摘?要：“建構(gòu)植物細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型”的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)三維建模使學(xué)生直觀地理解植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而熟悉細(xì)胞的特性。通過(guò)這種全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，另一方面使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)生物沒(méi)有想象中的那么難，從而提高了高中生物課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)；模型；水果果凍

一、本課題實(shí)驗(yàn)在教材中的重要性

對(duì)于細(xì)胞，截至目前，沒(méi)有一個(gè)固定的定義，但大家共同的一個(gè)看法是：細(xì)胞體形極微，在顯微鏡下方能窺見，形狀多種多樣，主要由細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成，表面有細(xì)胞膜。它是所有生物的基本元素，是生活體機(jī)體結(jié)構(gòu)和功能的最基本單位，所以對(duì)細(xì)胞的理解，細(xì)胞生物實(shí)驗(yàn)是最好的選擇。

“建構(gòu)植物細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型”的實(shí)驗(yàn)，可通過(guò)三維建模的使用，使學(xué)生直觀地理解植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而熟悉細(xì)胞的特性。如果只對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，學(xué)生因?yàn)闆](méi)有觀察過(guò)實(shí)物，缺乏直觀形象的影響，就難以理解。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生形成直觀形象的影響，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手操作的能力，提高了課堂教學(xué)效果。

二、本課題實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)之處

課本原創(chuàng)實(shí)驗(yàn)是用泡沫塑料、木塊、紙板、紙片塑料袋、布、細(xì)繩、細(xì)鐵絲、大頭針等作為實(shí)驗(yàn)材料。在實(shí)驗(yàn)中，使用這些材料建構(gòu)模型時(shí)存在這樣一些缺陷，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。具體表現(xiàn)在：第一，操作困難。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)用泡沫塑料作為構(gòu)建模型主題材料時(shí)，切除一個(gè)平面時(shí)還好操作，如果上面挖出一個(gè)表面比較光滑的凹穴操作起來(lái)非常困難，即使挖出來(lái)了一個(gè)凹穴，但凹面也不光滑，萬(wàn)一碰到或不小心，真?zhèn)€模型就會(huì)遭到破壞，進(jìn)而無(wú)法使用；第二，缺乏立體感。即使成功地挖出凹穴，然后把所有的結(jié)構(gòu)擺上去，這樣所有的結(jié)構(gòu)顯得都在一個(gè)面上，整個(gè)模型的立體感不強(qiáng)，這不是真正意義上的三維結(jié)構(gòu)模型。第三，缺少細(xì)胞基質(zhì)。按課本所給材料建構(gòu)的模型操作時(shí)，缺少了細(xì)胞中很重要的一個(gè)成分，即缺少細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

三、本課題實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的改進(jìn)辦法和創(chuàng)新措施

（一）改進(jìn)辦法

新的課程課標(biāo)和教學(xué)大綱在實(shí)驗(yàn)方面對(duì)我們的要求是著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。根據(jù)新課標(biāo)的要求，筆者進(jìn)行了這樣一種設(shè)計(jì)，上課前不提有關(guān)課本知識(shí)的內(nèi)容，只說(shuō)制作一種“水果果凍”，這樣一下子就可以調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性，學(xué)生們很快制作起來(lái)，學(xué)習(xí)熱情非常高漲。然后按照實(shí)驗(yàn)步驟教同學(xué)們進(jìn)行水果果凍的制作，制作完成后啟發(fā)同學(xué)們制作的果凍跟最近學(xué)習(xí)過(guò)的哪一種物體結(jié)構(gòu)相似。學(xué)生們爭(zhēng)先恐后地回答植物細(xì)胞。然后采取小組討論的方式找出果凍中對(duì)應(yīng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其中橙子的果皮就是建構(gòu)細(xì)胞的主體，外果皮代表細(xì)胞壁，內(nèi)果皮代表細(xì)胞膜，草莓代表細(xì)胞核，上面的種子代表核孔，荔枝代表液泡，黃瓜切片代表高爾基體，內(nèi)果皮絲代表內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，用食用色素染色過(guò)的小米代表核糖體數(shù)量多一點(diǎn)。通過(guò)這種全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高了學(xué)生的觀察能力、探究能力和創(chuàng)新能力，為我們的生物課堂增添了無(wú)限的樂(lè)趣。

（二）創(chuàng)新措施

首先，筆者用天然存在的果實(shí)的果皮（例如橙子）代替泡沫塑料等實(shí)驗(yàn)材料，這樣操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，也比較容易成功；其次，改用瓊脂分層填充的方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不僅瓊脂很好地充當(dāng)了細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，分層填充的效果使所有結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的立體結(jié)構(gòu)，真正地具有三維結(jié)構(gòu)，而且使用的所有材料都是環(huán)保的，不會(huì)存在環(huán)境污染的問(wèn)題。

四、本課題實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)

（1）真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的制作方法探究；

（2）建構(gòu)模型制作過(guò)程的領(lǐng)悟。

五、實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料主要有瓊脂粉、橙子、草莓、荔枝、黃瓜、綠豆、大豆、小米、燒杯、酒精燈、三腳架、鑷子、刀片等。

六、實(shí)驗(yàn)操作步驟

（1）用天平量取瓊脂粉9g，加水200ml，加熱溶解（用開水也行）待用。

（2）取一個(gè)橙子，從中間慢慢切開（小心手指），小心挖出果肉（同學(xué)們可以分享），留下果皮（要完好）待用。

（3）將溶好的瓊脂慢慢倒入果皮中至三分之一處，放入草莓（切去少許立體感更強(qiáng)）、荔枝（要?jiǎng)兊敉獗砥ぃ庖暾?/p>

（4）再加入少量瓊脂，要均勻平整至果皮二分之一處，放入橙子內(nèi)果皮絲，加入一定數(shù)量用食用色素染色了的小米，再放入一定造型的黃瓜表皮。

（5）之后再加入少量瓊脂至果皮三分之二處，放入幾粒綠豆代表葉綠體，再放入一定數(shù)量大豆，注意在制作時(shí)要注意各細(xì)胞器的大小和數(shù)量。

（6）最后再加瓊脂至果皮切面水平，冷卻，模型建構(gòu)完成。

七、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）用水果和種子進(jìn)行建構(gòu)，綠色環(huán)保。生活中的一些水果和種子的表觀結(jié)構(gòu)跟細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)表面相似，比如，草莓可以很好地充當(dāng)細(xì)胞核，它上面存在的種子就是天然的核孔，還有橙子的果皮，黃色的外表皮就是天然的細(xì)胞壁，白色的內(nèi)表皮可以很好地充當(dāng)細(xì)胞膜。同時(shí)所有的材料都是綠色環(huán)保的，不會(huì)造成環(huán)境污染。

（2）利用瓊脂分層填充，凸顯三維結(jié)構(gòu)。瓊脂既很好地充當(dāng)了細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，分層填充的效果又使所有結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的立體感，真正地具有三維結(jié)構(gòu)。

八、實(shí)驗(yàn)的不足與改進(jìn)

在具體做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些不足和改進(jìn)的地方。

（1）試驗(yàn)中用瓊脂作為凝固劑，存在透明度較差的問(wèn)題，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以改用食用凝膠作為凝固劑，提高透明度。

（2）本實(shí)驗(yàn)中利用橙子皮代表細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，由于體積小，操作比較困難?？梢赃x擇體積較大的柚子皮來(lái)代表細(xì)胞壁及細(xì)胞膜，這樣體積較大，操作難度大量下降。

（3）用橙子內(nèi)果皮絲代表內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，因?yàn)槌茸觾?nèi)果皮絲的顏色較淡，與瓊脂的顏色接近，不易觀察。橙子內(nèi)果皮絲還存在易斷裂等問(wèn)題，提高了實(shí)驗(yàn)難度?？梢愿挠冒l(fā)菜代替，發(fā)菜的顏色較深，而且有一定的韌性。

九、實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示

十、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

“嘗試用水果果凍制作植物細(xì)胞模型”的補(bǔ)充——嘗試用其他材料制作植物細(xì)胞模型。

本節(jié)課的核心素養(yǎng)是：

（一）科學(xué)思維

（1）提高學(xué)生對(duì)細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)、功能的理解掌握。

（2）嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。

（二）科學(xué)探究

（1）提高對(duì)細(xì)胞器的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖的識(shí)別能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力等多種能力。

（三）生命觀念和社會(huì)責(zé)任

（1）激發(fā)學(xué)生評(píng)判性思維，豐富學(xué)生知識(shí)，提升學(xué)生語(yǔ)言組織能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)和溝通交流能力，增進(jìn)學(xué)生的友誼。

（3）提高學(xué)生對(duì)本學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，獲得成功后的滿足感和自豪感。

【教學(xué)重點(diǎn)】真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型制作。

【教學(xué)難點(diǎn)】細(xì)胞器的功能和細(xì)胞器之間的相互關(guān)系的理解。

【教學(xué)資源】

實(shí)驗(yàn)材料：瓊脂、彩色泥等。

實(shí)驗(yàn)用具：1000mL的燒杯，玻璃棒，酒精燈（包括石棉網(wǎng)、三腳支架），碗，大頭針若干等。

【教學(xué)方法】教師引導(dǎo)下的分析、討論和學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)

【教學(xué)過(guò)程】

說(shuō)明：在理解和掌握本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。

（1）合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

真核細(xì)胞，主要以動(dòng)物細(xì)胞為例進(jìn)行研究，主要結(jié)構(gòu)是一團(tuán)原生質(zhì)，由它分化出細(xì)胞膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和各種細(xì)胞器等。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，動(dòng)物真核細(xì)胞的模型構(gòu)建材料的選擇是，選用瓊脂做細(xì)胞質(zhì)，選用各種不同顏色的彩泥捏制成各種細(xì)胞器，并在瓊脂中予以固定。

（2）課前準(zhǔn)備材料。

教師提前擺放好實(shí)驗(yàn)工具，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用的材料（包括彩圖和模型）。

（3）細(xì)胞器的選擇。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)，細(xì)胞器大小的選擇要適合，并且在制作過(guò)程中各種細(xì)胞器大小要按一定比例去選擇。

核糖體：選擇最小的；

溶酶體：直徑0.2～0.8μm；

線粒體：直徑0.5～1μm，長(zhǎng)度為2～3μm；

中心粒：直徑0.2～0.4μm；

細(xì)胞核：直徑5～10μm。

（4）制作模型：

細(xì)胞模型的制作，教師指導(dǎo)學(xué)生按照教材中的圖示進(jìn)行（課本中用彩色已標(biāo)注各部分結(jié)構(gòu)）。

（5）分組實(shí)驗(yàn)：

根據(jù)學(xué)生實(shí)有人數(shù)，先進(jìn)行分組，根據(jù)分組情況結(jié)合模擬的形式制訂本組模擬方案。

（6）模型展示：

根據(jù)分組情況，小組成員首先分工準(zhǔn)備模擬材料，其次動(dòng)手制作模型，再將制作的模型以小組為單位進(jìn)行展示。展示的過(guò)程中，要有書面說(shuō)明。最后小組之間進(jìn)行評(píng)定，通過(guò)小組自評(píng)、組組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)三者相結(jié)合的方式進(jìn)行評(píng)定，評(píng)選出最佳模型，并評(píng)選出最佳模型制作小組和個(gè)人，老師在課堂上予以表?yè)P(yáng)。

【成果展示】（同學(xué)們制作的模型如下）

參考文獻(xiàn)：

［1］楊冰.高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和創(chuàng)新策略研究［J］.考試周刊，2020（59）：135136.

［2］王琦.果凍產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)及相關(guān)問(wèn)題的初探［J］.食品工業(yè)科技，2010（4）：7778.

［3］何菊梅.對(duì)新課標(biāo)下高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)策略的研究［J］.學(xué)周刊，2016（12）：6061.

［4］張四槐，梁威，楊安華.高中生物學(xué)考必備用書［M］.湖南大學(xué)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：周歧智（1973—?），男，漢族，甘肅永靖人，本科，中小學(xué)高級(jí)教師，研究方向：高中生物教學(xué)與研究。