生物膜流动镶嵌模型张文英-

《生物膜流动镶嵌模型》教学设计及反思组别：生物姓名：张文英时间：2022、11、5一、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《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，大胆的提出实验假设，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的教育。二、学生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，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。三、教学目标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。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做出假设。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。四、教学环境□简易多媒体教学环境√交互式多媒体教学环境□网络多媒体环境教学环境□移动学习□其他五、信息技术应用思路（突出三个方面：使用哪些技术？在哪些教学环节如何使用这些技术？使用这些技术的预期效果是？）1、视频播放经典实验过程，重现当年的场景，情景入题，兴趣。2、Hiteacher平台拍照上传作业，绘制概念图，分析成果，鼓舞士气。2、作业反馈，及时纠错。六、教学流程设计（可加行）教师活动学生活动信息技术手段[引入]（5分钟）[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。播放视频，制作结构模型。结合桌面展示其它作品[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，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，且加深对科学过程和方法的理解。[新课]（32分钟）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。[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（）实验：物质对细胞膜的通透性问题：①实验的现象是什么？②欧文顿提出了什么假说？[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像。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？[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成分构成的？[阅读]P65教材正文第二段。[观察]欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性实验[小组讨论回答]①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。）②欧文顿提出了什么假说？（膜是由脂质组成的。）[回答]需要[阅读]P65教材正文第三段。[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。）播放视频—历史上经典实验，准备讨论[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?其中涉及到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[阅读]P65教材正文第三段[观察]动画演示两位荷兰科学家实验示意图。教师活动学生活动信息技术实验：磷脂平铺在空气—水界面问题：①实验的现象是什么？②实验结论是什么？③细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢？[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：①实验的现象是什么？②罗伯特森提出了什么假说？③讨论“三明治”模型的局限性？[小组讨论回答]①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倍。）②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。）③细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢？（磷脂分子是由磷酸、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。）[阅读]P66教材正文第一段[观察]展示罗伯特森电镜下观察到的细胞膜。[小组讨论回答]①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。)②罗伯特森提出了什么假说？(所有生物膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态统一结构。)③讨论“三明治”模型的局限性？(把生物膜描述为静态的刚性结构，解释不了膜的许多生理功能。)PPT[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蛋白颗粒问题：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颗粒分布示意图。[小组讨论回答]实验的现象是什么？(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。)教师活动学生活动信息技术[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：①实验的现象是什么？②实验结论是什么？③例举细胞膜具有流动性？[智慧升华]1972年，桑格（）和尼克森（）通过观察和实验，并在继承前人的研究成果基础上，提出了什么样的生物膜分子模型并被人们所接受。[设疑]生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？从生物膜结构的探索历程中，你受到哪些启发？[阅读]P67教材正文第二段[观察]Flash演示小鼠细胞和人细胞的融合过程。[小组讨论回答]①实验的现象是什么？（两种颜色的荧光均匀分布。）②实验结论是什么？[细胞膜具有流动性（膜分子是运动的）。]③例举细胞膜具有流动性？（白细胞吞噬细菌、变形虫运动。）[形成共识]1972年，桑格和尼克森提出了最具代表性的生物膜模型——流动镶嵌模型。[生生协作，形成共识]流动镶嵌模型不可能完美无缺。视频播放实验过程PPT[科学精神和科学品质渗透]人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。二．流动镶嵌模型的基本内容[动画演示]细胞膜的亚显微结构模型[自学问题]①生物膜的基本支架是什么？②蛋白质分子有哪几种存在形态？③膜分子是静止的，还是运动的？[知识拓展]磷脂分子的运动方式。1侧向扩散2旋转运动3摆动运动4翻转运动5伸缩震荡6旋转异构[阅读]P68教材正方第一段[观察]三维立体动画演示生物膜的流动镶嵌模型[小组讨论回答]①生物膜的基本支架是什么？[磷脂双分子层。（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）]②蛋白质分子有哪几种存在形态？[蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入磷脂双分子层中，有的横跨磷脂双分子层。（体现了生物膜的不对称性）]③膜分子是静止的，还是运动的？[磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的。（体现了生物膜的结构特点具有流动性）][能力提升]通过观看磷脂分子的运动方式，进一步加深分子运动的直观感受。教师活动学生活动技术手段[小结]（4分钟）[师生合作]绘制生物膜的概念图拍照上传学生绘制概念图[巩固]（4分钟）[绘图]绘制细胞膜的亚显微结构示意图[要求]1．准确绘制出细胞膜的基本支架、蛋白质的三种位置和糖被。2．准确标注出各部分的结构名称，且用平行线。[生生合作]拍照上传作业[搜索1]1975年，Wallach提出晶格镶嵌模型。[搜索2]1977年，Jain和White提出板块镶嵌模型。[搜索3]2022年，Caco-2细胞生物膜因在结构和生物学性质上与人小肠吸收细胞相似而广泛用于肠道药物吸收机制研究。[成果展示][创新1]用球形或接近球形的“纽扣”穿上两根“细铜线”，模拟磷脂分子（纽扣模拟磷脂分子的头部，细铜线模拟磷脂分子的尾部）；用“废旧塑料泡沫”剪成不同圆球形，模拟蛋白质分子。[创新2]用“乒乓球”穿上两根“细铁丝”，模拟磷脂分子（乒乓球模拟磷脂分子的头部，细铁丝模拟磷脂分子的尾部）；用“橡皮泥”捏成不同圆球形，模拟蛋白质分子。“兴趣1”可培养学生对问题的科学思维方法和探究精神，帮助学生提高对信息技术运用的熟练程度，发展学生的信息素养。“兴趣2”可加深对生物膜流动镶嵌模型基本内容的记忆和理解，同