生物膜的流动镶嵌模型的教学设计

1、 “生物膜的流动镶嵌模型”的教学设计常州市安家中学 人教版生物教材中“生物膜的流动镶嵌模型”一节与以往的教材相比，不是平铺直叙直接讲述结果，而是在回顾生物膜模型发展历史的同时，引导学生据其因究其果，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。我对“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学设计如下:一、教学分析（一）、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

2、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，它是架起第一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。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

3、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。 2、教学重点 对生物膜结构的探索历程 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、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，尤其是是学习了细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关

4、知识，明确了细胞膜成分主要是磷脂和蛋白质，了解细胞膜的主要功能是细胞与外界环境分开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流等，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，有对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，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。在初中阶段虽然学习过一些科学方法知识，但有关的知识还不系统。二、课程三维目标1、知识与技能 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 举例说明生物膜具有的流动性特点 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、过程与方法 分析科学家建立生物膜结构

5、模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设 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 使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点 培养学生严谨的推理和大胆想象能力 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，树立辨证的科学观树立科学知识和观点是在不断发展的观念。三、教学设计说明：1、调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。 学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。关于这个问题，

6、学生已有的知识是：细胞膜是细胞这个生命系统的边界；细胞膜能够控制物质的进出；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。教材中“问题探讨”栏目列出了三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，其中塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足上述三项功能的要求。通过这个问题的讨论，学生就会认识到建立细胞膜的结构模型，必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。当然，细胞膜不可能是由弹力布构成的。细胞膜到底具有怎样的结构，才能使它具有上述功能呢？ 2、 本节课在教学设计上主要突出科学

7、史的教育。科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。 3、生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，教师自制了磷脂分子和蛋白质分子的模型，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的

8、喜悦。 4、细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学。 四、教学策略1、设计问题串，引导学生以“自主、探究、合作”的形式进行学习。 2、采用直观、讨论、演绎、比较等方法实现师生互动、生生互动。五、教具准备1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件2、自制磷脂分子、蛋白质分子等模型六、教学过程设计课型：新课课时安排：一课时学习过程设计说明（一）创设情境，导入新课：问题探讨：在制作细胞模型时，你会选择什么材料来做细胞膜？为什么

9、？教师引导学生从结构与功能相统一的角度进行讨论，学生提出的其他合理的材料要给以鼓励。教师引导学生进入对生物膜结构的探索历程的学习：通过前面的学习已知，细胞膜主要是由磷脂和蛋白质组成，那么，它们是如何组成细胞膜的？（二）对生物膜结构的探索历程：教师出示材料1：19世纪末，E.Overton曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的，凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质物质更容易通过细胞膜进入细胞。根据以上材料，讨论：1E.Overton的实验说明了什么？说说你的推论的依据是什么？2请你评价E.Overton的推论。教师出示材料2：科学家在

10、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（能专一点分解蛋白质的物质）分解。根据以上材料分析：本材料说明了什么问题？教师出示材料3：20世纪初科学第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。讨论：1为什么要用哺乳动物红细胞的细胞膜进行膜结构的研究？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？教师出示材料4：1917年，朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且磷脂分子的极性头部都浸入水中。教师指导：投影磷脂分子模型图（如课本P66所示）并指出每个磷脂分子包括头和尾两个

11、部分。磷酸头部是亲水的，叫亲水端；脂肪酸尾部是疏水的，叫疏水端。所以磷脂分子在水的表面排布时，亲水端浸入水中，疏水端翘出水面形成单层。在以上的指导的基础上，教师进一步引导学生思考磷脂分子如何进一步构成细胞膜：细胞膜的内、外两侧是怎样的环境？磷脂分子在两侧都是水溶液的环境中又以怎样的状态存在呢？ 通过讨论得出：细胞膜中应有两层磷脂分子，而且两层磷脂分子亲水性的头部靠近膜的两侧，而疏水性尾部在膜的中央相接（通过图示说明）。教师出示材料5：1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。讨论：1该材料说明什么？2如果你是科学

12、家，你会作出怎样的推测？教师出示材料6：1959年，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（投影有关图解）。 教师引导讨论：除了脂质外，蛋白质也是细胞膜的成分。那么，蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？根据罗伯特森的工作以及前面讨论的有关细胞膜的知识，请大家合理地推测，大胆地提出假说。 学生讨论形成一定的共识后，请学生拿自己的成果与罗伯特森当时提出的生物膜的模型相对照，体验成功的喜悦。 讲述罗伯特森的“蛋白质脂质蛋白质”的静态模型的特点。 设问：该结构模型是否与细胞膜的相关生理功能相适应？教师出示材料7：1变形虫的运动及取食过程的图片，并简单予以说明。2荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验

13、示意图，简单介绍实验过程。 讨论：1材料7说明了什么？2结合材料7，说说罗伯特森的细胞膜的模型的局限性？教师引导过渡：随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中，1972年桑格和尼克森提出的“流动镶嵌模型”为大多数人所接受。（三）流动镶嵌模型的基本内容教师让学生阅读课本有关内容，归纳“流动镶嵌模型”的基本内容。然后分组，每组利用教师提供的材料（磷脂分子和蛋白质分子的模型）制作细胞膜流动镶嵌模型，完成后，师生共同的评价，让学生明确“流动镶嵌模型”

14、的要点。（四）归纳总结：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。总结生物膜结构的探索历程，并讨论科学技术起关键性的推动作用。结构与功能相适应的观点在生物膜结构的探索历程中所起的作用。人类对自然界的认识是永无止境的，随着实验技术的不断创新和改进，人类对膜的认识将更加细致入微，流动镶嵌模型将不断完善和发展。展示2003年诺贝尔化学奖的有关材料，引发学生思考：物质的跨膜运输是怎样的？与膜的结构有怎样的关系？我们将在下一节课探讨。引起对生物膜结构探讨的兴趣，明确结构与功能相统一的生物学原理。培养学生根据实验现象提出假说的能力。使学生领悟科学家的严谨推理和大胆想象。培养学生演绎推理

15、的能力，使学生领会科学探究的基本方法。让学生明确推理分析得出的仅仅是假说，其正确与否必须通过实验来验证。补充材料4，并以材料4为基础，创设探究情境，引导学生利用自己掌握的相关知识，推测磷脂分子在细胞膜上排布的情况，体验推理过程，培养推理能力。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。凸显矛盾，促使新思考。感受科学的动态发展变化，感受科学与技术的关系。通过亲自动手制作流动镶嵌模型，加深对该模型要点的认识。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。引发学生进一步学习生物学知识的兴趣。七、作业设计：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

16、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

17、，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 设计意图：通过这四道习题，加深学生对所学知识的理解，培养学生的推理能力。八、教学反思本节教学设计的创新点在于：突出科学史的教育。引导学生剖