“細(xì)胞膜—系統(tǒng)的邊界”一節(jié)的體驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

姜海霞

1 教材分析

“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”一節(jié)是人教版高中生物學(xué)教材《必修一·分子與細(xì)胞》第三章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)主要介紹細(xì)胞膜的成分和功能。通過前四章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)組成細(xì)胞的化合物及其作用有一個(gè)全面的了解，但僅這些化合物并不能表現(xiàn)出各種生命活動(dòng)，所以通過該節(jié)的學(xué)習(xí)使學(xué)生從細(xì)胞水平了解生物個(gè)體。由于任何系統(tǒng)都有邊界，而細(xì)胞的邊界就是細(xì)胞膜，所以本節(jié)教學(xué)從感受細(xì)胞膜存在的小實(shí)驗(yàn)出發(fā)，進(jìn)而再通過各種小實(shí)驗(yàn)提取細(xì)胞膜、證明膜成分、探究膜功能，即通過學(xué)生生活中熟悉的實(shí)驗(yàn)材料，創(chuàng)新式地重溫科學(xué)家的探究歷程，感受科學(xué)真理和體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程中的樂趣。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo)

簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的成分；舉例說明細(xì)胞膜的功能。

2.2 能力目標(biāo)

體驗(yàn)細(xì)胞膜的制備方法；通過設(shè)計(jì)和分析實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)合作探究能力。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

認(rèn)同細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對(duì)于細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的重要意義，通過各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)積極實(shí)踐、勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度。

3 教學(xué)過程

教學(xué)過程中教師可將班級(jí)分為小組，每組6人，以學(xué)生的討論、比較、分析、評(píng)價(jià)為主要學(xué)習(xí)方法，以“自主學(xué)習(xí)——合作探究——成果展示——自我完善”的活動(dòng)單導(dǎo)學(xué)模式為教學(xué)主線來實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3.1 直觀感受細(xì)胞膜的存在，從煮熟的雞蛋中找出細(xì)胞膜

在引入課題時(shí)，教師給每個(gè)學(xué)生發(fā)一只剛煮熟的雞蛋，剝掉蛋殼，請(qǐng)學(xué)生嘗一嘗營養(yǎng)豐富的蛋白。并要求學(xué)生吃掉蛋白后，再仔細(xì)觀察，在蛋黃表面看到的結(jié)構(gòu)。不難發(fā)現(xiàn)，在蛋黃外面有一層薄薄的膜。接著要求學(xué)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(gè)學(xué)生都能直觀感受系統(tǒng)邊界細(xì)胞膜的存在。

3.2 體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法

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

本部分內(nèi)容的解傳統(tǒng)方法教學(xué)是讓學(xué)生觀看顯微鏡下紅細(xì)胞吸水漲破的視頻，卻無法真正提取出豬血紅細(xì)胞膜。但要真正做溶血試驗(yàn)，觀察紅細(xì)胞吸水漲破過程需要30 min，時(shí)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(shí)驗(yàn)（向紅細(xì)胞液中加水），讓學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)中哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞破裂的原因，而總結(jié)出提取細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)原理——滲透作用。

3.3 實(shí)驗(yàn)鑒定細(xì)胞膜的化學(xué)成分

教材中關(guān)于細(xì)胞膜成分的分析，是直接給出了科學(xué)家通過上萬次的實(shí)驗(yàn)而得出的結(jié)論。而本堂課可提示學(xué)生動(dòng)腦筋做實(shí)驗(yàn)來再現(xiàn)科學(xué)家的探索歷程，激發(fā)學(xué)生的興趣。

實(shí)驗(yàn)1：向放有卵細(xì)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？② 說明細(xì)胞膜有什么成分？

實(shí)驗(yàn)2：向有卵細(xì)胞膜的試管中加入2 mL丙酮（脂類物質(zhì)能溶于丙酮中），觀察卵細(xì)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(xì)胞膜是否變得透明些了？② 說明細(xì)胞膜有什么成分？

通過以上兩個(gè)鑒定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可觀察到實(shí)驗(yàn)1的試管中出現(xiàn)了紫色，實(shí)驗(yàn)2試管中的卵細(xì)胞膜變得透明了。教師可引導(dǎo)學(xué)生得出細(xì)胞膜中既含有蛋白質(zhì)，又含有脂質(zhì)。

3.4 體驗(yàn)細(xì)胞膜的功能

體驗(yàn)1：在品嘗美味雞蛋的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)蛋黃的表層包裹著一層細(xì)胞膜，它的存在使卵細(xì)胞能直接和外界環(huán)境接觸嗎？由此說明細(xì)胞膜有什么功能？學(xué)生會(huì)很自然地回答出這體現(xiàn)了“細(xì)胞膜將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開”的功能。

體驗(yàn)2：取兩個(gè)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(lán)（或月季花瓣），分別浸入兩個(gè)燒杯中，請(qǐng)描述看到的現(xiàn)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(xì)胞膜具有什么功能？通過學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)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(xiàn)了藍(lán)色。再通過學(xué)生小組的討論，就不難得出細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能了。

體驗(yàn)3：仔細(xì)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(qǐng)將左右兩側(cè)相似的交流方式連線。提出問題：說明細(xì)胞膜具有什么功能？此時(shí)學(xué)生會(huì)積極地參與討論：圖A中“人—人面對(duì)面交談”相當(dāng)于圖b’中“細(xì)胞—細(xì)胞”的交流；B圖中“寄信人—信件—收信人”相當(dāng)于a’圖中“內(nèi)分泌細(xì)胞—激素—靶細(xì)胞”，c圖中打電話時(shí)“人—電話線—人”相當(dāng)于d’圖中“細(xì)胞—通道—細(xì)胞”。這樣通過學(xué)生所熟悉的日常生活中的交流方式去體驗(yàn)細(xì)胞間抽象的交流方式，進(jìn)一步得出細(xì)胞膜還具有信息交流的功能。

3.5 聯(lián)系實(shí)際，小結(jié)課堂

在本節(jié)課中，學(xué)生通過各種實(shí)驗(yàn)感受到了細(xì)胞膜的存在，學(xué)會(huì)了制備細(xì)胞膜的方法，分析了細(xì)胞膜的成分并體會(huì)了細(xì)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(jì)的第一殺手，科學(xué)家認(rèn)為癌細(xì)胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與癌細(xì)胞膜成分的改變有關(guān)，此時(shí)教師可借用課本41頁中的腫瘤化驗(yàn)單，歸納膜成分的改變會(huì)引起相應(yīng)細(xì)胞發(fā)生癌變。還可以給每個(gè)學(xué)生發(fā)一張病人的肝功能化驗(yàn)單，通過數(shù)據(jù)分析，得出肝細(xì)胞膜功能的改變使得血液中轉(zhuǎn)氨酶含量升高，這恰恰是肝炎病的一張晴雨表。