“细胞膜的结构和功能”一节的教学

1 教材分析

“细胞膜的结构和功能”是人教版高中《生物》第二章“细胞”的第一个问题，此前第一章简单介绍了构成生物体的化学元素和各种化合物，把生命的物质基础展示给学生。从第二章开始，学生开始从生命活动的结构基础──细胞水平了解生物体，为后面学习新陈代谢等内容奠定基础。要学好本章内容，必须让学生首先建立起“结构总是与功能相适应”这一最基本的生物学观点，并初步学会运用这一观点进行科学推理。另外，本节课还蕴含较丰富的科学史材料，利用这些材料还能较好地对学生进行科学方法教育，使学生初步学习科学实验研究的思路及方法。

2 教学过程

2.1 引言部分，“细胞的种类”举例分析，让学生初步知道“结构与功能相适应”的观点  引导学生回忆初中所学有关细胞形态和大小的内容，并列举以下内容，通过问题探究法，让学生通过讨论分析参与教学，步步深入，以问题作载体，帮助学生初步认识“结构与功能相适应”的生物学观点。

2.1.1　细胞形态结构多样性  举例分析，通过问题，引导学生思考探究：

(1)红细胞有哪些形态结构特点?(①两面中部凹陷的圆饼状；②充满血红蛋白；③无细胞核；④无线粒体)

①红细胞是两面中部凹陷的圆饼状，其相对表面积与球形比有变化吗?有什么好处?（相对表面积增大，气体交换可以更迅速地完成）②红细胞内无线粒体，只进行无氧呼吸，有什么好处?(运输氧气的过程中不消耗氧气，提高了运输氧气的效率)③无细胞核，有什么好处?(无核细胞新陈代谢很弱，适应了只能进行无氧呼吸这一特点)

(2)心肌组织的细胞与细胞之间有分枝相连，有什么生理意义?(有利于每个细胞迅速得到信息，快速同步收缩)

(3)神经细胞有许多突起，突起又形成许多未梢，有什么意义?(有利于细胞间的信息传递，神经细胞的功能即此)

(4)小肠上皮细胞，朝向肠腔的一面，细胞膜形成许多微小突起(微绒毛)，有什么生理意义?(大大增加了与食物的接触面积，有利于营养物质的吸收，小肠的主要功能即为消化、吸收)

上述问题以讨论的方式，通过学生的分析与思考，了解细胞的奇妙与精巧，大量的实例分析使他们初步建立起“结构与功能相适应”的观点。

2.1.2 细胞的大小 你们知道最大的细胞有多大吗?最小的呢?让学生寻找特例，运用“结构特点总是与功能相适应”的观点分析生理意义。提问这个问题时，学生们往往异常活跃，踊跃发言。问题明确后，顺势提出新问题：卵细胞是生物体内较大的细胞，为什么鸟类的卵细胞(如鸵鸟的卵细胞，直径可达10 cm)比哺乳类的卵细胞(如人卵细胞直径为0.1 mm左右)大得多?有什么意义?根据初中所学知识，运用“结构与功能相适应”的观点解释这种现象。

上述问题让学生讨论解决后，还可提出新问题：不管鸟类还是哺乳类，卵细胞的受精作用总是在输卵管的上段完成，有什么生理意义呢?(精子需经“长途跋涉”才能到达那里与卵细胞会合，精子在运动过程中优胜劣汰)

这两个问题的解决，使学生初步学会运用“结构与功能相适应”的观点分析问题。并及时告诉学生：生物体的任何结构和任何生命现象都有其存在的意义，绝不可能是多余的和无用的，这是大自然长期自然选择的结果。

2.2 细胞膜的化学成分与基本结构，通过科学史，让学生分析经典实验，推理探究  细胞膜包括哪些化学成分呢?这时给学生介绍下面的经典实验研究过程：①1859年E.Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明细胞膜的主要成分中应有哪类物质的分子?(提示学生：化学课上学习的相似相溶原理）②1925年，E.Gorter和F.Grendelet用有机溶剂丙酮提取人的红细胞膜中的脂质，并将它在空气－水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。该实验结果能说明什么问题?

通过上述两个实验结论的推理与分析，学生不仅知道了细胞膜的基本结构，还学习了科学家进行科学研究时寻找科学方法的思路。

此时再给学生讲细胞膜的基本结构，往往会有水到渠成的感觉。

2.3　细胞膜的结构特点  引导学生设计实验方案、分析经典实验，得出实验结论，使学生接受科学方法教育。

关于“细胞膜具有一定的流动性”，课本上只有一个结论性知识点，把这个结论直接告诉学生，学生就会只有一个浅层次的印象，使知识传授与能力培养脱节。运用问题探究式教学，让学生参与教学和探究，成为研究者而不是知识的被动接受者，能使知识传授成为培养能力的载体，例如：

(1)细胞膜的流动性体现在组成分子上，实质是什么?

(2)观察到什么现象才能说明细胞膜具有一定的流动性呢?

通过l、2问题引导学生提出假设：如果能观察到组成细胞膜的分子(如蛋白质分子)的运动，就能说明细胞膜具有一定流动性，完成科学探究的第一步──提出假设。

(3)如何才能观察到组成细胞膜的分子是运动的(如蛋白质分子的运动)?

(4)如果要染色后观察，染料应具备什么特点?(专一性，只染蛋白质分子)用什么染料呢?(引导学生寻找具有专一性的染料，启发学生：有某种荧光染料可与抗体分子结合)

(5)细胞膜上蛋白质的抗体如何才能得到?

(6)细胞很小，能做到一半染上红色，另一半染上绿色吗?根据绪论里学习的生物学技术，能找到更好的办法吗?(根据实际情况启发学生：我们绪论里了解了细胞融合技术，能不能先把两个细胞染上不同的颜色，再让它们融合)。

通过3～6问题，引导学生设计出实验方案，完成科学研究的第二步──设计实验方案。

实验方案完成后，告诉学生早在1973年，科学家就已设计了和我们一样的方案并进行了科学实验研究。

他的实验结果如下：用抗鼠细胞膜表面蛋白质的荧光抗体(显示绿色荧光)和抗人细胞膜蛋白质的荧光抗体（显示红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面蛋白质，用一定的方法促使两种细胞融合。刚刚融合的细胞一个半球带有红色荧光，另一个半球带有绿色荧光。如果①把该细胞放在37 ℃条件下培养40 min，加上不同的滤光片观察显示红、绿荧光在细胞表面混合均匀，说明什么问题?②把该细胞放在l ℃条件下培养40 min，加上不同的滤光片观察显示，细胞保持开始状态，即红、绿荧光没有混合。你能得出什么结论?

通过上述实验分析，学生不仅学习了细胞膜的流动性，而且知道了流动性的强弱与温度有关。

2.4　细胞膜的功能特点  引导学生分析实验现象，得出实验结论。展示实验过程：用含有相等浓度的Na⁺和N0₃^-溶液培养植物，一段时间后测定发现N0₃^-浓度大幅度下降，而Na⁺浓度变化极小，提出问题：①同学们想一想，这是什么原因；②植物通过根吸收无机盐，从微观上分析应该是根的细胞对离子的吸收量不同，溶液中相同浓度的不同种离子的吸收量不同说明了什么问题?③由此能总结出植物细胞膜有什么特性?

通过实验分析问题探究式教学，能较好地避免学生死记硬背，并能使学生学会科学研究的方法和思路。

2.5　物质跨膜运输方式 通过学生自主选择生动的比喻，突破难点。细胞膜为什么会有选择透过性?我们还要从它的微观结构上进行研究。

此时，介绍两种跨膜运输方式：自由扩散、主动运输。把两种过程介绍给学生，然后提出问题：①比较两种运输方式，找出它们之间的不同点，并列表比较。②你能在理解两种运输方式的基础上打一个形象的比喻，进一步理解和比较两种方式吗?

这时，学生的积极性很高，有的学生把自由扩散和主动运输分别比喻为在河的上、下游之间运输货物，自由扩散比喻为能漂浮的货物顺水而下，主动运输比喻为不能漂浮的货物必须船载逆流而上。

还有的学生比喻为货物搬运时的下坡、上坡等等，通过上述两个问题的解决，学生主动参与教学过程，成为学习的主体。能较好地理解两种运输方式，并同时得到发散思维的训练和提高。

3　教学体会

本节课所用的主要教学方法是“问题探究教学法”，该方法的特点就是把问题和知识点转化为探究性思考题，设计学生主体性探究过程，体现学生的主体性学习，把学生由知识的接受者转变为知识的探索者和研究者，成功完成了角色转换。

使知识传授与能力培养相结合，学生在学习基础知识的同时也接受了科学方法和科学思维的训练。

自《生物学教学》2005.7