基于“問題導學”的教學設計

成玉婷 李文送

1教材分析

“細胞膜——系統的邊界”是人教版高中生物學教材《必修卜分子與細胞》第三章“細胞的基本結構”的內容，是在學習了生物的物質基礎和細胞的組成成分的基礎上進行的。學好本節內容既能幫助學生鞏固前面的知識，又是第四章“細胞的物質輸入和輸出”的基礎。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構。教學主要內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，滲透結構與功能的統一性觀點;之后，聯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構時，學生對細胞膜已經有所了解。但學生用顯微鏡觀察細胞時，是很難看清細胞膜的。結構是功能的基礎，兩者是相適應的。經過第二章“組成細胞的分子”的學習，學生知道了蛋白質、糖類和脂質是重要的化合物，但是對于這些物質的存在位置還不清楚。因此，在本章的教學中，教師應指導學生將細胞的物質組成與細胞的結構有機地聯系起來，對細胞形成系統的認識。如引導學生從生命系統的結構基礎角度，認識“蛋白質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構的功能，它是細胞膜的主要成分之一，約占細胞膜總量的40%。再如，引導學生回憶“細胞中的脂質”提出的“磷脂是構成細胞膜的重要成分”，再提出細胞膜結構中脂質約占總量的50%，使學生將前后知識建立起有機的聯系，同時，為“生物膜的流動鑲嵌模型”的學習奠定基礎。

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構和功能中的重要作用。

②體驗制備細胞膜的方法，培養觀察分析、合作學習的能力。

③認同細胞膜作為系統的邊界，對于細胞這個生命系統的重要意義。

4教學過程及設計

4.1問題驅動，活躍思維

教師板書細胞顯微結構圖，并提出問題：細胞有哪些結構？組成細胞的物質有哪些？當人們對細胞物質有一定認識后，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，你能得出什么結論？

學生討論、交流，師生共同總結出結論：系統不是其組分的簡單堆砌，而是通過組分間結構和功能的密切聯系，形成的統一整體。

設計意圖：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;同時，使學生鞏固前面的知識，聯系到這節課所要學習的新課，建立前后知識的聯系，有利于學生對細胞形成整體認識。

4.2創設情境，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，而每一個系統都有一定的邊界，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、細胞質等是立體的，通過調節焦距可看到不同的層面。在顯微鏡下看不到細胞膜。

設計意圖：教師利用學生最常見的顯微鏡觀察中的誤區（誤以為氣泡就是細胞），將學生的思緒帶回曾經學過的知識，激發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：進入活細胞的物質首先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，用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質注入變形蟲體內，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，細胞表面有一層結構被刺破;如果細胞表面結構受損面過大，細胞會死亡。

設計意圖：教師利用問題激發學生的學習動機，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，我們應當想辦法獲取細胞膜？下面我們就結合實驗學習一下細胞膜的制備。首先，我們應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，教師引導學生閱讀課本P41旁欄相關信息并提出疑問：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，教師啟發學生的多元思維，培養合作交流的能力。

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？那應當用什么辦法來獲取細胞膜？根據圖中紅細胞的形態差異，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，師生共同總結實驗過程中的注意事項。然后，教師展示實驗結果圖片，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，引導學生的思維慢慢地與正確方法接軌。學生在總結實驗過程注意事項的同時，也提高了總結能力。討論題中出現了新方法——差速離心法，也為下節課的學習做鋪墊了。

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多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發現脂溶性物質易透過細胞膜，不溶于脂類的物質透過細胞膜十分困難。②能夠水解蛋白質的物質，稱為蛋白酶。用蛋白酶處理細胞膜，會使細胞膜分解。請根據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和蛋白質。同時，教師提出質疑：細胞膜的成分中是否只有磷脂和蛋白質？學生通過閱讀教科書即可知道：細胞膜的成分主要由脂質和蛋白質組成，還有少量的糖類。

通過前面的學習，學生知道了蛋白質是生命活動的承擔者。

教師提出問題：蛋白質在細胞行使功能時發揮重要作用，那么細胞膜功能越復雜，蛋白質的種類和數量是越多還是越少？并展示細胞膜的結構模式圖，講解蛋白質、脂質和糖類的分布及所占百分比。然后聯系生活，引導學生如何看檢查癌癥的驗血通知單。

設計意圖：教師利用已知，引導學生分析材料，得出答案，提高學生的分析能力。學生聯系上一章的知識，有利于構建“組成細胞的物質與細胞統一整體”。教師展示細胞膜結構示意圖，引起學生的關注，使學生了解細胞膜的結構，為后面學習流動鑲嵌模型奠定基礎。

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構，我們現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，引導學生類比細胞膜的功能進行學習：

（1）將細胞與外界環境分隔開（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的邊界，對于細胞這個生命系統的重要意義。

（2）控制物質進出細胞（與海關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進出細胞的動畫，總結可以進出細胞的物質。

（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。教師結合動畫演示進行講解，引導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合？

③胞間連絲。教師結合圖片進行講解，引導學生說出類比事例，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的邊界？

師生共同總結出：細胞壁沒有選擇透過性，是一種全透性的物質，沒有生命活性，細胞是最基本的生命系統，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。

設計意圖：教師將細胞膜的功能及國界線進行比較，激發學生的興趣。在介紹細胞膜的功能時，涉及了原始細胞的產生。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，幫助學生構建起生命起源與細胞膜形成之間的聯系，認識細胞膜對于生命系統的重要意義。創設問題，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

本節課采用“問題導學”的教學思路，問題創設注重與現實生活的聯系。教師圍繞本節內容的核心問題，以學生的生活實際為素材，創設情境，突出重點問題，激發學生的學習興趣，讓學生進行自主、合作、探究學習。通過創設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，引導學生自主學習，討論、交流表達，充分發揮學生的主體作用。教師提供相關材料，使學生感知教材，啟發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。