模型在《细胞器的结构和功能》教学中的应用

孙晶晶

[摘 要]教学《细胞器的结构和功能》一节时，因细胞器的结构微观抽象，常见的橡皮泥模型较难在黑板上展示，教学效果不佳。而利用3D打印画笔制作相对精致的细胞器模型，可借助模型引导学生小组合作探究细胞器的结构和功能，促进学生深刻理解“结构与功能相适应”的观点。

[关键词]3D打印画笔；模型；细胞器的结构和功能

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）26-0096-01

《细胞器的结构和功能》是苏教版生物教材必修1第三章第二节的内容，本课的教学重点是让学生掌握细胞器的亚显微结构与功能，认同细胞是一个有机统一的整体，形成“结构和功能相适应”的生命观念。为了让学生产生感性认识，教师常借助模型进行教学。与传统展示图或动画相比，模型有助于学生对知识产生感性认识。很多教师会组织学生利用橡皮泥制作模型，但橡皮泥材质太重，不易展示和保存；而3D打印画笔制作的模型就轻巧方便，可长久保存。

一、借助3D打印画笔进行教具准备

3D打印画笔基于3D打印机的原理，利用PLA、PCL材料，但又无须电脑或电脑软件支持，可以制作出立体模型。利用3D打印画笔制作模型（如图1）比纸模型更易展现立体结构，比橡皮泥模型更易保存且各细胞器用软磁铁固定，便于吸附在黑板上展示。

每种细胞器至少准备2份，要呈现内部结构；线粒体和叶绿体的双层膜要可拆解展示，类囊体的垛叠通过实物投影仪可360°展示，内质网切面模型要有内质网腔的呈现。（如图2）

二、利用模型组织学生开展探究活动

1.创设情境，建构细胞整体观

视频展示手机零件的组装流程，类比真核细胞中“分泌蛋白的合成与分泌”的过程，让学生直观认识细胞内有多种“小的机器”（细胞器），初步形成细胞结构的整体观。

2.研究模型，建构细胞器的结构和功能相适应的观点

教师以蛋白质的结构决定功能，引导学生得出合作学习方向——细胞器的结构和功能，并引导学生尝试画出细胞器的平面模式图。教师展现自制的教具，学习小组每组随机选取1～2个细胞器。各小组首先根据模型特征，参考课本的模式图确定是哪种细胞器。此时，学生对细胞器的种类已有初步认识，观察模型时会产生许多疑问，如“内质网和高尔基体怎么区分？”“线粒体内膜上的小颗粒代表核糖体吗？”“溶酶体中的小颗粒也是核糖体吗？”。对此，教师组织学习小组讨论，并提供适当帮助。

合作探究后进行成果展示。小组推荐一发言人，借助实物投影仪，向全班学生展示本组的研究成果，并将组内讨论时的疑问分享给全班学生。研究相同细胞器的小组可以根据各组的成果展示，提出疑问，补充并评价，教师适时给予指导、总结。

3.总结比较，建构不同类型细胞的结构和功能相适应的观点

交流各种细胞器后，应引导学生讨论如何利用模型构建高等植物和高等动物细胞的模型（见图3）。学生讨论总结出高等植物细胞和高等动物细胞的特有结构，及细胞类型的判断依据，形成不同类型细胞的结构和功能相适应的观点。

接着，教师进行模型变式，如展示低等植物细胞、大肠杆菌、哺乳动物成熟的红细胞、蛙的红细胞、植物根尖分生区细胞、植物根尖成熟区细胞、酵母菌等细胞模型，比较这些细胞的结构的异同，在解决知识难点的过程中，强化细胞多样性和“结构和功能相适应”的观念。

三、教学反思

3D打印画笔制作的模型轻巧方便，可長久保存但耗时较长，精细度不如3D打印机。本节课借助3D打印画笔制作模型，引导学生由未知细胞器模型初探多种细胞器，产生问题，分析问题，进而解决问题。从分子到细胞器再到细结构，逐步加深学生对“结构和功能相适应”的观点的理解。而课堂交流及课后延伸，能在激发学生学习兴趣的同时促进学生的合作学习，使学生形成整体的生命观念。

（特约编辑 安平）