結構與功能的具體化。本節的重點在于讓學生了解細胞膜的成分、功能與結構，并理解細胞膜對于生命系統具有重要意義，難點在于掌握流動鑲嵌模型。因本節的內容是學生第一次接觸細胞的具體結構，需要學生具有較強的抽象思維能力，有一定的理解難度，且知識點較多。因而可采用支架式教學法引導學生主動學習，自主構建細胞結構與功能的關系，為后續學習鋪墊。

2.教學案例展示

2.1 結合生活常識，創設情景，問題導入新課。教師結合學生生活常識，展示我國的邊界線(中國地圖)并提問：“在圖片中，將我國與其他國家分開來的是什么？”教師進一步在PPT上進一步展示人體的邊界、校園的邊界等圖片，提問“圖片中展示的事物存在邊界嗎？他們的邊界是真實存在的嗎？”學生提出自己的猜想：存在且真實存在。教師對學生的回答進行總結“不論是國家的邊界還是人體或是校園的邊界，它都起到了隔離事物的作用。因此，我們可以得出邊界是對事物進行隔離的實際或假象的界限。”

教師進一步引導“通過前面的學習我們已經知道細胞也是一個獨立的生命系統，那么它有沒有邊界呢？它的邊界是實際的還是假想的？在電子顯微鏡誕生之前，科學家發現了一些有關細胞的神奇現象。”PPT展示實驗現象資料，搭建支架：

資料一：進入活細胞的物質要通過一道選擇性的屏障，并不是所有的物質都能進入細胞。

資料二：用顯微注射器將一種叫伊紅的物質注入變形蟲內，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能很快逸出細胞。

資料三：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。

再次拋出問題“細胞有真實的邊界嗎？”引導學生閱讀資料并分析得出細胞具有實際邊界的結論。

2.2 結合生活經驗，理解細胞膜的功能。教師引導“物質的結構與功能相適應，在了解了細胞膜的物質組成之后，我們來進一步了解其功能”，結合PPT展示資料，搭建學習支架，引導學生分點總結歸納出細胞膜的3大功能。

資料一：細胞內的物質較為穩定，細胞膜將細胞核、眾多的細胞器與外界環境分隔開。

資料二：細胞需要的營養物質可以進入細胞，細胞不需要的物質不容易進入細胞。抗體、激素等物質在細胞內合成后分泌到細胞外，細胞代謝的廢物也要排到細胞外，但是核酸等重要的成分卻不會流出細胞。

資料三：多細胞個體內細胞之間存在信息之間的交流。如激素的隨血液運輸與靶細胞結合、精卵識別、胞間連絲等。

概念圖展示細胞膜的三大功能，并以學校的圍墻以及學生之間的信息交流類比細胞膜的功能，進一步強化學生對細胞膜功能的理解學生結合材料逐點進行討論分析，得出細胞膜的三大功能。

2.3 分析資料，總結細胞膜的成分。教師結合PPT展示實驗資料并設問“在獲得細胞膜之后，科學家通過對其進行研究，逐步了解了細胞膜的主要成分。請你根據科學家的研究結果推測細胞膜的組成成分有哪些。”發布任務，結合科學實驗結果搭建支架。

資料一：用脂質溶劑處理細胞后細胞膜會被溶解，同時脂質物質易于穿過細胞膜。

資料二：蛋白酶可以水解蛋白質，當用蛋白酶處理細胞時，細胞膜結構會被破壞；向溶解了細胞膜的溶液中加入雙縮脲試劑后溶液變紫。

資料三：細胞膜成分含量圖(如圖2-3)所示。

教師提出問題“資料一說明細胞膜含有什么成分？資料二說明細胞膜含有什么？資料三說明細胞膜還有什么成分？三種成分之間的數量關系是怎樣的？”，教師結合PPT上展現的數據，對細胞膜具體的組成成分及其比例進行說明，并強調：(1)在組成細胞的脂質中，磷脂的含量最豐富；(2)功能越復雜的細胞膜其蛋白質的種類及數量越多。

2.4 流動鑲嵌模型的構建。教師提問“如果僅是將這些成分按照細胞膜的比例放置在一起能夠執行細胞膜的功能嗎？”引導學生理解成分構成一定結構才具有一定的功能。進一步提問“那這些成分之間是如何組成細胞膜的呢？”。PPT展示科學史實驗資料，構建科學史支架。

資料一：1959年，羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗-亮-暗結構。

資料二：1970年，科學家用發綠色熒光的染料標記小鼠的蛋白質分子，用紅色標記人細胞的蛋白質分子，發現兩個細胞融合后，熒光標記均勻分布。

教師提問“通過資料一，關于磷脂與蛋白質相對位置你有什么猜測？”、“細胞膜相融合后，為什么熒光標記會均勻分布？”，引發學生思考與討論，不斷產生認知矛盾，進而推導出一定的結論。在學生推導的基礎之上，展示流動鑲嵌模型并對模型內容結合科學史材料進行補充說明。

2.5 課堂總結。教師以細胞膜為中心，以成分與功能結合流動鑲嵌模型模式圖，對課程內容進行小結，強化成分影響結構，結構與功能相適應的生物學觀念。同時滲透科學發現與生物發展之間的聯系，引導學生進行自主梳理，并進一步培養學生的科學探究意識。

3.教學案例分析

3.1 多重支架構建，凸顯科學探究，滲透科學思維培養。生物學教學中多重支架的構建可更好的滲透科學探究。如在本案例中，多次通過科學史資料的呈現與活動的設計構建學習支架，輔以由淺入深的問題串，將記憶性的生物學知識與科學史相結合，達到加深了學生記憶，積極調動了學生的思維的目的。在整個教學過程中，科學史的應用有利于培養學生對科學現象或實驗結論的解釋與分析能力，生活現象的解釋也有利于培養學生知識的應用能力，更直觀的理解知識內涵，初步形成科學探究的思維。

3.2 多樣化呈現資料，構建多元支架，維持學生學習動機。多樣化學習資料的呈現，有助于學生在教學過程中突破單一的感官獲取信息帶來的疲倦感，增加多感官刺激，激發學習興趣，維持學習動機。如在案例中利用視頻、動圖、實驗描述等方式呈現科學發現、微觀生命現象等，化抽象為具象，化結論為科學發現過程，化課本學習為啟發引導的教學，學生在學習過程中在各多元化支架的支持下一步一步的自主學習得出結論。同時，正是這樣的不斷“提出問題-做出假設-揭秘”的過程，讓學生樂于在認知矛盾中探索，可更好的維持了學生的學習動機。

4.結語

高中生物學研究的對象多較為抽象，如要求學生結合生活實際經驗通過實驗現象分析出相應的結論。支架式教學可在構建知識內在邏輯的基礎之上發揮學生的主觀能動性，可較好的讓學生維持學習動機，迎難而上。因而在教學設計過程中，可以以知識點的內在邏輯關系為線，以一些科學史上的實驗發現為支架，運用資料分析、實驗現象分析并在問題串的引導下，結合多元的材料呈現方式如文本、表格、圖片、視頻等讓學生逐步理解。整個過程將理論與實踐相結合，課堂活動豐富，可切實有效的培養學生理性思維與科學探究能力。