1、 第二节生物膜的流动镶嵌模型教学设计人教版普通高中课程标准实验教科书生物 1 必修分子与细胞第四章第二节“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、教材分析本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了两个思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，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
2、归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。此外，还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用该模型解释相应的生理现象。二、学情分析：高一学生的特点是抽象思维能力和综合思维能力较强，同时，对生物课程的学习，也有着浓厚的兴趣。他们在前面曾学过“细胞膜的成分和功能”的内容，但是对于“膜的结构”并未涉及。因此，教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展。三、教学目标1知识方面课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是“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
3、;二是简述生物膜的结构。因此本节在知识方面的教学目标可定为“简述生物膜的结构” 。2.能力方面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。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试提出问题做出假设” 。3.情感态度与价值观方面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
4、，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、教学重点和难点1.教学重点1） 科学家对生物膜结构的探索历程2） 流动镶嵌模型的基本内容。2.教学难点探讨建立生物膜模型的过程中，如何体现结构与功能相适应的观点。五、教具准备多媒体演示课件 六、教学过程1从细胞膜的功能入手，引发学生探究细胞膜结构的好奇心首先提出问题:在制作真核细胞三维结构模型的活动中，某小组同学分别用三种材料做细胞膜:塑料袋、普通布和弹力布。根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能?让学生讨论，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。引起学生的探究欲望后，如果
5、直接将细胞膜流动镶嵌模型的内容告诉学生，学生仍会感到枯燥无味，对这个模型也很难理解，这样又会走上死记硬背的老路。此时可以设计一系列问题，引导学生一步步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索历程，使学生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，并且加深对科学过程和方法的理解。2.从每个资料所提供的生理现象入手，体验科学家对生物膜化学组成成分的探索历程。一般说来，要研究某一物质或物体的分子结构首先要弄清其化学组成成分。此处可设疑:如果我们不知道细胞膜的化学组成成分，让你来设计实验探究，你最容易想到用什么方法?(多数学生会想到用化学分析的方法)。但是由于受到当
6、时科技条件的限制，科学家们只好从研究细胞膜的生理现象人手来探究其化学组成成分。资料 1：1895 年 E.Overton 用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取用 500 多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现:脂溶性分子易透过细胞膜;而非脂溶性分子则难以通过。说明:细胞膜中含有脂质成分(学生分析回答) 。资料 2：20 世纪初，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。说明:细胞膜上不但有脂质还有蛋白质存在( 学生分析回答) 。同时引导学生进一步思考:在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析?(此
7、外需补充说明:细胞膜主要有脂质和蛋白质组成，还含有少量的糖类等物质)3.以上述化学组成成分分析为基础，构建细胞膜分子结构模型细胞膜中的化学组成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。资料 3：1925 年，两位荷兰科学家 E.Goiter 和 F.Grendel 作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验:将抽提出的脂质在空气一水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的 2 倍。说明:细胞膜中的脂质必然排列为连续的两层(学生分析回答)。此处可以连续设疑，个个突破。例如:细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢?这与构成细胞膜
8、的脂质磷脂分子的结构密切相关。磷脂分子的结构特点: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。那么，细胞膜中的磷脂分子会排列为怎样连续的两层呢?是“头”相对“尾”朝外?“尾”相对“头朝外”?还是“头” “尾”相接?学生讨论得出只有“尾”相对“头”朝外，才符合细胞内外均为有水环境的事实。由此我们推断出细胞膜中磷脂分子的排列方式。资料 4：展示 20 世纪 50 年代电子显微镜诞生后拍摄的细胞膜结构的电镜照片。让学生根据电镜照片修正和完善自己提出的假说。然后指出:1959 年，J.D.Robertsen 根据电镜
9、下观察到的细胞膜暗一亮一暗的三层结构，提出单位膜结构模型。展示单位膜结构模型的主要内容，并引导学生分析该模型的局限性。此后指出，随着科学技术的进步，人们从新的实验现象人手对细胞膜的分子结构作出了新的判断。资料 5：展示 20 世纪 60 年代电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图。说明:蛋白质分子可以嵌人磷脂双分子层中，且蛋白质的分布是不均匀的(学生回答)。资料 6：展示 1970 年 LD.Frye 和 H.Edidin 的人鼠细胞融合实验。说明:细胞膜上的蛋白质分子能够运动(学生分析回答)。资料 7：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。说明:磷脂分子也可以运动(学生分析回答) 。此时可以进一步追
10、问:构成细胞膜的磷脂和蛋白质都是可以运动的，由此我们可以推出细胞的结构特点是什么?此处可动画模拟磷脂运动，模拟蛋白质运动，模拟细胞膜流动。根据上述研究成果，组织学生再次修正和完善自已提出的假说。然后指出:1972 年 S.J.Singer 和 G.Nicolson 提出流动镶嵌结构模型。展示流动镶嵌结构模型的主要内容。此处组织学生讨论:生物膜的流动镶嵌模型是否完美无缺?最终，组织学生归纳总结模型建构的基本方法。学生活动 教师的组织和引导 教学意图1.回忆上节课的探究活动，思考生物膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关？2.阅读教材正文第二、第三段，讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？3.
11、思考与讨论（1）4.继续阅读教材正文，讨论“单位膜模型”是怎样提出的。1.通过生物课的学习，我们早已有了“结构与功能相适应”的观点。2.主要是限于当时的条件。实验、推理想像 假说 进一步验证完善。3.“提出假说”的科学方法介绍。4.提出技术进步推动了假说发展。5.随着技术进步，假说不断引起对生物膜结构探讨的兴趣。2.开始学习模型建构的方法。3.假说是怎样提出的。4.了解技术进步对科学研究发展的作用。5.总结结构与功能相适应的观点。人类对自然的认识是永无止境的。5.阅读教材有关“对生物膜结构的探索历程”中余下的全部正文，完成思考与讨论（2） 。6.阅读有关流动镶嵌模型的正文。被修正和完善。突出模型建构方法：实验、推理想像提出假说进一步验证完善 不断发展。6.归纳流动镶嵌模型的基本内容。6.复习强化：流动镶嵌模型的基本内容。七、教学反思： 本节课教师要注重课程资源的选择、整合和优化。既要让学生感受细胞分裂过程的动态性和连续性，又要克服多媒体手段转瞬即逝的弊端。本节课通过探究学习、自主学习和合作学习，发挥了学生的主体作用,使学生感知知识的形成,领悟科学的研究方法模拟的方法,更有助于知识的建构，取得了很好的教学效果。这种亲身探究、生生互动的教学场景和开放式的教学模式、学习方式正是新一轮课程改革所倡导的。在探究学习和自主学习中，如何调动每一位同学的积极性，还有待于进一步完善。
