“细胞膜—系统的边界”一节的体验式实验教学设计

姜海霞

1 教材分析

“细胞膜——系统的边界”一节是人教版高中生物学教材《必修一·分子与细胞》第三章第一节的内容。本节主要介绍细胞膜的成分和功能。通过前四章节的学习，学生对组成细胞的化合物及其作用有一个全面的了解，但仅这些化合物并不能表现出各种生命活动，所以通过该节的学习使学生从细胞水平了解生物个体。由于任何系统都有边界，而细胞的边界就是细胞膜，所以本节教学从感受细胞膜存在的小实验出发，进而再通过各种小实验提取细胞膜、证明膜成分、探究膜功能，即通过学生生活中熟悉的实验材料，创新式地重温科学家的探究历程，感受科学真理和体验实验过程中的乐趣。

2 教学目标

2.1 知识目标

简述细胞膜的成分；举例说明细胞膜的功能。

2.2 能力目标

体验细胞膜的制备方法；通过设计和分析实验，培养合作探究能力。

2.3 情感、态度与价值观目标

认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义，通过各种试验设计，培养积极实践、勇于创新的科学态度。

3 教学过程

教学过程中教师可将班级分为小组，每组6人，以学生的讨论、比较、分析、评价为主要学习方法，以“自主学习——合作探究——成果展示——自我完善”的活动单导学模式为教学主线来实现教学目标。

3.1 直观感受细胞膜的存在，从煮熟的鸡蛋中找出细胞膜

在引入课题时，教师给每个学生发一只刚煮熟的鸡蛋，剥掉蛋壳，请学生尝一尝营养丰富的蛋白。并要求学生吃掉蛋白后，再仔细观察，在蛋黄表面看到的结构。不难发现，在蛋黄外面有一层薄薄的膜。接着要求学生小心地将蛋黄表面的一层薄膜慢慢撕下来，置于两支装有蒸馏水的试管中。这样通过亲手操作，让每个学生都能直观感受系统边界细胞膜的存在。

3.2 体验制备细胞膜的方法

教师在活动单上或视频展示高等动物细胞、高等植物细胞和哺乳动物成熟的红细胞的示意图，要求学生回答：哪种细胞最适合用来提取细胞膜，并说明原因。学生通过课本P40知识的介绍，很快了解了哺乳动物的红细胞没有细胞壁，也没有细胞核和众多复杂的细胞器，因此才是制备细胞膜的最佳材料

本部分内容的解传统方法教学是让学生观看显微镜下红细胞吸水涨破的视频，却无法真正提取出猪血红细胞膜。但要真正做溶血试验，观察红细胞吸水涨破过程需要30 min，时间上不允许，因此教师可以在课堂展示课前兴趣小组做的溶血实验（向红细胞液中加水），让学生思考实验中哺乳动物的红细胞破裂的原因，而总结出提取细胞膜的实验原理——渗透作用。

3.3 实验鉴定细胞膜的化学成分

教材中关于细胞膜成分的分析，是直接给出了科学家通过上万次的实验而得出的结论。而本堂课可提示学生动脑筋做实验来再现科学家的探索历程，激发学生的兴趣。

实验1：向放有卵细胞膜的试管中滴加双缩脲试剂A液1 mL，再滴加双缩脲试剂B液4滴，摇匀，观察试管中的颜色，并提出问题：① 你观察到的实验现象是什么？② 说明细胞膜有什么成分？

实验2：向有卵细胞膜的试管中加入2 mL丙酮（脂类物质能溶于丙酮中），观察卵细胞膜有什么变化（提醒：由于丙酮有毒，加入丙酮后，立即用棉塞塞紧试管口）。并提出问题：① 卵细胞膜是否变得透明些了？② 说明细胞膜有什么成分？

通过以上两个鉴定实验，学生可观察到实验1的试管中出现了紫色，实验2试管中的卵细胞膜变得透明了。教师可引导学生得出细胞膜中既含有蛋白质，又含有脂质。

3.4 体验细胞膜的功能

体验1：在品尝美味鸡蛋的时候，会发现蛋黄的表层包裹着一层细胞膜，它的存在使卵细胞能直接和外界环境接触吗？由此说明细胞膜有什么功能？学生会很自然地回答出这体现了“细胞膜将细胞与外界环境分隔开”的功能。

体验2：取两个烧杯，分别加入50 mL的清水和沸水，然后将等量的新鲜紫甘蓝（或月季花瓣），分别浸入两个烧杯中，请描述看到的现象。并提出问题：① 装有清水的烧杯中水颜色变化是什么？② 装有沸水的烧杯中水颜色变化是什么？③ 说明细胞膜具有什么功能？通过学生的分组实验，学生很容易观察到清水烧杯中无颜色变化，而沸水烧杯中出现了蓝色。再通过学生小组的讨论，就不难得出细胞膜具有控制物质进出的功能了。

体验3：仔细观察表示日常生活中人与人常见的信息交流方式的三幅图（图1），请将左右两侧相似的交流方式连线。提出问题：说明细胞膜具有什么功能？此时学生会积极地参与讨论：图A中“人—人面对面交谈”相当于图b’中“细胞—细胞”的交流；B图中“寄信人—信件—收信人”相当于a’图中“内分泌细胞—激素—靶细胞”，c图中打电话时“人—电话线—人”相当于d’图中“细胞—通道—细胞”。这样通过学生所熟悉的日常生活中的交流方式去体验细胞间抽象的交流方式，进一步得出细胞膜还具有信息交流的功能。

3.5 联系实际，小结课堂

在本节课中，学生通过各种实验感受到了细胞膜的存在，学会了制备细胞膜的方法，分析了细胞膜的成分并体会了细胞膜的功能，这些都有助于他们分析生活中遇到的问题。如癌症被称为21世纪的第一杀手，科学家认为癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关，此时教师可借用课本41页中的肿瘤化验单，归纳膜成分的改变会引起相应细胞发生癌变。还可以给每个学生发一张病人的肝功能化验单，通过数据分析，得出肝细胞膜功能的改变使得血液中转氨酶含量升高，这恰恰是肝炎病的一张晴雨表。