合理利用科学史，提高学生的探究能力

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1、合理利用科学史，提高学生的探究能力　　一、创设情境，导入主题　　图片展示各种各样的细胞，引导学生回顾细胞的边界是什么？细胞膜的成分有哪些？细胞膜的功能是什么？接着引入细胞膜的这些功能，它们应该有怎样的结构才能与之适应呢？一百多年前的科学家对生物膜的功能有着浓厚的兴趣，但是由于细胞膜很薄，光学显微镜无法观察研究，那该如何入手呢？　　设计意图：一节课要有一个好的开端，快速、简洁地引入课题，激发学生学习兴趣是关键。　　二、从生理功能入手的科学探究　　资料1：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究，发现凡是可溶于脂质的物质，比不

2、溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。　　根据学过的知识，分析上述材料可以得到什么结论？欧文顿的假说是通过对实验现象的推理分析，还是将膜的成分提出来鉴定的呢？在提出假说后还有必要对膜的成分进行分离、提纯和鉴定吗？欧文顿的上万次实验给了你什么启示？5　　设计意图：问题串引领学生小组讨论探究、激发思维的火花。在讨论中锻炼了学生的科学思维品质，还让学生理解了科学探究中假说的重要性，也引导学生知道假设还必须有实验的支撑，同时科学家的上万次实验也培育了学生的科学品质。　　三、动一动，模拟制作磷脂分子的结构　　资料图片展示磷脂分子的材料，让学生理解磷脂分子的“亲水性”和“疏水性”。　　活

3、动一：把班级分成8个小组，根据磷脂分子的特点，小组利用磁铁作为磷脂分子头部、卡纸作为磷脂分子尾部制作了16个磷脂分子模型。（见图1）　　四、体会并构建双层磷脂分子结构　　资料2：1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提出脂质，在空气―水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。　　假如你是当时的科学家，针对这一现象你能提出什么假说？（生物膜的磷脂分子应该是两层的）　　活动三：细胞膜的两侧都有水存在，小组利用模型讨论并构建磷脂分子在细胞膜中可能的排布方式并说明理由。　　设计意图：本来学生对磷脂分子一无所知，在教师的讲解和模型的引导下，学生的探究

4、情绪高涨，小组分工合作动手构建单层、两层磷脂分子。最后学生摆出集中双层磷脂分子模型，并由小组代表说明模型的结构特点，其他小组倾听、提问、质疑，最后师生讨论得出在水中磷脂双分子层的结构就水到渠成了。（见图3）　　拼一拼，单位膜模型的提出。5　　资料3：20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞分离出来，通过化学分析表明，膜的成分除了脂质还有蛋白质。　　资料4：1959年，罗伯特森在电子显微镜下观察到了细胞膜显示的暗―亮―暗的三层结构，提出生物膜是由蛋白质―脂质―蛋白质三层构成的。　　我们已经知道了磷脂分子的排列方式，那么罗伯特森的实验，你认为蛋白质位于脂双层的什么位置

5、呢？（学生联想到“三明治”的模型）　　活动四：教师引导学生利用卡纸画出几个不同大小的椭圆形蛋白质模型，并剪下备用。根据罗伯特森的假说，小组构建“三明治”静态结构模型。教师请不同小组派代表展示模型并说明本组模型的特点和意义。（见图4）　　你赞同罗伯特森的模型吗？蛋白质除了覆盖在磷脂分子的表面外，还有没有其他的方式？　　资料5：科学家发现膜蛋白不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。　　活动五：根据上述资料，修正小组的“三明治”静态结构模型，蛋白质的位置可以有哪些呢？（见图5）　　设计意图：单位膜模型的提出是生物膜模型的基石，通过引导学生阅读资料以及活动

6、三学生构建的“三明治”模型可以看出，学生的想法和当时科学家的想法不谋而合！教师应充分肯定学生的想象能力和总结能力，学生学习的成功感也在做一做的合作过程中进一步加强。接着科学家的新发现导致对罗伯特森的模型进行了补充和完善，引导学生体会科学家要具备敢于挑战权威，不断创新发展的品质。　　五、体验新技术带来的成功5　　细胞膜是否像小白板中的模型是静止不动的呢？教师播放变形虫吞噬草履虫、白细胞吞噬病菌的动画，引导学生直观地感知静态模型无法解释这些现象，生物膜的结构应该是一个动态的弹性结构。假说还需要实验证据来支撑，有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？　　资料6：动画展示1

7、970年科学家利用荧光标记法进行小鼠细胞和人细胞融合实验。　　通过这一科学实验，你能得出什么结论？学生在这一过程中自然而然能够得出生物膜是具有流动性的这个结论。　　六、完善小组流动镶嵌模型作品　　通过对比桑格和尼克森的流动镶嵌模型，学生很容易发现，自己构建的模型和流动镶嵌模型有一个区别：缺乏糖蛋白的结构。引导学生利用卡纸剪出多糖的结构并放在相应的蛋白质的位置上。一幅完整的生物膜模型终于大功告成。各小组纷纷派代表展示作品，成功的喜悦感油然而生，同时也为下一步顺理成章理解生物膜的流动镶嵌模型打下坚实的基础。及时表扬他们是当代的桑格和尼克森。（