广东省东莞市塘厦中学高中生物 4.2《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计 新人教版必修1.doc

生物膜的流动镶嵌模型教材分析1内容和地位“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版分子与细胞模块第四章第二节内容。本章共三节，第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜，为什么具有选择透过性，这与膜的结构有关，于是进入第二节内容。而第二节内容又是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是：功能结构功能。由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用，它是架起第二节和第三节的一座桥梁，并体现了结构决定功能的生物学观点。“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程，目的是让学生在认识生物膜结构的同时，了解人类探究生物膜结构的过程和方法，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。2教学重点（1）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3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。二、 学情分析1高一学生已经掌握了细胞的结构，并且在第一节了解了生物膜具有选择透过性的功能特点，为本节知识的学习奠定了基础。结构决定功能，带着疑问学生便可以跟随着科学家的探究历程一起构建起生物膜的物理模型。2由于本校学生基础较薄弱，观察和分析能力也欠佳，尤其是在小组合作学习上，高中学生虽然已经具备了一定分工合作能力，但仍然需要各组员之间的密切配合与交流讨论，因此在教学过程中需要教师耐心的引导和讲解才能让学生达成本节的目标。三、 课程三维目标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.技能目标：通过小组分工合作，构建起各阶段的生物膜结构模型，提高学生的动手能力、思考分析和分工合作的能力。3.情感目标：学生通过学习认同真理的追寻离不开科学技术的发展，学会坚持和思考。四、教学策略本节课首先采用“观察现象提出问题分析问题进行实验得出结论”的生物学基本的探究模式来引导学生思考，然后通过设计问题串，分析生物膜的探究历程，感受科学技术对科学研究的作用，体验科学探究的艰辛。同时引导学生利用模型材料一步步构建起每个资料所对应的生物膜结构，并通过展示和修正最终得出正确的模型结构，其中融合实验导入、观察分析、联系实例，对比归纳等方法，配以多媒体教学，使学生在寓教于乐的轻松氛围中体验构建模型的方法，并理解流动镶嵌模型的基本内容。五、课前准备1.组织学生制作磷脂分子模型课前前一周，购买大头吸铁石和彩纸若干，以组为单位组织学生构建磷脂分子模型，收集后以备在解剖盘中展示使用。2. 收集材料整理备课思路为了能让学生在本节课上既能收获知识又能发散思维活跃气氛，我参考了其他老师的吸铁石做磷脂的展示方法，但考虑到本校学生的学情，故使备课内容通俗易懂，设问简单有效，以提高学生的听课效率。由于本节课是模型建构课，因此对学生不做预习要求。五、教学过程设计教学环节教师组织与指导学生活动设计意图【导入】创设情境【小魔术】：移动的红色第一步：选两只大小相同的烧杯，分别用玻璃铅笔标上a、b。第二步：在a、b两只烧杯中分别加入等量的清水，a用酒精灯加热煮沸，b放置于常温中。第三步：选等量的红色三角梅红叶，分别放入a、b两烧杯中，经过相同时间后观察设问：（1）发生了什么现象？（2）为什么溶液变红了？（3）色素是怎样跑出来的?【学生思考回答】：（1）a烧杯中红叶仍为红色，水无色；b烧杯中红叶褪色，溶液变红。（2）原因：液泡中的大分子色素进入了沸水中（3）在高温环境中，生物膜上失去选择透过性，色素分子外渗。创设实验情景导入激发学习兴趣。初步培养学生的实验探究能力。导入主题【过渡】薄薄的一层膜，为何会有选择透过性这么神奇的功能？这跟它的结构密不可分，现在如果你是一位科学家将如何设计实验探究生物膜的结构呢？首先要解决哪些问题？今天我们就跟着科学家们一起来探究这神奇的生物膜结构！【小组讨论回答】（1）提取鉴定出细胞膜的化学成分（2）这些化学成分如何构成细胞膜（3）生物膜的结构有哪些特点？培养学生领会科学探究的基本方法【推进新课】-、生物膜结构的探索历程探究细胞膜的组成成分【展示资料1】：（1）1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过。设问：1.通过以上细胞膜的生理现象，根据相似相溶的原理，说明细胞膜的中含有什么成分？2.由于受到当时科学技术的限制，他只能从生理现象上给予了推测，如果想要提取出细胞膜里面的成分进行分析，应该怎样做？用什么材料比较好？为什么?【展示资料2】：后来随着科学技术的发展，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，进行了以下的化学分析： （1）科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。（2）用斐林试剂对细胞膜进行检验，发现部分被染成砖红色设问：这两个实验分别说明细胞膜中除了脂质外还含有什么成分？教师归纳：细胞膜主要由脂质中的磷脂、和蛋白质组成。【学生思考回答】：1. 说明细胞膜中含有脂质2. 将细胞膜提取出来，哺乳动物成熟的红细胞。因为没有细胞核和众多的细胞器。学生阅读，思考三个实验分析结论，体验推理的过程，并感受技术发展对科学研究的帮助。（细胞膜由脂质、蛋白质、糖类物质所组成，）。 培养学生阅读、分析材料的能力，大胆推论，得到答案。【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？我们需要知道磷脂和蛋白质的排列方式。首先我们先来先来认识磷脂的化学结构。【展示资料3】磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸组成的分子其“头部”是亲水的，其“尾部”是疏水的。探究细胞膜组成成分的结合方式设问1：如果将磷脂滴在水面上，磷脂分子将怎样排布在水和空气的界面上？设问2.：如果将磷脂滴入水中，磷脂分子又将如何排布？如果以草履虫为例，其膜内外都是水，哪种排列形式与其功能最合适？or设问3：通过以上例子，我们推断，磷脂分子在细胞膜中最可能是以单层还是双层排列的？【过渡】以上推论只是我们的猜测，如果要验证，那么还需实验数据的支持。【展示资料4】1925年，科学家用有机溶剂提取了人类红细胞的细胞膜的脂质成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积是细胞表面积的2倍设问1：依据所观察到的实验现象，你们能得出什么结论？ 设问2：你能想象一个近似球型的细胞，其细胞膜的磷脂双分子层的三维立体结构吗？设问3：磷脂双分子层对细胞膜有什么重要作用？【讨论构建物理模型1】根据资料，以手中盘子的边沿为水和空气的界面，上面为空气，下面为水，让各个小组学生摆出所认为的排列方式。（教师边引导边来回巡视，同时展示出错误与正确的模型，让学生选择和修正）。【讨论构建物理模型2】学生思考讨论，教师引导在盘子中摆出最合理的磷脂排列方式。（教师边引导边来回巡视，同时展示出错误与正确的模型，让学生选择和修正）。学生思考讨论，得出推论：磷脂分子可能是以双层膜的形式存在的。学生思考讨论，得出结论：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层，对它的三维立体结构做出构想。学生思考讨论，得出结论：磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架。培养学生的动手能力和准确表达观点的能力。展示学生探究的结果，培养学生大胆想象的能力。培养逻辑思维能力。 【过渡】磷脂双分子层作为细胞膜的基本骨架存在，那么蛋白质又位于哪里呢？【展示资料5】20世纪50年代，电子显微镜诞生了。罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把生物膜描述为静止的结构。设问：你能根据罗伯特森的实验推测出蛋白质所在的位置吗？请你构建相应的模型。【展示资料6】但是随着科学技术的发展，科学家用冷冻蚀刻技术发现，膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面。将冰冻蚀刻技术的模拟排布图与学生自己建构的模型相比较，找出异同。让学生根据实验修正自己的模型。知识讲述：这些蛋白质具有专一性，在一定程度上决定了细胞膜的选择透过性。而细胞膜的选择透过性决定于蛋白质的种类和数量。【找一找】请找出图片中糖类的位置，有几种存在形式？教师讲述：糖蛋白又称为糖被，有保护、润滑、识别的作用，其中细胞之间的信息交流就是靠糖蛋白来完成的。【展示】教师展示往届学生制作的生物膜的物理模型照片。【过渡】：这些模型很精美可是和之前的科学家认为的一样，都是静止的。那么该结构模型是否与细胞膜的相功能相适应？从现实生活中寻找证据，观看录像：变形虫的变形运动和白细胞吞噬病菌的过程。【展示资料7】1970年科学家分别用绿色和红色的染料分别标记了小鼠和人细胞表面的蛋白质，再将人鼠细胞融合。（播放flash）设问：在37下40min后出现了什么现象？说明什么？教师补充：其实磷脂分子也具有流动性，因此细胞膜具有流动性。【讨论构建物理模型3】引导学生先摆出平面的磷脂双分子层结构学生，再分析实验摆出最符合的蛋白质的位置。（蛋白质覆盖在磷脂分子的两侧）。教师边引导边来回巡视，同时展示出错误与正确的模型，让学生选择和修正。【讨论构建物理模型4】在原有模型的基础上修正蛋白质的分布情况，蛋白质分别镶、嵌、贯穿在磷脂双分子中。【小组讨论回答】糖类分别和脂质、蛋白质结合形成糖脂和糖蛋白。体验实验技术在科学发展中的关键作用。分析思考，培养严谨的科学思维能力模型建构及修正完善回答：不能【小组讨论回答】总结出细胞膜中的蛋白质具有流动性。激发学生构建物理模型的兴趣归纳小结【展示资料8】1972年桑格(s.j.singer)和尼克森(g.nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型。（教师解释细胞膜和生物膜的关系：细胞膜、细胞器膜、核膜等共同构成生物膜。）设问：对比你自己构建的模型和生物膜流动镶嵌模型的异同，回答以下几个问题。 生物膜的基本支架是什么？ 蛋白质分子有哪几种存在形式？ 生物膜的结构特点是什么？功能特点是什么？【小组讨论回答】阅读生物膜流动镶嵌模型的基本内容。回答生物膜的基本支架是磷脂双分子层。蛋白质分子分别镶、嵌、贯穿在磷脂双分子层中。生物膜的结构特点是流动性，功能特点是选择透过性。解决教学重点、突破教学难点，使学生进一步领悟科学过程和科学方法。不断完善和发展的生物膜课外延伸：2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。课后兴趣交流情感教育，培养学生学无止尽，勇于探究的品质。课堂巩固1能体现生物膜结构特点的实例包括（ ） o2、co2等分子进入细胞 吞噬细胞吞噬抗原唾液腺细胞分泌唾液 变形虫的自主运动小鼠与人细胞融合a bc d2.下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是（ ）a最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的b三层结构模型认为生物膜为静态的结构c流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动d三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的3.如图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，表示物质。下列有关说法错误的是（ ）a在细胞膜上都不是静止的b细胞识别与有关c在细胞膜上的分布是不均匀的d的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍1. b2. d3. d巩固基础加深理解板书设计第四章 第2节 细胞的生物膜结构（流动镶嵌模型）一、生物膜结构的探究历程：. 水面（单层）水中（双层）流动镶嵌模型三明治结构磷脂蛋白质磷脂双分子层镶嵌贯穿流动性一、 生物膜概念图教学反思爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”，兴趣来源于好奇心，好奇心不仅会开启人类的思维并且是不断探究真相得出真理的最基本的动力。因此，本人对生物膜的流动镶嵌模型这一节教材的认识和教学过程的设计，本着“以学生为主体，在探索中获得成就感”的教育理念，采用“实验发现问题提出问题做出假设（构建模型）提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜的流动镶嵌模型”的探究史资料分析辅助物理模型的构建，让学生在合作探究中不断的去思考、构建和修正，进而获得成功。这样不仅使学生发散了思维，锻炼了动手、合作、交流和表达的能力，在轻松愉快的氛围中获取知识，并且让学生从以往的“学会”转变为以后的“会学、乐学、终生学”。由于过程中作为科学家的小助手感同身受探究历程，因此，学生能更加深刻的去感受科学技术对科学研究的作用，体谅科学探究的艰辛。本设计在教学时，刚开始就用一个小魔术“移动的红色”成功的抓住了学生的兴趣，通过提出“膜为什么有选择透过性这么神奇的功能”这一问题，层层递进，引出本节课的知识目标。在突破磷脂双分子层这一教学难点中，本人不是展示课本中已有的科学史来进行分析探究，而是通过化学分子本身的性质，在不同情景下得出不同的排列方式，来引导学生思考真正生物细胞中磷脂的排列形式，然后再辅助科学家的实验证据来支持学生的推论，让学生发散思维的同时收获了成就感。然后通过资料展示、问题设置，让学生做出假设并且构建相应的物理模型，最终在轻松开心的气氛下顺利的完成了三维目标。教学永远是一门有遗憾的艺术，由于