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第四章 第二节 生物膜的流动镶嵌模型 临桂中学 李慧琴一、教材分析、处理1、“生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版必修1分子与细胞第四章细胞的物质输入和输出之第二节，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。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。2、本节主要包括了两大部分内容：.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，宛如亲历科学家探索的历程，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，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。.细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。二、学情分析1、学生已经了解了细胞、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。2、高中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。三、教学的三维目标1知识目标（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。（2）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。理解生物膜的结构特点是具有一定的流动性（包括膜脂的流动性和膜蛋白的运动性）及这种流动性的意义。2能力目标通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题、做出假设，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想象，并通过观察和实验进一步验证和完善。同时，理解实验技术的进步所起的作用。3情感目标（1） 生物膜结构的研究是立足于生物膜具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。（2）正确认识科学价值观。（3）正确认识（实验）技术在科学研究中所起的作用。四、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。五、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。六、教学策略本节课采用“提供资料提出问题（要求）做出假设（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。本节安排1课时。七、课前准备多媒体（课件）、细胞膜结构模型学生分组及教师演示材料八、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创设情境，导入主题用多媒体课件展示白细胞吞噬和杀灭病菌的视频。教师设疑问题探讨如需制作细胞膜应该选用三种材料：塑料袋、普通布和弹力布中的哪一种？为什么？生物学观点认为结构和功能是相适应的？那么生物膜具有什么样的结构，使其能完成以上的功能呢？这是这节课我们要探究的内容学生感悟建构模型的意义。回忆生物膜的功能。从生动的视频体验让学生进入学习的情景，激发学习兴趣。探究细胞膜的组成成分呈现科学史料：1895年，E.Overton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细胞膜。探究：依据E.Overton所观察到的实验现象，你们能得出什么结论？学生阅读，了解欧文顿的实验及假说。（细胞膜由脂质物质所组成）。使学生领悟科学家的严谨推理和大胆想象。呈现科学史料：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。引导学生分析以上两个实验。学生分析得出结论，体验推理过程。（细胞膜主要由脂质和蛋白质组成）。培养学生演绎推理的能力，使学生领会科学探究的基本方法。探究细胞膜组成成分的结合方式引导学生提出新问题细胞膜中的磷脂分子如何排列的呢？培养学生提出问题的能力。呈现科学史料：1925年，两位荷兰科学家对血影的研究，他们用丙酮抽提细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞表面积的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？介绍磷脂分子的特点。设问2：磷脂分子如果铺在水面上应该是什么样的？学生活动一：请建构磷脂分子在空气水界面上分布图设问3：磷脂分子是否排列成两层？如何排布？以红细胞为例，引导学生讨论磷脂分子的理化性质是否决定构成细胞膜时成双层排列。学生活动二：细胞膜中的两层磷脂分子是怎样排列的呢？认真思考得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。学生分组讨论，在桌上用模型摆放来显示结果，相互进行评价并阐述理由。分析现象，推测结论。展示学生探究的结果，培养学生的动手能力和准确表达观点的能力。引导学生提出新问题。呈现科学史料：电镜下的细胞膜呈现了暗亮暗三层结构。设问1：暗的代表什么物质呢？亮的代表什么物质呢？设问2：蛋白质分子位于磷脂双分子层的什么位置？蛋白质是怎样排布在磷脂双分子层上的呢？（蛋白质覆盖在磷脂分子的两侧）培养学生大胆想象的能力。体验实验技术在科学发展中的关键作用。模型建构及修正完善引导学生通过小组合作构建细胞膜的结构模型。学生活动三：细胞膜中的蛋白质分子是怎样排列的呢？讲述罗伯特森的“蛋白质脂质蛋白质”静态模型的特点。设问：该结构模型是否与细胞膜的相关生理相适应？分析相关实验，设问：“蛋白质脂质蛋白质”的静态模型是否有缺陷，应如何修正？学生分析并推导膜的结构模型。学生分组讨论，在桌上用模型摆放来显示结果，相互进行评价并阐述理由。展示学生探究的结果，培养学生的动手能力和准确表达观点的能力。培养学生对信息的处理和整合能力。培养批判精神，培育新的思考点。科学史料中寻找支持实验：1970年，Frye和Edidin的人鼠细胞融合实验，整合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37度培养40分钟后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞膜表面。展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图。学生活动四：如何构建生物膜的流动镶嵌模型？动画演示生物膜的流动镶嵌模型 学生学习讨论后对原有模型进行修正并总结出膜具有流动性的结论。学生分析后得出结论蛋白质是镶嵌在磷脂双分子层中的。 凸显矛盾，促使新思考。感受科学的动态发展变化。总结归纳 要求学生讨论“流动镶嵌模型”的基本内容并总结建模的基本方法。总结生物膜结构探索历程并讨论科学技术起关键性的推动作用？结构与功能相应的观点在生物膜结构探索历程所起的作用？学生思考讨论阐述自己的观点。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。评价反馈1、精选练习（1）变形虫的任何部位能伸出伪足，人体的某些白细胞能吞噬病菌，这些生理活动的完成说明细胞膜具有下列哪一特点A.选择透过性 B.一定的流动性 C.保护作用 D.细胞识别（2）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膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有_。（3）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。（4）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_。参考答案：（1）B （2）脂质 （3）磷脂双分子层 （4）细胞膜具有一定的流动性 构成细胞膜的蛋白质分子（抗原）是可以运动的九、教案设计反思1尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。本节教学设计上主要突出科学史教育，经过教师精心设计，将各位科学家实验的资料，再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，仿佛自己就是科学家在进行研究，从中学习模型建构方法：实验、推理想象提出假说进一步验证完善不断发展；正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用；总结科学发现的一般规律。2保护学生的自尊心，培育学生创造的激情。教师必须设置好探究历程的梯度（如：补充磷脂分子结构与特