模型在《細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能》教學(xué)中的應(yīng)用

孫晶晶

[摘 要]教學(xué)《細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能》一節(jié)時(shí)，因細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)微觀抽象，常見的橡皮泥模型較難在黑板上展示，教學(xué)效果不佳。而利用3D打印畫筆制作相對(duì)精致的細(xì)胞器模型，可借助模型引導(dǎo)學(xué)生小組合作探究細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)學(xué)生深刻理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]3D打印畫筆；模型；細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）26-0096-01

《細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能》是蘇教版生物教材必修1第三章第二節(jié)的內(nèi)容，本課的教學(xué)重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握細(xì)胞器的亞顯微結(jié)構(gòu)與功能，認(rèn)同細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體，形成“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的生命觀念。為了讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，教師常借助模型進(jìn)行教學(xué)。與傳統(tǒng)展示圖或動(dòng)畫相比，模型有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)。很多教師會(huì)組織學(xué)生利用橡皮泥制作模型，但橡皮泥材質(zhì)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(jìn)行教具準(zhǔn)備

3D打印畫筆基于3D打印機(jī)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(xiàn)立體結(jié)構(gòu)，比橡皮泥模型更易保存且各細(xì)胞器用軟磁鐵固定，便于吸附在黑板上展示。

每種細(xì)胞器至少準(zhǔn)備2份，要呈現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)；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(shí)物投影儀可360°展示，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)切面模型要有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的呈現(xiàn)。（如圖2）

二、利用模型組織學(xué)生開展探究活動(dòng)

1.創(chuàng)設(shè)情境，建構(gòu)細(xì)胞整體觀

視頻展示手機(jī)零件的組裝流程，類比真核細(xì)胞中“分泌蛋白的合成與分泌”的過程，讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)細(xì)胞內(nèi)有多種“小的機(jī)器”（細(xì)胞器），初步形成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的整體觀。

2.研究模型，建構(gòu)細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)

教師以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，引導(dǎo)學(xué)生得出合作學(xué)習(xí)方向——細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能，并引導(dǎo)學(xué)生嘗試畫出細(xì)胞器的平面模式圖。教師展現(xiàn)自制的教具，學(xué)習(xí)小組每組隨機(jī)選取1～2個(gè)細(xì)胞器。各小組首先根據(jù)模型特征，參考課本的模式圖確定是哪種細(xì)胞器。此時(shí)，學(xué)生對(duì)細(xì)胞器的種類已有初步認(rèn)識(shí)，觀察模型時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多疑問，如“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體怎么區(qū)分？”“線粒體內(nèi)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(duì)此，教師組織學(xué)習(xí)小組討論，并提供適當(dāng)幫助。

合作探究后進(jìn)行成果展示。小組推薦一發(fā)言人，借助實(shí)物投影儀，向全班學(xué)生展示本組的研究成果，并將組內(nèi)討論時(shí)的疑問分享給全班學(xué)生。研究相同細(xì)胞器的小組可以根據(jù)各組的成果展示，提出疑問，補(bǔ)充并評(píng)價(jià)，教師適時(shí)給予指導(dǎo)、總結(jié)。

3.總結(jié)比較，建構(gòu)不同類型細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)

交流各種細(xì)胞器后，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生討論如何利用模型構(gòu)建高等植物和高等動(dòng)物細(xì)胞的模型（見圖3）。學(xué)生討論總結(jié)出高等植物細(xì)胞和高等動(dòng)物細(xì)胞的特有結(jié)構(gòu)，及細(xì)胞類型的判斷依據(jù)，形成不同類型細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

接著，教師進(jìn)行模型變式，如展示低等植物細(xì)胞、大腸桿菌、哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、蛙的紅細(xì)胞、植物根尖分生區(qū)細(xì)胞、植物根尖成熟區(qū)細(xì)胞、酵母菌等細(xì)胞模型，比較這些細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的異同，在解決知識(shí)難點(diǎn)的過程中，強(qiáng)化細(xì)胞多樣性和“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的觀念。

三、教學(xué)反思

3D打印畫筆制作的模型輕巧方便，可長久保存但耗時(shí)較長，精細(xì)度不如3D打印機(jī)。本節(jié)課借助3D打印畫筆制作模型，引導(dǎo)學(xué)生由未知細(xì)胞器模型初探多種細(xì)胞器，產(chǎn)生問題，分析問題，進(jìn)而解決問題。從分子到細(xì)胞器再到細(xì)結(jié)構(gòu)，逐步加深學(xué)生對(duì)“結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)”的觀點(diǎn)的理解。而課堂交流及課后延伸，能在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成整體的生命觀念。

（特約編輯 安平）