人教版生物必修一第3章第1节《细胞膜——系统的边界》教学设计

《细胞膜——系统的边界》教学设计
1.设计理念
本节课的教学活动的设计依据课标，重视培养学生的实验探究能力，提高学生科学素养，同时不断转变学生的学习方式，实现由教师的教向学生自主学的转变。本节课的知识点对学生的要求相对不高，但要使学生对细胞膜有个直观形象的了解却有一定的难度，所以课堂上安排体验制备细胞膜的实验使学生对细胞膜有个感性的认识。本节课教学流程分为三个层次进行：（一）实验探索
亲身感知：进行分组实验让学生自己动手制作临时装片观察不同状态的红细胞，体验获取细胞膜的方法，使学生对细胞膜有了直观形象的认识吸引学生的全身心投入，使其在体验中发展思维，提升能力。（二）理性探究
把握实质：在这个认知层次中教师为学生提供相关的资料及探究问题，让学生根据资料分析问题和解决问题，师生共同归纳细胞膜的成分和主要功能。（三）联系实际
学以致用：通过联系生活实际，考查学生对细胞膜功能的掌握情况，提高学生运用知识的能力，提高学生的学习热情。
2.教材分析
2.1.教材地位和作用：本节是人教版生物必修一第三章的第一节，前两章学习了细胞的定义以及组成细胞的分子，后面将要学习细胞的物质、能量以及生命历程，所以细胞的基本结构这章处于过渡的地位，在整个必修一起到承上启下的作用。细胞膜对于细胞这个生命系统具有十分重要的意义，在整章甚至整个高中生物学习过程中都占有重要地位，起铺垫性作用。学生主要掌握的知识点有：细胞膜的成分、功能、植物细胞细胞壁以及体验如何制备细胞膜。本节中细胞结构的教学，通过体验制备细胞膜的实验和一些资料，介绍了两方面的内容：（1）细胞膜的主要成分；（2）细胞膜的功能。通过本节的教学，学生对第一章中有关细胞的组成元素和化合物的认识的具体化，结构化，使学生对细胞的结构和功能的认识物质化，从而进入分子水平的学习。本节的实验是一个体验性的“制备实验”，可以让学生从实验中领会科学研究的思路和方法，培养学生的生物学研究能力，提高科学素养。
2.2教学目标
2.2.1知识目标
（1）能够解释选择哺乳动物成熟红细胞作为实验材料的原因；
（2）能够明确提取细胞膜采用的实验方法；
（3）能够通过对资料的分析推理得出细胞膜的主要成分；
（4）能够简述细胞膜作为系统的边界具有的功能。
2.2.2能力目标
（1）尝试从已有知识背景中找出“体验制备细胞膜”的实验材料和实验方法；
（2）通过体验制备细胞膜的方法的实验，提高动手操作能力，进一步熟练掌握使用显微镜的技能，提高实践动手探究的能力；
（3）通过对资料、图片的分析和推理，进一步提高提取信息的能力和推理能力。
2.2.3情感态度价值观
（1）体验制备细胞膜的方法和过程，体验自然科学基本的研究方法，逐步形成科学素养；
（2）认同细胞膜作为系统的边界的作用；
（3）通过对细胞膜成分与功能的资料分析探究的学习，初步养成探索科学的精神，进一步提高学习生物学的兴趣。
2.3教学重点和难点
教学重点
（1）体验利用哺乳动物成熟红细胞制备细胞膜的方法与过程；
（2）简述细胞膜的主要成分；
（3）理解细胞膜作为系统的边界具有的功能。
教学难点
（1）选择哺乳动物红细胞作为制备细胞膜的原因；
（2）理解细胞膜作为系统边界的作用。
3.学情分析及教学突破
3.1学情分析：高一年的学生活泼好动，思维活跃，上课充满热情、积极发言、善于表现自己，并且具有合作精神。经过了一段时间的高中学习，学生有一定的自学能力和方法，具有一定的分析材料和辨别重点难点的能力。在学习这节课之前，由于学习了第1章“使用高倍镜观察几种细胞”的实验和第2章组成细胞的分子的内容，学生已知道了组成细胞的物质种类，初步掌握了显微镜的使用；且在初中学习细胞的基本结构时，也对细胞膜已经有了初步了解。这些均为本节课的学习奠定了良好的基础。但是细胞是看不见摸不着的，关于细胞的内容学生常常感觉距离自己的生活很遥远，细胞膜的功能对于学生而言也是抽象的、不易理解的。
3.2突破策略：针对高一学生的特点以及本节课内容的实际情况，在教学方法上主要采用设疑——追问——引导等降低学习难度；在教学素材的准备上增加视频和生活中常见资料、图片，以及初中接触过的例子，以提高学习兴趣，使抽象知识具体化帮助学生理解掌握。
4.课前准备
4.1学生准备：课前复习第一、二章知识，回顾初中已学的动植物细胞的相关知识；预习本节内容，自学哺乳动物成熟红细胞的特点。
4.2教师准备：①家兔的新鲜红细胞稀释液（血液加适量的生理盐水），蒸馏水，滴管，吸水纸，载玻片，盖玻片，显微镜等
②制作教学课件
5.教学过程
教学环节
教师的组织和引导
学生活动
设计意图
新课导入一、细胞壁二、细胞膜的成分学生动手实验：体验制备细胞膜的方法实验小结进行知识小结三、细胞膜的功能设疑，过渡，引入细胞膜的其他功能课堂总结
章引入：翟中和的话：我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧。翟院士何出此言呢？今天开始我们就来学习第三章细胞的基本结构结构（板书），探个究竟。节引入：每一个系统都有一定的边界，而细胞是最基本的生命系统，它的边界是什么？（展示动植物细胞的模式图）引导学生观察图片思考并回答问题。细胞的边界是细胞膜。为什么细胞壁不是细胞的边界呢？一、细胞壁我们一起来回顾一下细胞壁的知识：植物细胞在细胞膜外还有一层细胞壁，它的化学成分是纤维素和果胶，细胞壁对植物细胞有支持和保护的作用。但是它对物质进出没有选择性，是全透的。这就是为什么细胞壁不能作为系统的边界的原因。要想真正观察细胞膜要用电子显微镜，但是在电子显微镜诞生之前，科学家已经能够确定细胞膜的存在了。播放视频，介绍1855年瑞典科学家奈利的实验。请大家认真观察，当微针刺向细胞时，它的表面发生了什么变化。我们可以看到，用微针触碰细胞时，细胞表面有弹性，甚至出现了凹陷。用微针插入细胞内，细胞表面有一层结构被刺穿；这表明细胞表面确实有一层结构，奈利把这层结构叫质膜，其实这就是我们说的细胞膜。后来科学家在电子显微镜的视野中确实看到了细胞膜（展示图片）。而细胞膜作为边界应该要具备什么样的功能呢？我们先来研究一下细胞膜的功能是由膜上哪些成分来完成的（板书）二、细胞膜的成分（一）细胞膜的提取——体验制备细胞膜的方法关于细胞膜的成分，科学家们也做了许多的研究，比如现在我们给大家呈现的两则资料（展示资料一和资料二）。请大家阅读资料，一起来分析一下细胞膜的可能成分。材料一:1895年美国生化学家欧文顿研究了各种卵细胞的透性，他发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜。后来，其他科学家发现细胞膜能够被溶解脂类物质的溶剂溶解。材料二：科学家对细胞膜化学成分进行深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解。（蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质）请根据以上资料思考细胞膜在组成上有何特点 在资料中依据什么关键信息得出的结论？如何证明呢？——直接提取并且进行化学分析。这样的实验如何进行？1.首先，我们应该确定合适的实验材料。对于一个实验来说，合适的实验材料是实验成功的关键。（课件展示几种细胞的图片，高等植物、高等动物、哺乳动物成熟红细胞、细菌）讨论：哪一种细胞比较适合提取细胞膜呢？请尝试说出原因？组织学生讨论、回答。我们选择什么样的材料进行实验才会使细胞膜制备起来更容易，而又不会跟其他的膜混在一起呢？（植物细胞最外层有细胞壁，不容易获取；动物细胞都有细胞膜，但我们第一章学过真核细胞的细胞核有核膜，还有些其他结构也有膜；细菌虽然没有其他的膜结构干扰，但是外面有细胞壁，也不容易获取细胞膜。）指导学生看课本41页“相关信息”：哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中，核逐渐退化，并从细胞中排出，为携带氧的血红蛋白，腾出空间。点评：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和叶绿体等众多的细胞器，也没有细胞壁。因此我们可以选择人血、兔血或者猪血等容易取得的材料来进行实验。今天我们的实验选用的血液是从兔子耳朵动脉上抽取的血液。2、选择合理的实验方法：我们要如何操作才能使细胞膜与细胞的其他成分分开呢？学生讨论方法。教师给予评价：从操作简便性考虑，使细胞中内容物流出的办法比较好。原理是什么呢？细胞内的物质具有一定的浓度，将细胞放入清水，水会不断进入细胞，细胞会膨胀，最终将细胞涨破，细胞内容物流出，从而得到细胞膜。为了让同学们有直观的体验，我们可以用光学显微镜来观察到这一变化。实际上提取细胞膜的实验不需要借助显微镜的。当我们获得细胞匀浆之后就要利用一定的办法把细胞膜分离出来而后做成分分析。如果把这个实验在试管中进行的话，你能够想办法获得较为纯净的细胞膜吗？提示：杯子的水里混入了一些沙子，如何把它们分离出来？细胞膜和细胞质中的其他结构密度不一样。可利用离心机采用一定转速离心的方法将细胞膜与其他物质分开。获得较纯净的细胞膜后，就可以分析细胞膜的成分了。
今天我们就来体验制备细胞膜的简单实验。介绍实验的材料用具。说明实验要求：同组两位同学分工：一位同学做用生理盐水稀释十倍的家兔血液的临时装片，观察红细胞的正常形态；另一位同学做用蒸馏水稀释的血液的临时装片，观察吸水涨破之后的红细胞的形态。幻灯片展示视野中看到的细胞图像，便于学生明确观察对象。教师指导学生实验并做适当点评。实验小结：正常的红细胞边缘是很清晰的，涨破后有什么区别？在视野中可以找到少数胀破的红细胞，它们已失去完整发亮的边缘，变成不规则。（二）细胞膜的成分这个实验只是观察到细胞膜的存在和破裂，并没有真正把细胞膜提取出来。展示表格资料：科学家将若干种动物细胞的细胞膜进一步提纯、分析，发现细胞膜的成分的相关数据。通过这些数据我们可以知道细胞膜的组成有什么特点？（细胞膜的组成成分有蛋白质、脂质和糖类，并且主要由蛋白质和脂质组成）科学家在各种膜的研究中还发现了一些现象，展示资料三、资料四。学生讨论分析得出结论：不同细胞的膜，所含成分相似种类不同，与其功能有关，且功能越复杂的细胞膜其蛋白质的种类和数量越多。这也体现了“蛋白质是生命活动的主要承担者”。三、细胞膜的功能讨论：作为细胞的边界，细胞膜应该有哪些重要的功能呢？1、细胞膜的出现使各种生物大分子集中到一个相对稳定的微环境中，把细胞与环境分隔开，使细胞成为一个相对独立的系统，并保证了细胞内部各种理化性质的相对稳定，这样，细胞的各项生命活动才能够正常进行。也正因为如此，在生命的起源过程中，科学家把“膜”的形成作为生命起源中至关重要的阶段，没有膜就没有生命。2、那么细胞膜具有的这个功能，是否就意味着细胞是一个封闭的系统能？我们来看看我们生活中遇到的这么一个现象：红苋菜，当我们在清水中清洗它的时候水是不会变红色的，但当我们把它煮熟了之后菜汤就变成了红色的。这与细胞膜的另一个功能——
细胞膜能控制物质进出细胞有关。（板书）虽然细胞膜使细胞成为一个相对独立的系统，但细胞并不是一个封闭的系统，它的生长、发育等各项生命活动，都需要与外界进行物质交换（出示图片）：有选择性的允许细胞需要的营养物质进入，而细胞不需要的物质，就不容易进入细胞，对细胞有害的物质也不容易进入细胞。细胞中的DNA等物质不能到细胞外，而细胞的代谢废物以及细胞的分泌物则可以到细胞外。这种功能只有活细胞的细胞膜才具有，细胞死亡，细胞膜的这种能力就丧失了。所以煮熟的红苋菜的细胞中的色素就能运出细胞。同学们能不能联系我们学过的知识举个例子，说明细胞膜的这个功能呢？科研上根据细胞膜的这个功能，来鉴别死细胞和活细胞，称为“染色排除法”（指导学生在课后拓展题中找出这个方法）。当然，这种控制作用是相对的。有些时候有害物质和病毒等也可能进入细胞，使生物体患病。对于细胞膜能控制物质进出细胞这一点功能，我们将在第四章会更详细的学习。3、生物在生活过程中不但要与外界进行物质交换，还需要不断接收环境的信息，并作出相应的反应。对于单细胞生物而言比较简单，但是多细胞生物体内，细胞都不是孤立存在的，它们如何能做到协调一致的应对外界变化呢？如白细胞吞噬细菌（播放视频），这就有赖于细胞间的信息交流。这些信息交流大多与细胞膜的结构和功能有关。请大家认真阅读书本42页的图3-2，思考这三种信息交流方式有什么区别。（板书）（1）问题：胰岛素是一种调节血糖浓度的蛋白质类激素，它是如何作用于相应的细胞的呢？放映细胞间进行信息传递的第一种类型，并播放相应FLASH，同步解说，介绍图中的重点要素：细胞分泌的激素、靶细胞、靶细胞膜上的受体。（2）呈现文字资料：海洋中只有同种生物的精子与卵细胞才能结合；蜜蜂帮助植物传粉时只有同种植物的花粉才萌发花粉管进行受精。引导：同种生物的精子和卵细胞能相互识别。展示细胞间信息的传递的第二种类型：相邻两个细胞的细胞膜的接触，信号分子与靶细胞上的受体识别并结合，如精子与卵细胞结合。（3）以上两种信息传递的类型都是依赖于靶细胞膜上的受体，而我们知道有的细胞膜外面还有细胞壁，如植物细胞。它们能按上述方式传递信息吗？（不行）那它们是如何进行信息传递的呢？我们来看第三种类型的信息交流类型：相邻两个细胞通过通道进入另一个细胞，如高等植物细胞的胞间连丝（展示图片）。通过今天这堂课的学习，我们明确了细胞膜的成分和功能，体验了细胞膜的制备过程，知道了细胞膜对细胞的重要意义。细胞膜的结构与功能是相适应的，细胞膜的成分如何构成相应的细胞膜呢？关于细胞膜的具体结构我们下一章会进一步学习。课堂巩固练习：有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比：窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱上的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方？课后练习：课本43页的基础题。
观察图片，回顾初中已学知识思考回答问题，学生有的答“细胞膜”有的答“细胞壁”。观看视频，了解科学家的实验，感受细胞膜的真实存在。分析资料，思考问题并回答（细胞膜上有脂质和蛋白质）分析讨论、回答学生讨论后确定：哺乳动物成熟的红细胞。原因是没有细胞壁，没有细胞核和众多的细胞器。学生讨论，得出几种分析细胞膜的方法。明确实验要求，动手实验回答问题
思考并尝试回答问题分析材料并回答问题讨论分析观看图片，联系已有知识认识细胞膜对生命起源的重要性联系生活实际联系生活和学过的知识尝试举例（比如把鲜花的花瓣泡在清水里一段时间，清水的颜色也不会发生改变等）观看视频阅读课本，认真识图，思考区别三种信息交流的区别结合动画理解知识阅读资料
章的引入回顾上章节知识引入本节学习用视频的方式介绍科学家进行显微探针的实验；一开拓学生的实验思路；二激发学生兴趣过渡到“细胞膜的成分”的学习提高学生分析问题获取信息的能力训练学生知识迁移和分析推理的能力。增强学生依据科学史料构建生物学知识的能力体会实验材料的正确选择对于科学研究的重要性。拓展知识，帮助学生理解为什么选择哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料。鼓励学生主动思考和大胆推测。联系生活经验，进行类比推理学生亲自动手实验，在做中学用事实说话，学生认同细胞膜的成分及特点通过资料的分析学生对膜成分有更全面的认识并认同蛋白质的重要性。由生活中的现象引出细胞膜的第2个功能控制物质进出这个功能联系初中知识，讲解控制物质进出的功能学以致用，及时巩固知识激发学生的学习兴趣，吸引学生注意力设疑，创设学生熟悉的情景，以动画的形式使抽象的知识形象化以学生熟悉的现象为载体引入对新知识的思考，帮助学生理解。由知识冲突引入，帮助学生进行比较、理解总结
6．板书设计
第3章
细胞的基本结构
第1节
细胞膜——系统的边界
一、细胞壁
二、细胞膜的成分
1、细胞膜的制备：实验——体验制备细胞膜的方法
①材料选择；
②实验原理；
③实验过程；
④实验现象
脂质
2、细胞膜的成分
蛋白质
糖类
三、细胞膜的功能
1、将细胞与外界环境分隔开
2、控制物质进出
3、进行细胞间的信息交流
①将细胞与外界环境分隔开
②控制物质进出细胞
③进行细胞间的信息交流
7．教学反思
本课亮点：本节课堂学生的教师的主导作用和学生的主体活动和谐统一，注重培养学生的能力、开发学生的智力，重难点明确并有所突破。课堂上有几个亮点具体陈述如下：1、在新课引入时采用了奈利微针实验的视频，激发了学生的学习兴趣，自然的引入新课的学习，同时也扩大了学生的视野；2、在知识点顺序的编排上把细胞壁的知识提前了，这个部分的知识学生初中已有基础，在对学生的回答做解释的同时又可以为后面的实验选材中排除植物细胞的原因，细胞膜功能中“胞间连丝”这个结构的出现等做铺垫；3、本节课的实验让学生亲自动手操作实验能够对细胞膜有直观形象的认识，体验科学探究的思路和方法，逐步提高科学素养；并且对该实验进行了改进：分别制作用生理盐水稀释十倍的家兔血液的临时装片，观察红细胞的正常形态；另一位同学做用蒸馏水稀释的血液的临时装片，观察吸水涨破之后的红细胞的形态；4、在进行“细胞膜的功能”这个知识点的教学时，过渡自然，环环相扣，并且结合了恰当的图片或实例或视频，突破难点，使抽象的知识形象化，学生接受起来比较容易。
进一步展望：1、本节课在学生动手实验“体验制备细胞膜的方法”这个环节，时间用了15分钟，根据学生的实验进度反馈来看，这个实验花10分钟就够了，节约出的5分钟可留给学生分析资料提取信息时更多的思考和讨论，还有课堂的练习反馈。