1、1“细胞膜的结构和功能”一课的教学设计问题式探究模式的应用与思考浙江省绍兴市高级中学 陈卫良摘要：“细胞膜的结构和功能”一课中的细胞膜属于微观结构，内容过于抽象，又由于学生对细胞膜知识没有已有的知识和感性认识作为铺垫，所以，多数老师会以讲授法进行教学活动，这不利于学生去主动得获取知识，也是近年来公开课、示范课中很难发现其踪影的一个重要原因所在。笔者在展开该课教学活动时，认真分析了该课的知识特点和学生实际，大胆地进行了问题式探究模式的尝试，以问题为纽带，使学生基于问题解决来建构知识、发展智力、提高能力，较好地完成了教学任务。“读书先要会疑。于不疑处有疑，方是进矣。可疑而不疑者，不曾学，学则须疑。
2、 ”这是晋代学者张载的名言。它充分说明，学习是一个不断质疑和释疑的过程。因此，课堂提问非常重要，是主要的教学手段之一。问题式探究模式就是以课堂提问为载体，是一个“问题情境讨论解决问题”的模式，其具体过程包括：（1）创造合适的问题情景；（2）提出基本的生物学问题；（3）解决基本的生物学问题；（4）师生共同进行归纳和总结；（5）进行激励评价，再创问题情景，实现知识“再造” 。课堂提问一般包括两个方面：一是教师激发学生提问，一个是教师面向学生提问。由此派生出四种模式：学生提问学生答，学生提问教师答，教师提问学生答，教师提问教师答。“细胞膜的结构和功能”一课中的细胞膜属于微观结构，内容过于抽象，多数老
3、师会以讲授法进行教学活动，这不利于学生主动地掌握知识。而课堂提问模式以前两种为好，学生在主动提问的过程中，可以加深对知识的领悟，从而准确而牢固的掌握知识，最大限度的提高能力，所以一些老师也会用这两种模式来展开教学。但学生学习细胞膜知识时，没有已有的知识和感性认识作为铺垫，在课堂教学中难免会出现因学生提不出问题而冷场。针对“细胞膜的结构和功能”一课中的知识特点，笔者在运用问题式探究模式时，调整提问的方式，科学的设计问题，自然而巧妙的向学生发问，构建了一个互动和探讨的环境，让学生主动地获取细胞膜知识，比较好地完成了教学任务。1 教学过程1.1 明确学习目标 让学生明白本节课的学习内容是：细胞膜的化
4、学成分、细胞膜的结构、细胞膜的功能。也让学生体会到生物界生命现象析因的一般途径：成分结构功能现象。1.2 创造问题情景并讨论归纳1.2.1 1）科学家在实验中发现：脂溶性物质极易通过细胞膜，并且细胞膜很容易被脂溶性物质所溶解。你认为，这一事实说明细胞膜的组成成分中应有 物质。2）科学研究发现：细胞膜易被蛋白酶水解，说明细胞膜组成成分中应有 物质。第一个问题学生利用化学知识中的“相似相溶”原理，可以得出细胞膜的组成成分中应有脂类物质这一结论；学生在分析第二个问题时因不懂蛋白酶的具体功能，探究时遇到了困难，教师应即时讲解蛋白酶的作用，学生就能获取信息得出细胞膜中有蛋白质的结论。教师根据学生探究过程
5、，及时归纳，把“细胞膜的主要由脂类和蛋白质构成”的结论写在黑板上。1.2.2 1）脂类分子（磷脂）在细胞膜上是如何排列的呢？接着笔者演示如下材料：1925 年Gprter Gremedel 用丙酮提取了红细胞细胞膜的磷脂，并将它在空气、水界面展开后，发现这片油脂层的面积相当于原来红细胞膜表面积的 2 倍，由此可以得出什么结论？为什么？ 通过对上述问题的分析讨论，学生形成了磷脂分子在膜上成双层排列的结论。接着笔者2又向学生提出第 2 个问题：2）蛋白质和脂类物质在膜上又是如何分布的？问题提出的时候，请学生观察书上插图（细胞膜的结构示意图） ，同时演示细胞膜分子组成模型的 Flash 动画课件，让
6、学生自己观察、分组讨论得出如下结论：膜的中间是磷脂双分子层；一类蛋白质分子排布在磷脂双分子层的外侧，另一类蛋白质分子，有的嵌插在磷脂双分子层中，有的贯穿在整个磷脂双分子层中；糖与蛋白质分子结合，形成糖被位于细胞膜的外侧面（这时可引导学生在第一个知识点细胞膜的成分中加上“少量糖类” ） 。然后引导学生总结细胞膜的空间结构，解决二类化合物在膜上的分布显得顺理成章了。重新演示细胞膜分子组成模型的 Flash 动画课件，提示学生注意观察组成细胞膜分子的动态变化。设问：3）膜分子是否是钢性的？接下来演示人、鼠细胞融合的 PPT 课件：1970 年，Frye.L.D和 Eddidin.M.俩对细胞膜上的蛋
7、白质分别用不同颜色的荧光染料标记：人细胞标记上红色的荧光物质，鼠细胞标记上绿色的荧光物质，然后放在 37下 40 分钟，让两细胞融合。融合后初期，细胞膜上具有两种荧光，且分别位于细胞膜的两端面，互不干扰。一段时间后，红色、绿色荧光交互均匀排列布满整个细胞膜的表面。根据这一事实，要求学生讨论回答：被标记的物质是 ， 两种颜色由两端转向均匀分布是由于 ，实验说明细胞膜具有 性。学生通过对动画和材料的分析，很快得出这种被标记的物质是蛋白质，在膜上不是静止的，而是可以运动的。到此，笔者引导学生分析由于构成膜的各组分都可以运动，所以整个细胞膜是可以流动的。最后得出细胞膜的结构特点是：具有一定的流动性。再
8、用 Flash 动画展示白细胞通过变形运动吞噬异物的动画画面，给学生以强烈的感官刺激，进一步强化膜具有流动性这一科学论断。1.2.3 1）在学习细胞膜的运输功能时，先用 PPT 展示如下材料：红细胞中 K+浓度比血浆中 K+浓度高出 30 倍，而红细胞中的 Na+浓度只是血浆中的六分之一。丽藻细胞中的 K+浓度比它生活的水中 K+浓度高出 1065 倍，而细胞中的氨基酸浓度高出细胞外 10 倍。用呼吸抑制剂处理红细胞发现 K+和氨基酸的吸收量明显减少。人一次大量喝水，几分钟后水分子透过肠上皮细胞进入血液使人有尿意。学生通过分析上述材料不难得出细胞膜对 K+ 、Na + 、氨基酸的运输是由低浓度
9、运输到高浓度、是耗能的（主动运输） ；分析得出水分子的运输是高浓度运输到低浓度、不耗能的（自由扩散） 。再结合演示自由扩散和主动运输的 Flash 动画课件，让学生观察、分析、列表总结两种运输方式的异同。进而得出细胞膜对不同物质分子的透过是不是等同的，而是具有选择透过性（概念略） 。从而提出下一个问题：2）清水洗红苋菜后，清水呈什么颜色？红苋菜在锅中烧熟后，汤成什么颜色？想想为什么？对于这问题，学生在生活中再熟悉不过了，但从未深究。现在要他们分析原因，兴趣就来了。通过讨论，不难得出：清水洗红苋菜时，细胞膜完整具有选择透过性，细胞膜不允许色素分子透过，水呈无色；烧熟后，细胞膜被破坏，色素分子透过
10、膜进入汤，故汤成红色。3）从上可知：活细胞的细胞膜有选择透过性，而死细胞就没有了。那么，我们能否用实验来验证它？请学生观察桌上已准备好的材料用具（每两人一组）：已经浸胀的蚕豆种子10 粒、清水、热水壶（沸水） 、2 个烧杯、2 个培养皿、1 个镊子、稀释的红墨水等。引导学生设计对照实验：目的：验证活细胞的细胞膜有选择透过性，而死细胞没有。原理：活的蚕豆细胞膜具有选择透过性，不吸收红墨水，胚不染成红色；死的蚕豆细胞膜没有选择透过性，细胞膜全透性，红墨水进入，胚染成红色。方法步骤：先提醒学生步骤一般分为 3 大步“分组编号；实验处理；观察记录” ，然后由学生自己设计步骤。经讨论分3析归纳如下：a、
11、取 10 粒浸胀的蚕豆种子，剥去皮，每粒种子分成两瓣，平分成 AB 两组，A 组放到 A 烧杯中，B 组放到 B 烧杯中。b、在 A 烧杯中加入适量的沸水，B 烧杯中加入等量的清水，保持 35 分钟。随后取出两组蚕豆，分别放到 AB 培养皿中，注入等量的红墨水，浸染 2 分钟。c、分别用清水冲洗浮色，观察蚕豆颜色。实验现象：A 组蚕豆都染上红色，B 组蚕豆几乎没有红色。实验结论：活细胞的细胞膜有选择透过性，而死细胞没有。通过实验操作，学生亲身体验细胞膜的选择透过性情况，加深对细胞膜功能特点的认识。最后，笔者以学生在电视化妆品广告中常听到的内容作为思考题，用来巩固运用本课内容：4）化妆品中的特异
12、性蛋白质能否渗入皮肤细胞中营养皮肤？伤湿膏药中的小分子脂溶性药物分子能否渗入细胞达到治病目的？为什么？（答案略）2 教学反思2.1 问题式探究模式在教学过程中的运用，充分实现了学生的主体作用。任何一个教学目的的学习和掌握，不是教师硬性灌输给学生的，是由学生亲身观察、分析、讨论和实验探索、总结得出的。让学生自身去经历、心灵去感悟、形成自己独特的见解，这样的学习过程是自觉主动的、充满乐趣的，学生是自己学习的主人。2.2 问题式探究模式是以课堂提问为载体的。课堂提问主要有 4 种形式，以前两种为最好，因为它们更能体现学生的主体地位。但不能因为它们好，就每堂课都用这两种提问方式，应该根据学生所要学习的
13、堂课知识特点，学生本身的基础等，灵活运用课堂提问，可以是前两种，也可以是后两种，或者混合运用。2.3 问题式探究模式中进行课堂提问时，不是任何问题都可以激发学生有意义学习动机的，也不是随随便便把问题提出来就行的。教师应该尽量准确地确定学生现有的水平和“最近发展区”创设合适的情境，教师自己提出或引导学生提出既熟悉又陌生，能产生认知突出的问题，从而激发学生的思维处于“愤” “悱”的状态，主动得去获取知识。2.4 问题式探究模式在开展过程中，学生兴趣盎然，提出的问题有时会五花八门，而且还可能与本节课的教学内容并无关系。这就要求教师开展问题式探究模式时，要有坚实的基础和广博的知识，这样面对学生的提问才会应对自如；此外，教师还要有较强的课堂管理能力，因为学生的学习积极性提高了，人人想发言，但可能会影响课堂秩序，这时候教师发挥主导作用，既不急于求成，也不任其自流，最终引导学生得出结论。2.5 问题式探究模式在开展过程中，解决问题要彻底。在实际操作中，学生回答问题时往往不全面、不深刻、不准确，教师要根据课堂实际情况，变换提问角度，并采取多种教学媒体，如实物、模型、标本、图片、音像资料，甚至做实验，使学生充分占有资料，进行探究，彻底解决问题，实现教学目的。
