高中生物-细胞膜的结构与功能教学设计学情分析教材分析课后反思

9课题:细胞膜的结构与功能编写人：使用时间：高一级部一、【课标解读】课程标准解读：为新课程标准中生物学科核心素养的达成，本节课通过创设问题情景，引导学生自己归纳出细胞膜的功能，并能从结构与功能相适应这一视角，概述细胞都是有质膜（即细胞膜）包裹，质膜能够将细胞与其生活环境分开，能够控制物质的进出，并参与细胞间的信息交流。同时本节对“探索细胞膜结构历程”要求学生通过对生物科学发展史的学习，引导学生领悟观察、描述、提出问题、提出假说、思维判断、建立模型等方法，并能准确运用相应的科学方法对生物科学史中一些实验中的实验现象和实验结果进行解释、分析和处理，同时具备对一些生物学问题进行初步探究的能力。二、【设计思想】依据新课标“核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业水平促发展”的基本理念，本节课创设有利于学生主动学习的课堂情景，主要突出情景教学和生物科学史的教育，让学生感到身临其境，仿佛自己就是那些科学家在进行思考研究；尝试引导学生大胆假设，使他们保持强烈的探究科学的激情和兴趣，归纳出生物膜模型建构的基本方法：先从细胞膜的组成成分入手，进而研究结构，同时通过动手实际操作，建构细胞膜模型。这样一步步通过渗透科学思维和科学探究能力的教育，从而让学生自然地接受知识，进而帮助学生在以后的学习中一步步的形成我们生物学中的大概念。三、【教材分析】《细胞膜的结构与功能》是人教版新教材高中生物必修1《分子与细胞》第三章第一节的教学内容，本节主要包括了两大部分内容：一是细胞膜的功能，二是对科学家细胞膜膜结构的探索历程和流动镶嵌模型的基本内容。科学家对细胞膜结构的探索历程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，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。而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，这对于更好的学习下面的内容有很重要的联系。四、【学情分析】1、学生初中就已经了解了细胞的相关结构，上高一以后，通过前两章的学习，了解了细胞、知道了组成细胞的分子等相关知识，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。五、【学习目标】1.通过情景资料分析，从结构与功能相适应这一视角，概述细胞都是有质膜（即细胞膜）包裹，质膜能够将细胞与其生活环境分开，能够控制物质的进出，并参与细胞间的信息交流。2.通过重温科学家对膜结构的探究历程，说出膜的主要成分，同时根据科学家的实验构建细胞膜的结构，认同科学发现的一般规律，并感受技术手段在科研中的重要作用。3.通过阅读课本，准确说出流动镶嵌模型的基本内容，进一步确立“结构与功能相适应”的生命观念。六、【教学评价设计】从学习目标的要求出发，主要从以下两个方面进行评价：（一）过程性评价课堂中通过老师提问学生回答、小组合作探究、经验交流总结等方式进行学习，老师对学生的回答和总结进行评价。（二）课后跟踪练习评价针对本节课的目标，设计对应的课后巩固练习，通过课下教师批阅、学生互批等方式对目标达成情况进行评价。七、【教学重难点】【重点】①细胞膜的功能②细胞膜流动镶嵌模型的基本内容【难点】①探讨建立细胞膜膜模型的过程，如何体现结构与功能相适应的观点②细胞膜的流动性特点八、【教学媒介】多媒体课件、各种颜色的画笔（用来画磷脂分子、蛋白质分子）九、【教学准备】学案、课堂任务单、多媒体课件、课后作业、各种颜色的画笔（用来画磷脂分子、蛋白质分子）十、【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图时间预设导入多媒体播放视频《生物膜污水处理技术》。通过视频中提到的“生物膜”引入细胞膜，从而引入本节课的课题《细胞膜的结构与功能》，并进一步投放学习目标。教师利用多媒体投放本节课的学习目标，并引领学生一起进行解读，使学生进一步明确本节课需要掌握的知识及掌握到什么程度。活动一：学生看视频《生物膜污水处理技术》活动二：阅读学习目标，明确本节课的学习任务利用视频，引起学生兴趣，激发学生学习动力。2min一、细胞膜的功能多媒体投放情景资料1：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，却不能逸出细胞。提出问题：1、伊红为什么不会逸出细胞？2、此实验说明了什么？学生回答：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜（也叫质膜）。教师进一步引导思考：通过这个实验，你能想到细胞膜能有那些功能呢？情景资料2：师生互动小游戏过程：请一名同学上台做缩手反射的小游戏，老师站在学生身后拿牙签轻轻刺一下学生的手指，受到刺激后学生发生缩手反射。然后由学生分析原因，引出细胞膜的第三个功能：进行细胞间的信息交流。引导学生阅读课本，引出细胞间信息交流的三种方式。我们知道，结构和功能是相适应的，那么细胞膜到底有什么样的结构，使它具有如此复杂的功能呢？学生观察多媒体的投放的实验，做出思考并回答：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜（也叫质膜）。学生思考，引出细胞膜的前两个功能。通过情景带入引入细胞膜，同时引导学生思考细胞膜的功能。7min二、对细胞膜结构的探索历程（20min）资料1、19世纪末，英国欧文顿的实验同学们，人们对事物的了解总是需要一个过程？到现在为止，科学家对膜的研究已经过了一个多世纪。现在，老师带你穿越时空，回到100多年前，沿着科学家的脚步，重温一下科学家对细胞膜结构的探索历程，看一看科学家是如何一步步来研究细胞膜膜结构的。多媒体投放欧文顿的实验：问题1：欧文顿实验现象是什么？问题2：由此提出的假说是什么？提出假说：组成细胞膜的成分是脂质。应用化学手段分析表明：组成膜的脂质中磷脂含量最多同学们请看大屏幕。思考：最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现在的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？这种研究问题的方法是生物科学上一种非常重要的研究方法：提出假说。请同学们阅读课本P44页“科学方法”的有关内容内容，了解一下这种方法。教师提出问题，引起学生思考，进而设置情景，激发学生的学习兴趣。学生回答：1、脂溶性物质更容易通过细胞膜；2、膜是由脂质组成的。提出问题，引起思考，激发思维探究的欲望。选择“情景代入”这种身临其境的方式引导学生引起学生学习的兴趣。领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的。资料2、磷脂分子结构同学们，膜的组成成分中主要是磷脂，那么磷脂是如何组成膜的？多媒体投放资料二：1917年美国科学家朗姆瓦指出：磷脂分子的头部是亲水的，尾部是疏水的。具体如下图所示：假如你是一位研究生物膜结构的科学家，在已经知道构成细胞膜的脂质主要是磷脂的前提下，你会做怎样的思考呢？我们来做两个小活动。活动一：请根据磷脂分子的特点，建构磷脂分子在空气—水界面的分布模型。活动二：细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？小组展示并小组间评价后，教师提出问题。问题：根据你的结果，对于磷脂在细胞膜上的排布，你能提出什么假说呢？学生回答，教师对学生回答进行评价。学生活动：以小组为单位讨论磷脂分子在下列情况中的排列方式（从磷脂结构分析），后展示其结果。展示后，小组间互相评价。学生提出假说：磷脂分子在细胞膜中排列为双分子层培养学生问题意识，学生发散性思维，启动已有知识的空间资料3、1925年，两位荷兰科学家的实验磷脂分子的排列方式到底是不是就像咱们同学这些小科学家提出的假说一样呢？让我们继续跟随科学家的脚步来学习。1925年荷兰科学家戈特（Gorter）和格伦德尔（Grendel）用丙酮从人的成熟红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍。实验思考:从以上实验我们可以得出什么结论?学生活动：学生思考并得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层通过这个实验，对前面提出的假说进行了验证从而培养学生对科学过程和方法的理解资料4、细胞膜的另一种成分—蛋白质同学们，除了磷脂，组成细胞膜还有其他的成分么？我们来看下面的这份资料：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究发现，细胞的表面张力明显低于油－水界面的表面张力，若油脂滴表面吸附有蛋白质则表面张力降低。提出假说：细胞膜除含有脂质分子外，可能还附有蛋白质。资料补充：化学实验表明，细胞膜中确实有蛋白质。让学生根据资料提示，得出组成细胞膜的成分中还有蛋白质。进一步锻炼学生利用“提出假说”这一科学方法的能力。资料5、罗伯特森单位膜静止模型（三层结构模型）同学们，现在我们知道了脂质分子在细胞膜上排列为连续的两层，那么蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？这在当时成了科学界的一个难题，正当科学家们一筹莫展的时候，电子显微镜横空出世，那么技术的进步会给生物膜结构的研究带来什么样的帮助呢？同学们请看大屏幕：问题：假如你是罗伯特森，那么请你推测一下，这三层结构分别是什么物质呢？学生思考并回答：蛋白质—脂质—蛋白质多媒体投放罗伯特森的三层结构模型：蛋白质—脂质—蛋白质，并指出罗伯特森把他的模型描述为“三层静态统一的结构”。随着时间的推移和科技的进步，人们对膜的研究逐渐深入细致，膜的结构真的就如罗伯特森所说是静态的吗？请同学们观看一小段视频。多媒体投放视频：变形虫运动，引导学生对“三层结构模型”提出疑问。学生活动：活动一：跟随老师的讲诉，思考并得出罗伯特森提出的三层结构模型：蛋白质—脂质—蛋白质。活动二：看完视频，学生提出质疑，进而指出是三层膜结构的不足。并由学生提出假说：膜是可以运动的。利用多媒体增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。让学生了解技术手段的进步对科学研究发展的推动作用；让学生尝试提出问题，从而加深学生对科学过程和方法的理解资料6、人鼠细胞融合实验那么，膜是不是真的可以运动呢？让我们来到1970年，两位科学家弗雷和埃迪登(Frye和Edidin)利用一项新的技术——免疫荧光技术，进行了人鼠细胞融合实验：用发绿色荧光的燃料标记小鼠细胞表面蛋白，用发红光的燃料标记人细胞表面的蛋白质分子，然后诱导两个细胞融合。请同学们通过动画了解实验过程及结果。问题：根据实验结果，你的结论是什么？学生回答，教师做出评价。学生活动：学生通过科学家的是哦眼，得出结论：细胞膜具有流动性。利用多媒体增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。资料7、冰冻蚀刻电子显微法同学们，通过实验我们知道了细胞膜具有流动性，从而找出了罗伯特森模型的不足之处，那么蛋白质到底是如何分布的呢？同学们请看大屏幕。又一项新的技术运用于生物膜的研究：冰冻蚀刻电子显微法。将生物膜的标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察到的蛋白质分布模型如下：提出问题：通过看图，请你说出蛋白质在磷脂双分子层中是如何分布的？同学们请看，每当科学研究中遇到难题的时候，都是科技的进步给科学家的研究带来了曙光，所以科技的进步对我们生物学的研究是非常重要的。学生活动：通过多媒体投放的资料及看图，学生思考并说出蛋白质在膜上面的分布特点：镶在、嵌入、贯穿磷脂双分子层。培养学生读图识图能力。进一步加深了解技术手段的进步对科学研究发展的推动作用；小结：1、构建知识网络2、构建细胞膜结构模型给大家几分钟的时间把前面的内容消化巩固一下。同时做一个小的总结。请同学们完成学案上的一个知识点的小结。让学生自主填写，然后呈现答案，生生评价同学们，让我们将时间定格在1970年，假如你是科学家，在获取了以上所有信息之后，你怎么构建生物膜的模型。利用提前准备好的材料，小组分工合作构建生物膜模型！找两个小组的同学展示自己小组制作出的生物膜模型，并对自己制作的模型做简单描述。学生活动1：在教师的引导下，学生总结在生物膜结构的探究历程中所得到的结论，形成知识体系。学生活动2：学生分组活动，利用老师提供的材料，构建细胞膜的结构模型。学生活动3：展示自己制作的模型。学生通过归纳、总结，主动获得结构模型的基本内容。锻炼学生的归纳总结能力；锻炼学生的动手能力及小组合作能力三、细胞膜的流动镶嵌模型（8min）教师引导学生阅读课本Ｐ６８页内容，掌握流动镶嵌模型的相关知识。引导学生归纳细胞膜流动镶嵌模型的基本内容并通过多媒体投放：同时阅读课本，找出细胞膜的另外一种成分：糖类，多媒体投放相关内容：学生活动：阅读课本Ｐ44-45页内容，完成学案知识点二的相关内容。阅读能力和信息提取能力

锻炼学生小组合作交流及语言表达能力。四、巩固练习教师引领学生做学案后面的巩固练习，检测学生对流动镶嵌模型基本内容的掌握情况。找一个学生展示自己的答案，而后再找一个学生改错。学生活动：做巩固练习，个别同学起来公布答案，其他同学补充并纠错。小组合作交流及语言表达能力。课堂小结在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到了那些启示？那些收获呢？学生起来交流。教师总结提升，给学生以情感教育。结束语：同学们，对知识的探索也是永无止境的。未来是属于你们的，这个世界也是你们的，希望在不久的将来，站在诺贝尔领奖台上的就是你。未来科学家们，今天的科幻之旅到此结束，再见！学生活动：学生从知识、情感等方面回答本节课的收获有哪些？锻炼学生的语言表达能力。板书设计学情分析学生在初中就已经了解了细胞的相关结构，上高一以后，通过前两章的学习，了解了细胞、知道了组成细胞的分子等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。同时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。效果分析本节课通过对学生在课堂上的表现，对其效果进行分析如下：1、课前认真备课，根据学生的具体情况设计有效的问题，通过有效问题激发学生的参与热情，培养学生的问题意识和探究能力。2、通过课内对学生的观察，这节课的教学效果明显，学习目标达成度高。学生是课堂的主体，通过学生表情的变化、思维的速度，回答问题、练习、动手操作的准确性等信息反馈，可获知教学信息的传输是否畅通，亦可看出新知识新技能的掌握情况。3、本节课大部分学生能够根据实验现象说出细胞膜功能的前两个，同时师生互动游戏拉近了老师与学生的距离，激发了学生的学习动力。而对科学史的学习让学生感受到了科学家研究过程的艰辛，同时也培养了学生科学思维、科学探究的学科素养。4、在教师的引导帮助下，全体学生的潜力得到很大限度的挖掘，学生人人学有所得。课堂教学中体现了师生平等、教学民主的思想，师生信息交流畅通，情感交流融洽，合作和谐，配合默契，教与学的气氛达到最优化，课堂教学效果达到最大化。教师教得轻松，学生学得愉快。5、从课堂状态来看，多数同学积极参与，回答问题积极主动，师生互动，生生合作，课堂气氛和谐活跃，学生学习积极性高。教师姿态端庄，态度亲和，使学生在一个愉快的环境中学习，使教学任务胜利完成。教材分析《细胞膜的结构与功能》是人教版新教材高中生物必修1《分子与细胞》第三章第一节的教学内容，本节主要包括了两大部分内容：一是细胞膜的功能，二是对科学家细胞膜膜结构的探索历程和流动镶嵌模型的基本内容。科学家对细胞膜结构的探索历程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，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。而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，这对于更好的学习下面的内容有很重要的联系。评测练习下图表示细胞某一部分的亚显微结构，请根据图回答下面的问题：（1）图示

的亚显微结构；（2）图中①、②、③、④表示的化学物质分别是

、

、

和

；（3）这种结构的主要特点是

；（4）②、③在①上的排布方式是

。（1）细胞膜（2）磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子多糖（3）具有一定的流动性（4）有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入或贯穿磷脂双分子层中课后反思《生物膜的流动镶嵌模型》是人教版必修一“分子与细胞”第4章第二节的内容，是在前面学习了有关细胞膜的组成成分与功能以及生物膜系统的基础上进行学习的。学生刚刚接触到模型建构这种方法，对如何构建模型没有感性上的认识，也无理性的认识，所以如何调动学生的积极性，充分参与到学习与认知的过程中来，是教师上这节课的重要目标。本节课重点介绍生物膜的流动镶嵌模型的探究历程，课后我对本节课的学习情况做了总结和反思。本节课的亮点如下：1、本节课对“生物膜的探究历程”的设计，采用“以问题为中心”的探究式教学模式，按照科学家对膜研究的实验时间的先后，以学生为中心，通过介绍科学家的实验，学生自主阅读课本或学案上面的相关资料，围绕能引发学生开展探究的问题展开教学。问题与问题之间的联系具有链接性、层次性和递进性，以问题为中心开展探究活动。如19世纪末欧文顿的实验，首先让学生自主阅读课本，后依次抛出问题串：欧文顿实验的现象？欧文顿提出的假说？欧文顿对膜成分的研究是通过推理分析还是对膜的提取和鉴定？并引出“提出假说”这一科学的研究方法，从而让学生对膜的成分这部分知识的掌握水到渠成。同时鼓励学生大胆的想象，从而为后面构建模型做准备！2、课堂教学兴趣化，营造愉悦的学习氛围。课堂上，合理利用现代教育技术的，如微视频、PPT课件、动画等，为生物教学插上了双翼，创造出一种轻松愉快的学习氛围，使教者乐教、学者乐学，让教与学两方在教学的双向活动中领略共同参与的愉快，从而达到提高课堂效率的目的。同时创设合理的学习情境，本节课在课堂初始对生物膜结构的探究历程提出“科幻之旅”的情境，带领学生回到研究的起点，在引导学生模仿科学家研究的思路，探究、发现、得出结论的同时，让学生初步学习到科学探究的方法，达到了掌握知识、培养能力、提高科学素养的目的。3、在“以学生为主体”的教学理念的指导下，充分发挥学生的主观能动性，引导学生思考和分析问题。这节课在探究完成“膜的主要成分是脂质和蛋白质，而脂质中最丰富的是磷脂”后，鼓励学生大胆的想象，利用小组活动探究“细胞膜上的磷脂是如何排布的”，让学生提出假说，然后引导