人教课标版高中生物必修1第4章《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计.docx

1、人教课标版高中生物必修1第4章生物膜的流动镶嵌模型教学设计教学设计教学设计（一）教学目标1知识目标（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；（2）举例说明生物膜具有的流动性特点；（3）通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。2能力目标（1）分析科学家建立生物膜结构模型的过程，尝试提出问题，大胆作出假设；（2）发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。3情感、态度与价值观（1）使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点；（2）培养学生严谨的推理和大胆想象能力；（3）认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学，树立辩证的科学观。教学重难点1教学重点：

2、生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。2教学难点：探讨建立生物膜模型的过程，如何体现结构与功能相适应的观点。材料用具（1）塑料袋、弹力布、普通布；（2）多媒体课件。教材分析第四章共有3节内容，这三节内容的内在联系是：功能结构功能，“生物膜的流动镶嵌模型”是第二节，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。由此可见，本节在第四章中起着承上启下的作用。教学方法1目标导引式学案教学，让学习目标成为贯穿每堂课的主线和灵魂，变被动接受为主动探求，变学为思，变学为悟，倡导民主、平等、欣赏、和谐的现代理念，使学生

3、的主体性得到充分体现。让学习成为享受，大幅提高学习效益。2网络多媒体教学。【预习检查，总结疑惑】1预习效果点评：大部分学生知识点掌握较好，但有几个疑惑点希望在学习过程中解决。2展示自我检测题答案。【展示目标，情境导入】（师生活动）我们先来看一位生物老师作的一首赞美细胞膜的诗：“是谁，隔开了原始海洋的动荡。是谁，奏鸣了生命的交响。是谁，为我日夜守边防。是谁，为我传信报安康。啊，伟大的细胞膜呀！没有你，我会是何等模样！”叫学生一起朗诵。（教师活动）提出问题：作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中究竟起什么作用？利用学生的好奇心导入新课，出示三种材料：弹力布、普通布和塑料袋，根据结构与功能相适应的

4、观点，让学生选择做为细胞膜的材料。（学生活动）自主回答相应问题。探究一、对生物膜结构的探索历程（教师活动）多媒体展示设计的探究点一及相应问题串，让我们穿越时光隧道，重温这段历史，强调学习时注意结合讲义上的表格（比较时间、人物、实验依据、结论或假说）。问题（一）：探究细胞膜的组成成分是什么？问题（二）：探究这些物质是如何组成膜的？问题（三）：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？问题（四）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？附：（探究表格）时间（人物）实验依据结论或假说19世纪末欧文顿对植物细胞进行通透性实验膜是由_组成的20世纪初对哺乳动物进行化学分析膜的主要成分是_和_1925年荷兰科学家从

5、红细胞中提取的脂质铺展成单分子层，其面积是_膜中的脂质分子必然排列为_20世纪40年代曾经有学者推测_1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清晰的_三层结构所有的生物膜都是由_构成的，是_的结构1970年荧光标记的_和_融合实验细胞膜具有_1972年桑格和尼克森新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的_探究问题（一）：探究细胞膜的组成成分是什么？（学生活动）阅读课本65页的资料，结合讲义表格，自主探究问题（一）并展示探究结果。（教师活动）精讲点拨并进行相应的情感教育（学习欧文顿持之以恒的精神），强调相关化学知识“相似相溶”原理。（学生活动）自主完成思考讨论1和2并展示探究结果。【思考讨论】1

6、最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？2在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？为什么？（教师活动）精讲点拨并用多媒体展示科学发现的一般方法提出假说。探究问题（二）：探究这些物质是如何组成膜的？（学生活动）学生首先自主阅读课本65页和66页资料三，然后分组由浅入深，依次讨论思考讨论3。【思考讨论】3磷脂分子在下列情况中的排列方式（从磷脂结构分析），试解释如下问题：（1）平铺于水面上（空气水界面），为什么是单层？（2）磷脂分子置于水中，头尾如何排列？（3）细胞中磷脂双分子层是怎样排列的？以图示之。（教师活动）首先多媒体展示介绍磷

7、脂的结构和特性。（学生活动）讨论后分组展示前两种排列方式的答案，并到黑板上画图展示第三种排列方式的答案。（教师活动）多媒体展示学生构建的6种情况，分析相关的原理，师生共同选择磷脂双分子层的正确排布。探究问题（三）：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（学生活动）结合讲义表格阅读资料自主学习罗伯特森的静态结构模型。（教师活动）多媒体展示模型，并提出问题：【思考讨论】4“三明治”结构模型有什么不足？真的是这样的吗？举例说明。（学生活动）联系实例和实验否定静态模型。（教师活动）展示图片并强调新技术带来新的模型。探究问题（四）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？（教师活动）多媒体展示人鼠细胞融合实验

8、的动态过程，并提出问题：【思考讨论】5人鼠融合实验中：（1）什么原因使两种颜色均匀分布？（2）该实验说明了什么？（学生活动）首先自主分析实验过程解决思考讨论5并展示答案，然后小组讨论证明细胞膜具有流动性的其他实例并分组展示讨论结果。（教师活动）评价每个小组举例的数量和质量并进行激情表扬。（教师活动）多媒体展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型，让学生观察1分钟动态的模型，体会“流动”和“镶嵌”的含义。（学生活动）做即时训练1和变式1巩固所学知识点，并展示正确答案。即时训练1（1）1985年Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂质的物质透过细胞

9、膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_。（2）1925年Corter Grendel用丙酮提取细胞膜的脂，并将它在空气水界面上展开时，发现这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜由_组成。（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 min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_，其原因是_。变式1：（1）如果人鼠细胞融合实验在20 条件下进行，则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长，这说明

10、_。若在0 下培养40 min，则发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。这一现象的合理解释是_。（2）构成细胞膜相邻的磷脂分子之间每分钟换位100万次，这表明细胞膜具有_的特性。（教师活动）精讲点拨并展示正确答案。【答案】即时训练1：（1）脂质（2）磷脂双分子层（3）细胞膜具有一定的流动性构成细胞膜的蛋白质分子是可以运动的变式1：（1）随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速率减慢细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现（2）运动（流动）探究二、流动镶嵌模型的基本内容（教师活动）多媒体展示探究二及流动镶嵌模型示意图，提出问题：【思考讨论】6（1）膜的基本支架是什么？蛋白质分子的

11、位置有哪些？（2）生物膜的结构特点是什么？功能特性又是什么？（学生活动）认真观察并阅读课本68页自主学习并展示问题答案。（教师活动）多媒体展示问题答案，归纳生物膜的结构特点和功能特性，并引导学生进一步观察示意图分析特殊结构。（学生活动）1分钟强化记忆生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。（教师活动）检查背诵结果，及时表扬背得既快又好的同学。（学生活动）即时训练2和变式2巩固所学知识点，并展示正确答案。即时训练2：下列有关膜的叙述，错误的是（）A细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂分子组成B核膜和内质网膜在结构上有密切联系C线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是相同的D细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止

12、的变式2：与细胞膜完成各种生理功能相适应，极为重要的结构特点是（）A磷脂排列成双分子层B蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中C两侧膜物质分子排布不对称D膜物质分子的运动使其具有流动性（教师活动）精讲点拨并展示正确答案。【答案】即时训练2：C变式2：D课堂小结1（学生活动）学生回顾整理本节内容，自主构建知识网络图，投影仪展示学生构建结果。多媒体展示知识网络图并让学生补充完整。2（教师活动）强调生物膜的流动镶嵌模型不是完美无缺的，科学无止境，展示新的研究成果，并归纳模型建构的一般步骤。课堂检测（学生活动）5分钟限时检测并展示处理相关问题。附：【课堂检测】1提出生物膜流动镶嵌模型的时间和科学家分别是

13、（）A1959年，罗伯特森B1972年，桑格和尼克森C19世纪，施旺和施莱登D19世纪，欧文顿2一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的？（）A具有一定的流动性B是选择透过性膜C具有专一性D具有运输物质的功能3维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为（）A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架B磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质C细胞膜的结构特点具有一定的流动性D细胞膜是选择透过性膜4细胞膜的结构特性及功能特性分别是（）A细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动B具有流动性和全透性C静态三层结构和选择透过性D具有流动性和选择透过性5

14、异体器官移植手术往往很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用，这种生理功能的结构基础是（）A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成B细胞膜的外表面有糖被C细胞膜具有一定的流动性D细胞膜具有一定的选择透过性6欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能，请你帮助设计一个简易的实验，并回答有关问题。（1）选取人体的_作为获取细胞膜纯净物的来源。A成熟红细胞 B神经细胞C白细胞 D口腔上皮细胞（2）将选取的上述材料放入_中，由于_作用，一段时间后细胞将破裂。（3）再用_法获得纯净的细胞膜，上清液中含量最多的有机物是_。（4）1985年，Overton在研究各种未受精卵细胞的透性时

15、，发现脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶解于脂质的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_。（5）有实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分散成单个的，然后将这些细胞参在一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合。在这细胞识别过程中，起作用的是细胞膜上的_。（6）1925年，科学家用丙酮提取细胞膜的磷脂，并将它在空气水界面上展开时，这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍，由此可以认为细胞膜由_组成。如果单层磷脂分子的面积为S，则该细胞表面积为_。（教师活动）精讲点拨并展示正确答案。【答案】15BAADB6（1）A（2）清水（或蒸馏水）渗透（3）离心血红蛋白（4）脂质物质（5）糖蛋

16、白（6）两层磷脂分子S/2【课后作业】1动手制作：利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。2课后延伸：课外训练习题。本节课在教学设计上主要突出科学史的教学，科学史的教学是在新课标中特别强调和突出的，看似简单，要教好不容易。因此在教学中设计一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，重温了科学家探索细胞膜结构的历程，加深了对我们科学过程和方法的理解。难点的讲解通过多媒体课件来突破，通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了立体感，丰富了教学内容，使学生在乐趣中学、在轻松中学，课堂达成度高，本课教学实施过程基本按照设计思路进行，能较好体现学生参与、达到自主构建知识的目的。注重学生科学方

17、法的培养，课堂思维训练和能力训练均能达到设计目标。课堂上让学生对同学的作业进行对错判断和分析原因，丰富了评价形式，让学生更积极参与学习，讨论气氛很热烈，也能增进生生交流、师生交流。学生通过自己动脑、动笔、讨论、回答等学习过程能印象深刻形成结论，在课后对本节知识的反馈测试中，学生知识掌握情况非常理想。在今后的教学中，注意加强教材和教法研究，应打破思维定式，能够根据学生的情况及时调整自己的教学思路，打造优质高效课堂教学是个永远的学习过程，始终没有终点。教学设计（二）作者：陈乔平、吕正余，江苏省淮安市中学。本文系江苏省新课程教学创新设计大赛获奖作品。教材分析“生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版必修1

18、分子与细胞第四章细胞的物质输入和输出之第2节，与第1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3节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识准备。所以，这节的内容安排很合理，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。本节主要包括对生物膜结构的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型的基本内容两大部分。在教学中，要充分发挥教师的主导地位和学生的主体地位，引导学生观察并分析实验现象，大胆地提出实验假设，宛如亲历科学家探索科学的历程，切身感受科学的魅力，保持强烈的探究科学的激情和兴趣，自然地接受流动镶嵌模型的理论。让学生在探究中学习科学探索的方法，从而渗透探索科学过程和方法

19、的教育。三维目标1知识与技能本节内容的课程标准是“简述细胞膜系统的结构和功能”。这项要求包括两层含义：一是简述细胞的生物膜系统的概念和功能；二是简述生物膜的结构。因此本节在知识与技能方面的目标可定为简述生物膜的结构。2过程与方法本节内容以细胞膜分子结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生们从中体验科学的实验思想和实验方法。因此本节在过程与方法方面的目标可定为尝试提出问题作出假设。3情感、态度与价值观本节教材介绍了人类探究生物膜结构的过程和方法，可以加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相统一，技术手段的进步促进科学的发展等观点

20、对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。因此本节在情感、态度与价值观方面的教学目标可定为探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用；探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。本节重难点生物膜的功能特性是具有选择透过性，根据结构与功能相适应的生物学基本观点，因此确定本节的教学重点为流动镶嵌模型的基本内容。高一学生已有的生物学知识和生活经验较少，空间想象能力和逻辑推理能力有限，因此确定本节的教学难点为探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。学情分析学生在第三章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，已经知道细胞膜很薄，细胞膜是最基本生命系统的边界，

21、控制物质的进出，具有选择透过性。在第四章第一节的学习中做过植物细胞的质壁分离和复原实验，已经了解细胞膜具有一定的弹性，这些已有的知识和经验为本节的学习奠定了基础。高一学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇又往往具有盲目性，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。教学方法的确定以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学，实现课程三维目标。本节课采用“引导观察分析实验现象提出假设实验验证再分析”的教学模式，融合运用引导启发、观察分析、对比归纳、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学，尤其在体验生

22、物膜的探索历程上给学生以动态的感觉，轻松地讲授本节的两大知识板块。学习方法的确定“授人以鱼，不如授人以渔”，学生学习的最终目的不是仅仅为了“学会”知识，更是为了“会学”知识。在教学中，要注重学生学习方法的指导和培养。在本节课中，学生将通过多种途径，如：观察、阅读、思考、分析、讨论、探究等等，来开展学生之间的协作学习和自主学习，形成以学生为主体的教学模式。让学生通过自己的主体活动，根据自身的反馈信息来形成对客观事物的认识和理解，从而发展自身的创造性思维能力，提高自身的信息素养。设计思想这节课以生物课程标准所倡导的教学理念面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究性学习为设计指导思想。把培养会学习的

23、、具有高度科学文化素养和人文素养的人作为最终教学目标。尝试进行信息化环境下的教学设计（信息化教学设计），即用系统方法，以学为中心，充分利用现代信息技术和信息资源，科学地安排教学过程的各个环节和要素，以实现教学过程的优化。设计思路本节课采用“提供资料提出问题（要求）作出假设（构建模型）提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜流动镶嵌模型”的构建及有关实验设计，体现学生“自主、探究、合作”的学习方式，感受科学家探索的历程和过程的艰辛。同时对探索历程的内容添加小标题以凸显脉络，像“层层剥去笋衣”一样，将小标题作为思考讨论的切入点一一展开，帮助学生梳理并体验结构模型的建构方法，同时理解并能够描述流动镶嵌

24、模型的基本内容。教学程序教师活动学生活动设计意图导入问题探讨在制作真核细胞三维结构模型的活动中，选用塑料袋、普通布和弹力布三种材料做细胞膜，哪种材料更适于体现细胞膜的功能？小组讨论回答三种材料的特性：塑料袋不具有通透性，普通布不具有柔变性，而弹力布不仅具有柔变性，还具有一定的通透性。点燃学生的好奇之火，激发学生对生物膜结构的强烈兴趣和渴望探索的动机。师生共识选择弹力布做细胞膜的材料，相对好一些。过渡当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。今天就让我们一起随着小探索者去亲历科学家的探索历程吧！效果让学生宛如亲历科学探索历程，切身感受到科学的魅力，始终保持高昂的兴趣，自然而然地接受

25、流动镶嵌模型的理论，且加深对科学过程和方法的理解。推进新课一、生物膜结构的探索历程过渡一种物质或物体的结构是其组成成分间的组合形式的体现。要弄清某一物质或物体的结构，首先要弄清其化学组成成分。那么，细胞膜的组成成分是什么？设疑探究细胞膜的化学组成成分，为什么不用化学分析的方法呢？小组讨论回答限于当时的技术条件，科学家们不知道细胞膜的结构，只好从研究细胞膜的生理现象入手来探究其化学组成成分。开始学习模型建构的方法。小标题一从细胞膜功能入手的科学探究展示资料1细胞膜的通透性实验时间：19世纪末，1895年科学家：欧文顿（EOverton）实验：物质对细胞膜的通透性问题：实验的现象是什么？欧文顿提出

26、了什么假说？阅读对生物膜结构的探索历程。观察欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行实验小组讨论回答实验的现象是什么？（凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。）欧文顿提出了什么假说？（膜是由脂质组成的。）假说是怎样提出的。设疑正是有了实验观察，科学家才有了严谨的推理和大胆的想象。膜是由脂质组成的这一假说在19世纪被提出。假说是否还需要进一步的实验和观察来验证和完善？回答需要。展示资料2细胞膜提取分离和成分分析时间：20世纪初。实验：科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。问题：细胞膜是由哪些化学

27、成分构成的？小组讨论回答细胞膜是由哪些化学成分构成的？（膜的主要成分是脂质和蛋白质。）科学的探索要具备严密的思维。小标题二单位膜模型的提出过渡细胞膜中的化学成分是怎样有机结合构成细胞膜的呢？其中涉及细胞膜中磷脂的排列方式和蛋白质的排列方式及模型的建构。展示资料3两位荷兰科学家实验过程时间：1925年科学家：荷兰科学家Gorter和Grendel观察动画演示两位荷兰科学家实验示意图。了解技术进步对科学研究发展的作用。实验：磷脂平铺在空气水界面上。问题：实验的现象是什么？实验结论是什么？细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢？小组讨论回答实验的现象是什么？（测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2

28、倍。）实验结论是什么？（细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。）细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢？（磷脂分子由磷酸、甘油、脂肪酸组成。其磷酸“头部”是亲水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。该结构决定了细胞膜中磷脂分子的排列方式。）技术进步推动了假说的发展。展示资料4“三明治”结构模型时间：1959年。科学家：罗伯特森。实验：罗伯特森电镜下观察到的细胞膜。问题：实验的现象是什么？罗伯特森提出了什么假说？讨论“三明治”模型的局限性。观察展示罗伯特森电镜下观察到的细胞膜。小组讨论回答实验的现象是什么？（在电镜下看到了细胞膜清晰的“暗亮暗”三层结构。）罗伯特森提出了什么假说？（所有生物膜都是

29、由“蛋白质脂质蛋白质”三层结构构成的静态统一结构。）讨论“三明治”模型的局限性。（把生物膜描述为静态的结构，解释不了膜的许多生理功能。）小标题三新技术带来新模型过渡随着科学技术的进步，人们从新的实验现象入手对细胞膜的分子结构作出了新的判断。展示资料5电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图。时间：20世纪60年代。实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。图解示冰冻断裂蚀刻电镜下脂双层中的蛋白质颗粒（引自瞿中和细胞生物学）问题：该图说明了什么？观察科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中蛋白质颗粒分布示意图。小组讨论回答该图说明了什么？（实验表明蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。）随着技术进步，假说不断被修正和完善。突出模型建构方法：实验、推理想象提出假说进一步验证完善不断发展。展示资料6免疫荧光技术细胞融合实验。时间：1970年。科学家：弗雷（Frye）和埃迪登（Edidin）。实验：人鼠细胞融合。问题：实验的现