借助生物科学史培养中学生建构生物模型的能力———以“细胞膜的流动镶嵌模型”一节为例罗玲（山东省单县学校２２３９００）摘要本文以“细胞膜的流动镶嵌模型”一节为例，通过对科学史中相应素材进行恰当的选择和组织，引导中学生完成生物膜流动镶嵌模型的建构，培养中学生的建模能力。关键词生物科学史生物膜建构模型能力生物学教学方式好多，而模型方式是很重要的一合理运用生物科学史中的精典实验，探究模型建构的过程，能有效提升中学生的建模能力。本文以人教版选修１节“生物膜的流动镶嵌模型”一节为例，对科学史的材料进行恰当的选择和组织，引导中学生顺着科学家的逻辑思维路线，从提供的材料中去主动发觉问题，剖析、推测实验的结果细胞膜的流动镶嵌模型，并通过模型呈现下来，最终完成生物膜流动镶嵌模型的建构。１课前打算：制做磷脂分子和蛋白质分子平面模型选用不同颜色硬纸片（也可以各类废弃的包装盒，涂上不同的颜色），剪成如图１所示磷脂分子（长约５ｃｍ、宽约２ｃｍ）和不同的蛋白质分子（长约７ｃｍ、宽约ｃｍ）的平面模型，且反面借助不干胶黏上吸铁石（长、宽均为３ｍｍ）；不锈铁的托盘或薄铁片（长约４０ｃｍ、宽约３０ｃｍ），一面贴一张白纸，且纸上一半画上波浪线，画波浪线目的是为中学生创设海面和水底的情景，利于中学生摆出水面及水底磷脂分子的排布。
黏上吸铁石的磷脂分子模型和蛋白质分子模型便于在不锈铁的托盘中定型，也利于中学生抬起展示。课堂教学时以小组为单位，每位小组一个托盘、约４０个磷脂分子模型和１０个左右蛋白质分子模型，每小组６人为宜。图１磷脂分子和蛋白质分子组织思索和独立完成细胞膜的流动镶嵌模型，把四大育种知识作为一个系统来理解和记忆。对于表格的设计，因为单倍体育种和多倍体育种在教材中没有给定的概念内容，但是杂交育种和诱变育种概念的文字较多，因此通常不将概念比较纳入表中；关于育种过程，大多数资料上都是以常用方式来要求的，即便“过程”比“方法”要求高了许多，考虑到四大育种的教学要求和应用价值，可选择较高要求的“过程”一栏。２教学流程：顺着科学家探求生物膜路线２．１设疑激趣，导出新课引导中学生回顾已学的细胞膜的功能，晓得细胞膜对物质进出细胞具有选择透过通感：这一层薄薄的细胞膜为何还能控制物质的进出？这与细胞膜的结构有什么关系？引入新课。２．２探究细胞膜成份———磷脂分子和蛋白质分子展示资料１：１８９５年欧文顿用５００多种物理物质对动物细胞私密性进行过上万次实验，发觉细胞膜对不同物质的私密性存在差别：凡可以溶于脂类的物质，比不能溶于脂类的物质更容易通过细胞膜步入细胞。
引导中学生剖析剖析实验现象，推出实验的推论：膜启发中学生讨论：欧文顿的这个推论，是按照实验现象的推理剖析还是对膜的成份进行提取、分离和鉴别是否要有进一步的实验来验证呢？班主任解释：这些按照实验现象的推理剖析得出推论，称之为假说，既然是假说，要进一步的实验来验证，通过鉴别能更确切地说明问题。展示资料２：直到２０世纪初，科学家第一次能将细胞膜从喂奶植物的红细胞中分离下来，倒入能溶化脂类的有机溶剂中（已知脂类易溶于该有机溶剂），实验结果是细胞膜被溶化；用蛋白酶处理（已知蛋白酶能专情性的催化蛋白质的分解），细胞膜被破坏。引导中学生诠释推理，得出推论：膜的主要成份是磷脂和蛋白质。２．３建立细胞膜的基本骨架：磷脂双分子层设疑激思：膜的主要成份是脂类和蛋白质，脂类中主要是磷脂，磷脂在细胞膜中浓度丰富，这么磷脂是如何参与到细胞膜结构的建立呢？出示资料３：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和乙酸所组成的分子，既有疏水侧链（尾部），又有亲水侧链（背部）。１９１７年欧文朗缪尔将磷脂溶于苯，将苯脂碱液放在海面，当苯挥发完之后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排成了双层。分组讨论，每位小组都有一张纸，有波浪线的代表水，无波浪线的代表空气，借助手中的磷脂分子模型摆生物学教学２０１６年（第４１出磷脂分子在海面上的分布情况。
小组代表上黑板演示，亲水的颈部与水结合，解释磷脂分子亲水的颈部与水接触在海面产生了脂双层让中学生理解磷脂分子的“头”“尾”性质，为前面磷脂分子在水底的排布做铺垫。图２磷脂分子的“头”“尾”排布班主任创设情景：如果用一玻璃棒轻轻搅乱液面，许多磷脂分子步入水底，结果是水底的磷脂分子产生了一个个小圆球，每组借助手中的磷脂分子模型摆出磷脂分子在水底产生小圆球的剖面图。各个小组在排布时非常须要注意的一个前提（水盘有水），同时思索：为何这样排布？圆球内是否可以有水的存在？圆球外是否可以有水的存在？还有没有其他情况？学生１上黑板演示双层磷脂产生的小圆球（３），亲水的颈部向外，其圆球内没有水的存在；圆球外可以有水的存在；中学生２演示单层磷脂产生的小圆球（图４），磷脂的非极性端朝向膜外侧，极性端朝向膜外右侧，解释圆球内外都可以有水的存在。图３中学生１演示图４中学生２演示启发中学生讨论、推测：生物膜最可能是由磷双层脂分子构成还是由两层磷脂分子的？为何？根据细胞内外都是液体环境，得出生物膜最可能是由单层磷脂分子构成。展示资料４：１９２５年，西班牙科学家戈特和格伦德分离纯化了红细胞，从一定数目的红细胞中抽提固醇，按朗缪尔（Ｌａｎｇｍｕｉｒ）的方式进行展层，并比较展层后的脂双层的面积和按照容积所推测的总面积，发觉提取的脂横亘后所测的面积同实际检测的红细胞的表面积之比为（１．８～２．２）１，约为２引导中学生讨论得出推论：细胞膜中得脂类分子必然排列为连续的两层。
２．４探究细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子组合形式设疑激思：膜中不仅磷脂以外，还有蛋白质，那蛋白质坐落细胞膜的哪些位置呢？？引导中学生思索膜中蛋白质的排布情况。展示材料５：１９５９年，Ｊ．Ｄ．Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ用纤薄切块技术获得了清晰的细胞膜相片，显示暗—明—暗３结构，厚约７．５ｎｍ，它由厚约３．５ｎｍ的单层脂类分子和内外表面各为厚约２ｎｍ的蛋白质构成，由此提出单位膜模型学说。班主任提供电镜成像原理：电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，亮光。据电镜成像原理，中学生打造出单位膜模型（图５）。图５单位膜模型引导中学生剖析讨论披萨模型有什么不足之处？有哪些证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？事例指责）。中学生剖析讨论得出：所有的生物膜具有相同的统一的结构，蛋白质均分布在膜的两边，生物膜是静止的刚性结构。举例：变形虫的变型运动、白细胞吞噬病支原体、细胞分裂、精子与精子结合、植物细胞质壁分离与复原实验。展示材料６：随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发觉蛋白质并不是全部平铺在磷脂的表面，有的蛋白质镶嵌或横越于磷脂双分子层中。引导中学生剖析资料得出：磷脂双分子层中蛋白质的排布不均匀。
引导中学生大胆想像膜中蛋白质的可能的排布情况。展示材料７：１９７０年，ＬａｒｒｙＦｒｙｅ胞膜用不同萤光抗原标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半肿胀色萤光；另一半发红色萤光，放置一段时间后发觉两种萤光抗原均匀分布。引导中学生剖析得出：生物膜具有一定的流动性。展示材料８：在承继前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型的假说。其中１９７２年桑格（Ｓ．Ｊ．Ｓｉｎｇｅｒ）生物学教学２０１６年（第４１一种自制教学演示教具“听觉的产生过程”的模型建立王科（四川师范学院生命科学大学河南４５３００７）苗晋涛（广东省保定职业技术大学４５３００７）摘要本文介绍了一种自制的“听觉的产生过程”的生物学教学演示教具，可动态直观演示“听觉的产生过程”，化具象为具体，提高中学生的感性认识。关键词触觉产生过程教具模型“听觉的产生过程”内容较为具象，中学生缺少感性认识，不易理解和把握，是学校生物学教学中的重点和难点内容。本教具用不同的组件模仿耳的结构组成，演示过程借助声波的传输特性，较为直观、形象地演示触觉的产生过程。通过动态直观演示触觉的产生过程，除了使中学生把握耳的结构组成，并且能够启发中学生深刻理解触觉的产生过程。
１制做材料铁皮漏斗状组件、铁皮圆锥状组件、橡皮膜、木质小棒、塑料小球、丝线、吸盘、小铁块、橡皮筋、铁螺栓、铁丝架、木质底座、螺母。２制做方式在木制底座前面用螺栓将两根相同厚度的铁丝杠固定；铁质圆锥状的管点焊固定在两根铁螺栓上面；将铁质漏斗拧在或则点焊在铁质圆锥状的管的一头；在铁质圆锥状管的另一端封上橡皮膜（橡皮膜一定要紧绷拉展），之后用橡皮筋在两侧系牢；将吸盘贴在橡皮膜里面；将木制小棒的一端固定在吸盘里面；将一个铁丝架固定在有木制小棒的两侧，将塑料小球用线绳悬挂在铁丝架里面，塑胶小球的位置要紧挨到木制小棒的另一端；将另一个铁丝架固定在有铁质漏斗的两侧，将小铁块用线绳悬挂在铁丝架上面，线绳的宽度要使小铁块静置在铁质漏斗上方斜坡面的１高度处。３使用方式该教具中漏斗状组件代表齿龈；圆锥状组件代表内耳道；橡皮膜代表中耳；小棒代表听小骨；塑胶小球代表内耳；细线代表听神经。教具装置模型如图１。使用时，带动铁质漏斗状组件里面的铁块，使其对准漏斗状组件碰撞发出声音，外界声波经漏斗状组件（耳朵）的搜集作用，经圆锥状组件（内耳道）的传导作用，抵达橡皮膜（外耳），并导致橡皮膜（外耳）的震动，经小棒（听小骨）传到塑胶小球（内耳），剌激了内耳内的触觉体会器（塑胶小球摆动），形成神经冲动，再经细线（听神经）传到脑部，因而形成触觉。
该教具可以使中学生深刻理解“外耳集音、中耳传音、内耳感音”的功能，把握触觉的产生过程，因而突出重点，突破难点。图１“听觉的产生过程”模型４使用注意事项（１）将教具放置于水平位置，防止外界各类风力干扰，使教具中的塑胶小球处于静止状态，小球中心正对小棒并保持接触状态。（２）使用时，带动小铁块到与圆锥状组件成水平位置的高度，之后松手使其下落撞击铁质漏斗状组件发出声音，小铁块下落的位置不宜偏低，也不宜过高。（３）使用一段时间后应注意橡皮膜的老化以及小吸盘与橡皮膜之间所黏双面胶的起皱现象，如有老化或起皱应及时更换维护。和尼克森（Ｇ．Ｎｉｃｏｌｓｏｎ）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。２．５把握生物膜的流动镶嵌模型基本内容通过前面学习，中学生基本了解了流动镶嵌模型的基本内容，课件展示流动镶嵌模型的动漫图，引导中学生从生物膜的组成、基本骨架、蛋白质分子的排布特性及膜的结构特点等方面归纳：生物膜的主要组分是脂类、蛋白质，还有少量脂类；膜的基本支架是磷脂双分子层；膜中的蛋白质分子以不同方式分布于磷脂双分子层中，黄酮与两侧蛋白质或脂类结合为糖被或糖脂；膜的结构特征是具有一定的流动性。（基金项目：山东省教育科学“十二五”规划立项课题“模型建构在中学生物教学中的实践研究”，Ｎｏ．Ｄ／２０１５／０２／２４１）槾生物学教学２０１６年（第４１