生物膜的流动镶嵌模型教学设计.docx

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生物膜的流动镶嵌模型教学设计

生物膜流动镶嵌模型教学设计

一、教材分析

“生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版《必修1分子与细胞》第四章第二节的内容，与第一节“物质跨膜运输的实例”所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定的联系，并对第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识准备。

这三节内容的联系主线是功能（实例）—结构—功能（原理）。

所以，这节的内容安排很巧妙，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。

本节主要包括了两大部分内容：

①科学家对细胞膜结构的探索历程。

这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论。

②细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。

在众多的细胞膜结构假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受的，能较好地解释人们对细胞膜的认识。

二、学情分析

高一的学生具备了一定的知识水平，们已经了解了细胞，知道了组成细胞的分子，掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。

高中学生虽然具备了一定的观察和认知能力，但还很不完善，对事物的探索具有好奇心，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考，所以教师的思维导向就显得十分重要。

本节课利用科学史实验资料设计学生要探究的问题，让学生在问题引导下进行基于资料和问题的课堂探究活动，问题的设计层层深入。

按照学生的思维水平和能力达到一定深度。

使学生顺利由感性认识向理性认识过渡。

三、教学重点与难点

本着高一新课程标准，在吃透教材基础上及对学生知识水平了解清楚的情况下，确定了以下的教学重点和难点：

教学重点：

1．科学家对生物膜结构的探索历程。

2．生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

教学难点：

1．对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一。

2．生物膜的空间立体结构。

3．生物膜的流动性特点。

四、教学目标

1、知识与技能

（1）通过图片展示、视频观看、教师讲解，尝试简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容并能会出生物膜流动镶嵌模型的平面图。

（2）通过作业布置，让学生收集材料，尝试制作生物膜流动镶嵌模型。

2、过程与方法

（1）通过阅读课本中科学家建立生物膜模型的过程的材料，并思考老师提出的问题，学会对知识的归纳和总结。

3、情感态度价值观

（1）认同生物膜流动镶嵌模型的合理性，体验制作模型过程的愉悦。

五、教具准备

1．与生物膜结构探索过程相关的科学家图片及实验图片。

2.生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件。

3.生物膜流动镶嵌模型的视频、动画。

六、教学方法

学法：

1.思维归纳法：

在介绍科学家对细胞膜结构的探索历程时，通过让学生根据材料，自我归纳出科学家探索过程所得出的实验结论和流动镶嵌模型的平面图。

2．师生互动学习法:

在整个教学过程中，教师和学生始终是以谈话的形式在进行，教师引导，学生思考，大大活跃课堂氛围，给予学生充分思考的空间。

教法：

1.问题引导法：

在介绍科学家对细胞膜结构的探索历程时，通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，让学生宛如亲历科学家的探索历程，切身感受科学的魅力。

2.直观演示法：

利用图片的投影等手段进行直观演示，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。

细胞膜的流动镶嵌模型这个教学重点的解讲可以通过多媒体课件教学来突破，进行有顺序、有层次地介绍。

七、设计思路及探究性学习程序

本节课蕴含有丰富的科学史教育素材。

《普通高中生物课程标准》明确指出要注重生物科学史的学习，所以，本教学设计充分利用科学家的实验以及所提出的假说．有效引导学生对其进行分析与评价。

在这个过程中转变学生的接受学习方式，让他们充分进行自主、合作、探究性学习。

在问题引导下积极思维，在合作讨论中有效学习，在评价中感受探索的乐趣，在整个探究性学习中升华知识。

制作多媒体课件，以便于展示相关资料和图片，提高课堂教学效率，使直观性增强，学生更易于接受。

探究性学习程序如下：

课前提问：

细胞内有哪些生物膜？

细胞膜的主要成分是什么？

为什么生物膜能控制物质进出呢？

这和生物膜的结构有何关系呢？

膜结构到底是怎样的呢？

站点一：

欧文顿膜的通透性实验

站点三：

两位荷兰科学家的红细胞膜实验

站点二：

哺乳动物的红细胞中分离进行化学分析

通过问题，回顾旧知识，引出新知识，

激发兴趣

现象一推理分析一假说

研究需要真实，要具有科学性

实验结果一想象与推理分析一结论

问题讨论：

细胞膜的双层磷脂分子怎样排列?

观看流动镶嵌模型动画，是学生得出流动镶嵌模型的结构和功能，以及平面图

中心一：

桑格和尼克森流动镶嵌模型

站点五：

弗雷和埃迪登的人——鼠细胞融合实验

站点四：

罗伯特森电镜实验、单位膜模型

已有的知识上进行分析推理，知识提升

模型的评价，彰显批判性思维能力的培

养，科学是一个不断发展的过程

分析现象得出结论

具体分析，是学生掌握清楚

使学生学会归纳总结，建构的知识整

体化、系统化

布置作业：

制作生物膜的流动镶嵌模型

课后作业灵活形式，增加学生学习的兴趣，发挥学生特长

八、教学过程

教学内容

教师的组织和引导

学生活动

教学意图

新课导入

旧知识回顾，问题导入：

在上课之前我们先来回顾一下上节课的内容：

1、细胞内有哪些生物膜？

2、细胞膜的主要成分是什么？

是所有的物质都能进出细胞呢？

那么，为什么生物膜能控制物质进出呢？

这和生物膜的结构有何关系呢？

膜结构到底是怎样的呢？

让我们一起回到19世纪和科学家们一起去探索。

此时给学生明确学习目标：

①学会如何分析实验，体验科学分析与推理；

②初步学习实验设计；

③学习如何客观评价科学学说，体验科学研究与发现的特征。

回顾前面所学内容，做出回答：

1、细胞膜、细胞器膜、核膜。

2、脂质、蛋白质、糖类。

我采用旧知识导入和设疑导入的方法，通过前面两个问题是学生回顾学过的知识，并产生对第三个问题的疑问，从而达到概括旧知识，引出新知识，温故而知新，使学生能够知道新知识和旧知识之间的联系和使学生明确本节课要讲述的内容，以激发起学生的求知欲望的目的。

推进新课

科学家对细胞膜结构的探索历程

在讲授新课的过程中根据教材的特点，学生的实际、教师的特长，以及教学设备的情况，我选择了多媒体的教学手段。

课前发给学生一个表格，通过让学生阅读课本65——67页的内容并思考课本上做了哪些实验？

是由哪些科学家，在哪一年所做的？

分别得出了什么结论？

完成表格，并引导学生得出本节内容的五个站点，一个中心！

站点一：

欧文顿（的物质通透性实验（1895年）。

500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。

提出问题：

根据物质相似相溶原理，分析上述材料，你能得出什么推论?

科学家得出什么结论?

你的结论与科学家一样吗?

站点二：

20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，进行化学分析，得出膜主要成分是脂质和蛋白质。

站点三：

展示荷兰科学家的红细胞膜实验（1925年）。

2位科学分离纯化了红细胞膜，从一定数量的红细胞膜中抽提脂类，在水面上进行展层，并比较展层后的脂单层面积和根据体积所推算红细胞的总面积，发现提取的脂分子铺展后所测面积同实际测量的红细胞的总表面积之比为（1.8～2.2）：

1，约为2倍。

由于学生对磷脂分子一无所知，这个问题应该用讲授法进行教学。

通过多媒体课件展示磷脂分子的结构图。

讲解磷脂分子的结构与特性：

磷脂分子由头部和尾部组成，头部由1分子胆碱、1分子磷酸和1分子甘油组成，尾部由2个脂肪酸分子构成。

头部由极性分子组成，所以是亲水的，尾部是非极性分子，所以是疏水的。

所以磷脂分子在水的表面排布时。

亲水端浸入水中，疏水端浮于水面（学生对分子的极性及相似相容原理不理解，教师可以举例略作解释）。

该问题的解决主要是为学生探究细胞膜内磷脂分子的排布方式做好准备。

解决该问题之后进行拓展延伸：

一滴油滴在水面会变成什么型？

站点四：

罗伯特森的电镜实验（1959年）。

用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗一明一暗3层结构。

厚约7.5nm，由厚约3.5nm的较亮层，以及内外表面各为厚约2nm的较暗层构成。

然后告诉学生，罗伯特森于1959年提出了单位膜模型：

连续的脂质双分子层组成膜的主体，磷脂的非极性端朝向膜内侧，极性端朝向膜外两侧，蛋白质以单层肽链的厚度,通过静电作用与磷脂极性端相结合，从而形成蛋白质一磷脂一蛋白质的3层结构，称之为单位膜。

提出问题：

罗伯特森提出的单位膜模型是正确的吗？

我们可以用生活中的实例将其推翻吗？

总结学生的观点，并提出单位膜模型的缺陷和不足。

站点五：

LarryFrye等的人、鼠细胞融合实验（1970年）。

利用免疫荧光染色技术，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体染料标记后，让2种细胞融合。

杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，37℃条件下培养40min，发现2种荧光抗体均匀分布。

37℃条件下培养40min，发现细胞的两极颜色未改变。

只是在融合的部位有部分颜色混合。

提出问题：

该实验结果说明了什么问题?

以上的五个站点是生物膜的流动镶嵌模型的探索历程，通过这五个站点最终得出本节的重点内容：

流动镶嵌模型。

一个中心：

1972年桑格和尼克森通过新的实验和观察提出的流动镶嵌模型。

学生根据材料，自我归纳出科学家探索过程所得出的实验结论，以及科学的基本发展。

（思维归纳法。

）

学生总结课本实验，并直接呈现科学家结论的做法，让学生体验科学家的思维过程。

学生听取老师讲解，思考一滴油滴在水面会变成什么型，并给出自己的答案

学生回答：

可能存在一些问题，因为单位膜模型是静止的，但是细胞的生长，增殖分化，以及变形虫的运动都说明了，细胞膜是可以动的。

学生通过思考很容易得出结论：

细胞膜不是静止的。

而是具有一定的流动性，并且流动性的强弱和温度有关。

这些教学手段的运用可以使抽象的知识具体化，枯燥的知识生动化，乏味的知识兴趣化。

锻炼和培养学生的归纳总结能力。

提升思维能力，自主建构知识。

在这里要让学生了解提出假说的一般步骤。

要让学生领悟研究需要真实，要具有科学性！

以问题的形式启发学生思考，培养学生的批判性思维能力，告诉学生科学是一个不断发展的过程。

流动镶嵌模型

小组讨论：

流动镶嵌模型是怎样运动？

讨论完毕之后，先不让学生回答，而是先对流动镶嵌模型的内容进行有层次的讲解：

（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。

其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。

（2）蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。

（3）糖类与脂质合成糖脂，与蛋白质合形成的糖蛋白。

在介绍完基本结构之后，让同学们观看生物膜流动镶嵌的动态视频，

之后，让学生回答刚才的问题，进行总结磷脂分子和大多数的蛋白质是可以运动的．体现了膜的流动性。

加深学生对其结构的印象，并能主动地得出生物膜的结构特点和功能特点，并能根据视频和我的讲解画出生物膜流动镶嵌模型的平面图！

小结提升

结课

课堂小结。

根据我所设定的知识与能力目标，设置一些简单的习题，对学生的学习情况和我的教学效果进行评价。

本节课我们学习了生物膜的探索历程和细胞膜结构模型的基本内容。

最后留给大家两个问题，让大家回去思考：

1、分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到了哪些启示？

2、生物膜流动镶嵌模型是否已完美无缺？

说说你的看法。

布置作业，课下利用生活废弃物制作一个细胞膜的流动镶嵌模型。

课后指导学生设计方案，收集材料，制作细胞膜模型。

分组完成细胞膜模型的制作（学生以多种形式完成制作。

如：

计算机设计流动镶嵌模型的三维立体模型。

利用废旧塑料手工制）。

可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的素质，可使学生更深刻地理解理论知识并在实际生活中的得以应用。

适当的练习有助于加深学生的对课本知识的了解，达到熟练掌握重点知识的效果。

该作业的完成有助于学生进一步认识细胞膜的流动镶嵌模型，并且有助于学生的兴趣发展。

九、习题设置

1.组成细胞膜的磷脂和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本支架特征是（）。

A、膜两侧的分子结构和性质不尽相同

B、磷脂分子排布成双分子层

C、蛋白质分子附着和镶嵌于脂质分子层中

D、蛋白质和磷脂分子具有相对侧向流动性

2.人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（）。

A．选择透过性

B．保护作用

C．流动性

D．自由扩散

（对知识与技能目标1进行评价）

3.1970年，科学家用不同荧光染料标记的抗体，分别与鼠和人细胞膜上的一种抗原相结合，使它们分别产生绿色和红色荧光。

将两种细胞融合成一个细胞时，开始时一半呈绿色，另一半呈红色，但在37℃水浴中保温40分钟后，融合细胞上的两种颜色的荧光呈现均匀分布。

这个实验说明____________________________你还能列举出哪些与之相同原理的实例？

（对过程与方法目标1进行评价）