魏金豪-請分析孫國華老師是如何引導(dǎo)學(xué)生“探究細(xì)胞邊界”問題的作業(yè)

通過認(rèn)真地聽完孫老師關(guān)于《細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界》這節(jié)課，我真的感覺收益好大，孫老師通過啟發(fā)探究，綜合運(yùn)用講授，討論，觀察直觀教具，電化教學(xué)等多種方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，整節(jié)課分為五個階段層層遞進(jìn)進(jìn)行探究，充分地調(diào)動學(xué)生的興趣，具體步驟如下：一、問題啟迪思維：細(xì)胞真的有細(xì)胞膜嗎？師：細(xì)胞是最小的生命系統(tǒng)。作為系統(tǒng)應(yīng)該具有邊界，那么細(xì)胞的邊界是什么？誰看見過？請同學(xué)給大家描述一下。(有邊界，叫細(xì)胞膜，可是沒見過。教材上說細(xì)胞有細(xì)胞膜，初中時老師也講過它有細(xì)胞膜。)老師：教材上說的一定正確嗎？老師講的一定對嗎？其實(shí)在電鏡出現(xiàn)之前，沒有人真正看到過細(xì)胞膜，科學(xué)家是通過邏輯推理，推測出細(xì)胞應(yīng)該存在著細(xì)胞膜。老師展示人口腔上皮細(xì)胞照片。老師：從這個人口腔的上皮細(xì)胞不難發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞真有邊界。按照正常的邏輯，有膜一定會有邊界，但有邊界不一定有膜。如氣球有邊界，因?yàn)闅馇蛴心?，而鉛球雖有邊界，但沒有膜。有邊界是有膜的必要條件，但不充分。老師展示雞蛋打在玻璃板的照片。并分析雞蛋還叫卵，卵是細(xì)胞。其實(shí)雞蛋里的卵黃才是細(xì)胞。將蛋殼打開，蛋清平鋪在玻璃板上，而卵黃（卵細(xì)胞）卻呈球狀，這說明什么？（說明卵黃有邊界，卵黃外有膜包裹。）老師演示模擬實(shí)驗(yàn)：用無色透明的橡膠球構(gòu)建細(xì)胞模型，用注射器慢慢地向球中注射伊紅染料，染料充滿球體但不會溢出。老師：為什么球中的伊紅沒有溢出？（橡膠球有膜。）老師展示給變形蟲注射伊紅染料的圖片。注射過的變形蟲細(xì)胞里充滿紅色，而染料同樣沒有溢出。老師：結(jié)合前面的模型模擬實(shí)驗(yàn)，這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？（說明變形蟲細(xì)胞與橡膠球一樣，外側(cè)有膜。）【分析】學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)和類比推理得出結(jié)論：細(xì)胞應(yīng)該存在細(xì)胞膜。問題的提出不只是用于引課，還在于培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的批判思維，從似乎沒有問題的地方發(fā)現(xiàn)問題，激起了學(xué)生的探究興趣。在解決問題過程中，運(yùn)用圖片觀察、模型建構(gòu)和類比推理等方法，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，使學(xué)生學(xué)會了研究問題的一般方法。二、實(shí)證建構(gòu)模型：實(shí)驗(yàn)室怎樣制備細(xì)胞膜？類比推理得出的結(jié)論沒有邏輯的必然性，只有通過實(shí)驗(yàn)從細(xì)胞中得到了細(xì)胞膜，才能證明其存在，正所謂“眼見為實(shí)”。（一）用什么材料能得到細(xì)胞膜？老師：合適的材料是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，用什么材料能得到細(xì)胞膜呢？教材中“體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法”的實(shí)驗(yàn)，提供的材料是哺乳動物的血液。教者展示哺乳動物放大的血液涂片。老師：圖中最大的細(xì)胞是白細(xì)胞，白細(xì)胞有細(xì)胞核和多種具有膜鹽水制成等滲的紅細(xì)胞稀釋液備用。等滲溶液及生理鹽水概念的引入，是為下一步獲取細(xì)胞膜做鋪墊。（三）怎樣得到紅細(xì)胞的細(xì)胞膜？老師：能用針扎或用鑷子撕的方法取下紅細(xì)胞的膜嗎？（不能，因?yàn)榧t細(xì)胞太小了。）老師：能否用一種方法讓紅細(xì)胞自己破裂？（紅細(xì)胞在等滲溶液中形態(tài)不變，如果讓紅細(xì)胞處于清水中，紅細(xì)胞可能會吸收水漲破，從而得到細(xì)胞膜。）老師：這種方法真的可行嗎？老師展示生理鹽水中人正常紅細(xì)胞光鏡照片、低滲或清水中紅細(xì)胞吸水膨脹的光鏡照片及紅細(xì)胞在清水中形態(tài)變化圖。（用蒸餾水處理，紅細(xì)胞會自己吸水漲破。）老師：研究細(xì)胞膜的化學(xué)成分需要較多的細(xì)胞膜，怎樣得到大量的細(xì)胞膜？又怎樣將細(xì)胞膜分離出來呢？并及時提示：細(xì)胞膜比血紅蛋白的密度大。引導(dǎo)學(xué)生把離心法分離紅細(xì)胞的技術(shù)遷移過來。（將離心得到的紅細(xì)胞加入試管中，通過向試管中加入蒸餾水的方法讓紅細(xì)胞破裂，再通過離心技術(shù)將細(xì)胞膜離心出來，得到較純凈的細(xì)胞膜。）教師展示離心機(jī)、離心管和離心原理圖片?！痉治觥繉O老師應(yīng)用問題驅(qū)動激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。將問題設(shè)計(jì)成串，層層深入引發(fā)學(xué)生的思考。通過模型建構(gòu)，將微觀事物放大，將陌生事物與生活中最熟悉的東西建立起聯(lián)系，再發(fā)動學(xué)生討論，在學(xué)生發(fā)表意見之前，做好必要的知識和技能鋪墊，達(dá)到了“跳一跳摘桃子”的效果。給學(xué)生提供更多的參與教學(xué)的機(jī)會，通過適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，使學(xué)生把握正確的思維方向。用實(shí)驗(yàn)佐證假說，強(qiáng)調(diào)了生命科學(xué)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性。三、定性破拆探究：細(xì)胞膜的成分有哪些？老師：細(xì)胞膜中含有哪些成分呢？老師帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)邏輯關(guān)系先對細(xì)胞膜的成分進(jìn)行預(yù)測：細(xì)胞中含有六種化合物，而細(xì)胞膜是細(xì)胞的組成部分，其成分無非是六種或六種中的某幾種。老師：你覺得該如何探求細(xì)胞膜的成分？老師為學(xué)生建立模型：假如面前有一堵墻，但不知道這堵墻是由什么材料砌成的，那么可以采用破拆的方法找到答案。如果拆出了磚，那么墻的材料中就有磚，如果拆出了石頭，那么構(gòu)成墻的材料中就有石頭。（明白了，可采用破拆細(xì)胞膜的方法弄清細(xì)胞膜的組成成分。）老師展示相關(guān)實(shí)驗(yàn)過程（如圖10）向裝有適量細(xì)胞膜的試管中加入2mL的脂質(zhì)溶劑，用以能溶解脂質(zhì)，使其在適宜條件下細(xì)胞膜消失。并提問題：實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？（細(xì)胞膜中一定含有脂質(zhì)。）老師：本實(shí)驗(yàn)是定性實(shí)驗(yàn)，但通過細(xì)胞膜的消失能否說明量的問題？（脂質(zhì)在細(xì)胞膜中的含量應(yīng)該較大，因?yàn)楫?dāng)除去脂質(zhì)后，細(xì)胞膜垮掉了。）老師：蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，細(xì)胞膜中應(yīng)該含有蛋白質(zhì)。請同學(xué)們回憶相關(guān)物質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)，如何驗(yàn)證假說？（向溶解了細(xì)胞膜的溶液中加入雙縮脲試劑，若溶液變藍(lán)，則說明細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)。）老師：思路很好。檢驗(yàn)的結(jié)果是溶液變藍(lán)，假說得到證實(shí)。如何確認(rèn)這一結(jié)果并確定蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜中的含量？（可同樣采取破拆細(xì)胞膜的方法。）老師向加入適量細(xì)胞膜的試管中加入2mL的蛋白酶溶液，在適宜條件下細(xì)胞膜消失。為學(xué)生補(bǔ)充有關(guān)酶的知識，告知學(xué)生蛋白酶能分解蛋白質(zhì)。并問實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？（細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)，且其含量應(yīng)該較大。）老師進(jìn)一步引申：科學(xué)家給含有細(xì)胞膜的溶液試管中，同時加入適量的脂質(zhì)溶劑和蛋白酶溶液，但是從得到的液體中還能檢測到少量的糖類。問上述這一系列實(shí)驗(yàn)說明了什么？（細(xì)胞膜是由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類三種成分組成，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的含量高。）【分析】不直接呈現(xiàn)結(jié)論，而是展示結(jié)論得出的實(shí)驗(yàn)過程。把結(jié)論變成研究的課題，通過已有知識，對細(xì)胞膜的成分提出假設(shè)，然后通過模型建構(gòu)明確研究思路，體驗(yàn)研究過程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)意識。通過展示探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能理解細(xì)胞膜的成分，還掌握了探究問題的方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免了死記硬背。四、類比歸納探究：細(xì)胞膜的功能如何？老師：通過實(shí)驗(yàn)我們得出了細(xì)胞膜的成分，細(xì)胞膜的功能如何？老師展示草履蟲和變形蟲在水中生活的圖片。并問由圖可見，這兩種單細(xì)胞原生動物的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)與外界的水環(huán)境為什么沒有混為一體呢？（因?yàn)樗鼈冇屑?xì)胞膜，細(xì)胞膜能將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開。）老師分別展示“藍(lán)墨水鑒定玉米種子活性”實(shí)驗(yàn)、“向變形蟲注射伊紅”的實(shí)驗(yàn)及“脂溶性物質(zhì)易于通過細(xì)胞膜，非脂溶性物質(zhì)不易通過細(xì)胞膜”的實(shí)驗(yàn)。并提問題這三個實(shí)驗(yàn)說明了什么？（細(xì)胞膜能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。）老師：高等動植物由多細(xì)胞構(gòu)成，多細(xì)胞生物生命活動的協(xié)調(diào)性離不開細(xì)胞間的信息溝通。老師展示內(nèi)分泌細(xì)胞功能圖片。老師：激素通過體液的傳送，只有被靶細(xì)胞上的受體接受，靶細(xì)胞才能得到信息，而受體在靶細(xì)胞膜上，這說明了什么？（說明細(xì)胞膜能夠接受信息）。老師：有些信號分子結(jié)合在細(xì)胞膜上，這說明了什么？（細(xì)胞膜還能發(fā)出信息。）老師展示植物細(xì)胞的胞間連絲。植物細(xì)胞的胞間連絲是由細(xì)胞膜形成，是植物細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞的通道，并問上述事實(shí)說明了什么？（說明細(xì)胞膜能進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。）【分析】細(xì)胞膜的功能同樣應(yīng)通過實(shí)例或?qū)嶒?yàn)由學(xué)生歸納總結(jié)得出。教師不能給現(xiàn)成的結(jié)論，要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題的情景，引導(dǎo)學(xué)生通過自主探究得出結(jié)論，只有自己總結(jié)的結(jié)論才能記憶深刻，才有成就感，才能找到學(xué)習(xí)的樂趣。五、反思破拆探究：咋不用植物細(xì)胞提取細(xì)胞膜？老師：通過對胞間連絲的認(rèn)識，我們想到植物細(xì)胞也有細(xì)胞膜。植物細(xì)胞材料易得，能不能用植物細(xì)胞提取細(xì)胞膜呢？并展示植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)圖。（植物細(xì)胞膜有細(xì)胞壁，細(xì)胞內(nèi)有核膜和多種細(xì)胞器膜，不能用于提取細(xì)胞膜。）老師：細(xì)胞壁的存在不利于細(xì)胞膜的提取。那么用什么方法研究細(xì)胞壁的成分和功能？（可采用破拆細(xì)胞壁的方法。）老師展示實(shí)驗(yàn)：用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞后，細(xì)胞壁消失，沒有細(xì)胞壁的細(xì)胞在低滲溶液中會吸水漲破，并問通過實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論？（細(xì)胞壁的成分是纖維素和果膠，細(xì)胞壁的功能是對細(xì)胞具有支持和保護(hù)作用。）老師：植物細(xì)胞的最外側(cè)是細(xì)胞壁，細(xì)胞壁是細(xì)胞系統(tǒng)的邊界嗎？