【情感、态度与价值观】
1.感受实验技术进步的重要社会作用。
2.体验生物膜流动镶嵌模型的建立是一个在科学探究中不断开拓、继承、修正和发展的过程。
四、教学准备
收集有关图片、资料、设计问题制成PPT；鸡蛋、玻璃棒、碗等。
五、教学过程设计
1.创设教学情境，导入主题
［师问］肉眼见过细胞？（引发学生积极思考）
［展示］鸡蛋（说明蛋黄部分为一个细胞）
［教师］请设计一个简单的方法判断细胞膜是否存在？
［讨论结果］方法有多种多样。其一是：用筷子拨弄蛋黄，体验蛋黄与蛋清的界线，最后用针挑破蛋黄表面，观察是否有内容物流出；或用小塑料管插入蛋黄，观察蛋黄内容物是否会从塑料管中流出。如果蛋黄内容物有流出，说明细胞膜是存在的。如果蛋黄内容物不会流出，说明细胞膜不存在。
并让学生回忆细胞膜的功能。
［教师］细胞膜具有的功能与其结构密切有关。细胞膜的结构是怎样的呢？我们首先应该从哪个角度分析这个问题？
［讨论结果］要研究细胞膜的结构，必需首先研究细胞膜的组成成分。
2.利用科学史料，引导学生进行探究学习
（1）探究细胞膜的成分——磷脂分子和蛋白质分子
［教师］让我们一起穿越时空隧道，来到100多年前的19世纪的世界里。请大家在讨论问题和设计实验时，要充分注意当时的科学技术条件，老师会在课件中以“背景”的形式向大家呈现当时相关科学技术条件的信息。
【背景1】19世纪化学上已经发现了“相似者相溶”的原理。
科学史料：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，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
［教师］请大家在讨论时务必要注意，Overton的这个实验现象实际上不止一层含义。
［讨论结果］细胞膜可能含有脂质成分和非脂质成分，并且脂质成分排列在膜上的面积比非脂质成分还要多。
【背景2】20世纪初，人们已经掌握了提取、分离和鉴定相关分子的技术，如从人的消化液中提取、分离并鉴定出各种消化酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷脂酶、肽酶、二糖酶等）。
［教师］细胞膜上的脂质成分、非脂质成分又能是什么呢？请大家设计一个简单的实验来加以探讨。
［讨论结果］将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，分别投入只含有一种消化酶的各种溶液中，观察细胞膜会否被破坏甚至溶解。再根据酶的专一性来加以推导。
［教师］设计非常合理。当时科学家实验发现，磷脂酶能让细胞膜溶解，蛋白酶能让细胞膜破裂。可以预见，细胞膜主要是由脂质和蛋白质构成的。
［师问］下一步我们应该做些什么工作？
［讨论结果］对细胞膜的成分进行提取、分离和鉴定。
［教师］当时科学家确实对细胞膜的成分进行了分析，发现细胞膜主要成分是磷脂和蛋白质分子。
（2）探究生物膜的分子结构模型建立过程——磷脂分子和蛋白质分子组合方式
［师问］知道了细胞膜的成分，接下去要研究什么内容？
［学生］磷脂分子和蛋白质分子组合方式。
【背景3】人们研究发现，磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部。
根据磷脂分子模式图及结构特点，要求学生尝试画出水-空气界面中磷脂分子的两种排布方式。学生画图，教师据图分析。
［教师］假设磷脂球状的中央有水，那么磷脂分子又该怎样排布？
［学生］磷脂双分子层。
［教师］试想，磷脂分子是应该怎样构成细胞膜的？
［讨论结果］可能是排成双层的磷脂分子层。
要求学生画图展示。
［教师］请大家设计一个实验，证明细胞膜中磷脂双分子层的存在。
［讨论结果］将一个红细胞膜上提取出的脂质，放在空气-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。
［教师］同学们的设计思路，与荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel的想法不谋而合。1925年，这两位科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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。
【背景4】20世纪30年代电子显微镜诞生。J.D.Robertson于1959年在电镜下的细胞膜照片上看到了清晰的“暗-亮-暗”的三层结构。由于电子束照射大分子物质时散射度高，呈黑暗；照射小分子物质时，散射度低，呈光亮。请大家帮助分析，蛋白质与磷脂分子的空间关系？
学生画图。
［教师］罗伯特森提出了细胞膜的“单位膜”模型，认为细胞膜是由“蛋白质-脂质-蛋白质”构成的三层静态统一结构。检验这一模型是否能解释细胞膜的实际情况？
学生列举实例否定膜的静态。如变形虫变形运动，质壁分离，红细胞吸水膨胀等。
【背景5】20世纪60年代以前，荧光染料标记技术（标记大分子，并能检测到被标记的大分子的具体分布）已经得到了广泛的应用。
［老师］同学们再想想，你们设计一个实验，能更有力地说明细胞膜的结构不是静态，而是动态的吗？
［讨论结果］
将一个蛋黄细胞小块面积用绿色染料标记，另一小块面积用蓝色染料标记，一段时间后观察两种染料的分布。如果两种染料的分布均匀，说明蛋白质分子（或磷脂分子）是动态的而不是静态的。
［教师］1970年，科学家按照同学们同样的设计，用荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子证实了同学们现在的推理。
【背景6】冰冻蚀刻电子显微技术的应用，细胞膜的结构图。
学生修正细胞膜的结构图。
［教师］根据上述的分析、推理和证实，请同学们归纳总结生物膜结构的基本内容应该是怎样的？
［讨论结果］①磷脂双分子层构成了膜的基本支架；②蛋白质分子以镶、嵌、贯穿等三种不同的方式结合在磷脂双分子层中；③磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的，而是具有一定的流动性。
［教师］同学们总结出的上述三点内容，就是1972年桑格（S.J.Sanger）和尼克森（G.Nicolson）在前人研究和自己观察、实验证据的基础上，建立起来的生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。
［讨论］
（1）举例说明在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的推动作用？你受何启示？
（2）在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？
［教师总结］
（1）在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的作用，没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。
（2）在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践，认识，再实践，再认识，使人类一步步接近生物膜结构的真相。科学探索是一个长期的历程，需要不断验证、修正和发展，关于细胞膜的研究还在不断探索过程中，并未停止。希望大家不断探索，将来或许你们能提出更完善的生物膜结构模型。
3.形成性练习
（1）一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而表面积增大。变形虫能做变形运动。下列各项中，与这些现象有关的是（）。
A.细胞膜的选择透过性B.细胞膜的流动性C.细胞膜的生理特性D.细胞膜的功能特性
（2）一个植物细胞的线粒体基质中的二氧化碳扩散到相邻细胞的叶绿体基质内，至少要通过的细胞膜层数和磷脂的层数为（）。
A.3层6层B.4层8层C.5层10层D.6层12层
（3）右图表示细胞膜的亚显微结构。
请根据图回答下面的问题。
①该结构的基本功能是。与此相关的对生命活动至关重要的特性是。
②细胞识别、物质的跨膜运动等与图中（填字母）有关。
③叶绿体和线粒体等细胞结构中均有此结构，但执行的具体功能有很大的区别，其原因是由于图中（填字母）不同。
（浙江省温州中学 高素阳）
点评
以问题串的形式，通过问题驱动的方式，引导学生开展课堂探究活动、组织讨论，在现今基础教学中是比较可行的教学方式。利用学生熟知的生物学现象和科学史中的典型事例创设情景，能够激发学生的学习兴趣。教学媒体的使用恰当，所选择的图片具有代表性。教学内容的安排上，由浅入深，较好地体现了结构与功能相结合的生物学思想。通过对科学家的典型事例的介绍，帮助学生认同科学探究活动，明确科学探究的曲折和艰辛，形成正确的科学观。教学设计中注意到本堂课的教学内容和前后课程的教学内容的联系，帮助学生对生命现象形成一个整体的认识。
教学设计中将学生的讨论结果进行预设是值得注意的问题。尽管为了达成教学目标，教师在设计中对课堂讨论应该有期望，但真正的讨论结果只有通过实际教学才能知道。
三十九、DNA是主要的遗传物质
一、教学设计思路
在“DNA是主要的遗传物质”这一节的教学中，重在引导学生体验科学探索过程，领悟科学研究方法，让学生“重走探索之路”。以早期人类对遗传物质的推测为问题源头，通过对三个经典实验的介绍，让学生分析、挖掘这些经典实验中所蕴含的方法和原理，让学生们讲出他们对实验原理、步骤、结论的理解、问题和设计，从中领会科学的设计方案和思维方法，学习科学家的严谨态度和合作精神。
另外，由于该内容的实验是在特定的实验室条件下进行的，学生无法亲自动手操作，缺少感性认识，因此在教学中借助了多媒体课件，分步演示实验过程，从而直观形象地介绍实验，让学生置身于实验探究的全过程。
二、前期分析
教材为人教版高中生物（必修2）第3章第1节。本章内容在初中生物课和高中生物必修1《分子与细胞》的基础上，从分子水平进一步详尽地阐述了基因的物质基础和作用原理，是现代遗传学的基础内容。本节通过讲述DNA是遗传物质的实验证据，使学生对前人探索遗传物质的历程有更深入的理解和认识。该内容是在第二章《基因和染色体的关系》的基础上完成的，又为学习基因的分子结构、复制功能以及在生物遗传中的作用、基因的表达、基因的突变、基因的应用等内容进行了必要的知识铺垫。
必修1中“细胞核是遗传信息库”、“染色体是蛋白质和DNA组成的”等内容，已经使学生对有关知识有了一定的认识；学习了必修2第一章“遗传因子的发现”和第二章“基因和染色体的关系”这些内容之后，使学生从宏观上或者说从现象层面上认识了基因对性状的作用；生活中的报刊、杂志、广播、网络、电视等多种媒体，使学生积累了基因的大量感性认识：如DNA指纹技术、人类基因组计划、基因芯片、PCR技术等等。因此，“遗传物质是什么？”“基因的本质是什么？”这样的问题早已萦绕在学生的脑海里，这部分内容足以激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力。
教学重点：
“三个经典实验”的原理和过程，以及所能推出的结论。
教学难点：
分析实验步骤之间的内在联系，并且能评价这些步骤在整个实验中所起的作用。
三、教学目标
【知识与技能】
1.概述“三个经典实验”的原理、过程和结论。
2.总结人类对遗传物质的探索过程。
【过程与方法】
1.通过设计实验、分析实验结果、评价实验和提出问题，逐步形成分析与综合、归纳与演绎、比较与分类、抽象与具体的逻辑思维能力，以及提出问题、评价问题的能力。
2.通过分析提供的资料，逐步形成处理信息的能力和分析归纳能力。
【情感、态度与价值观】
1.体验科学探究的设计思路、实验设想以及其严谨性，敢于质疑，善于思考，乐于提出自己的观点，体验自己设计方案解决问题的乐趣。
2.关注生命的物质性，尝试用发展的观点看待科学，逐步养成实事求是的科学态度，逐步形成探求新知识的意识和合作精神。
四、教学准备
模拟实验过程的多媒体课件。
（浙江省宁波中学 吴琪）
点评
该教学设计利用科学史进行学科教学，在课堂中实现探究性学习活动，达成教学目标，体现了课程标准中所倡导的基本理念。通过学生关注的奥运会开幕式的片段，创设教学情景，容易引起学生的兴趣和共鸣。探究活动以建构主义理论为指导，始终以学生的问题、讨论和交流为主线，有利于学生对探究过程的体验，体现了学生的主体性。探究活动是按照科学史来安排和组织的，由现象到问题，再到更深的问题探究，符合学生的认知规律，有利于教学目标的达成。在课堂总结中，采用了概念图教学法，不仅能帮助学生更好地理解课堂教学的内容，提高教学效率；还能够促进学生学习方法的改进和提高，促进普遍联系的科学研究思维的形成。
教学设计中的“困惑和质疑”是教师们经常遇到的现象，但是很少在教学设计中明确写出，表明作者对该设计已经有比较深入的研究和思考。
设计中如果能够充分注意到教学活动中生成性问题的处理和利用，将会使教学设计更加贴近教学实际。
