人教版生物必修一第4章第2节《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计

《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计
一、教学内容分析
“生物膜的流动镶嵌模型”是《普通高中课程标准实验教科书》（人教版）《分子与细胞》第四章第二节内容，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史的认识，特别是这些内容中所体现的结构与功能相统一，技术手段的进步促进科学的发展的观点，对学生情感态度与价值领域的发展有重要价值。
二、学生学习情况分析
学生已学过“细胞膜--系统的边界”一节，已经知道细胞膜的成分和功能，为学习结构打下了基础。通过以往生物知识的总结，学生已有了“结构和功能相适应”及“技术的发展促进生物科学领域的发展”的观点。在之前的生物课中，多次利用到“论证式教学”模式，学生基本能知道该模式的几个环节，并能尝试着用这种模式分析问题。
三、设计思想
本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，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。
论证式教学模式实质上是将科学领域的论证引入课堂，使学生经历类似科学家的论证过程，理解科学概念和科学本质，并促进思维发展的探究式教学模式。这里需要强调的是，证据是论证式教学中重要的因素，学生必须以提供理由的方式来捍卫或反驳某个立场或观点；而论证所需的证据主要从实验等活动中取得，因此论证过程也同时有助于学生的知识学习和思维发展。
四、教学目标
1、知识与技能
（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；
（2）举例说明生物膜具有流动性的特点；
（3）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
（1）分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设 ；
（2）发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构 。
3、情感、态度和价值观
（1）树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点 ；
（2）认同严谨的推理和大胆想象能力在科学发展上的作用；
（3）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 。
五、教学重点和难点
1、教学重点
（1）对生物膜结构的探索历程。
（2）生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
2、教学难点
探讨建立生物模型的过程，如何体现结构与功能相适应的观点。
六、教学过程设计
1、论证式教学流程图
2、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设问题，导入新课
导入：从物质跨膜运输的实例可看出，生物膜对物质进出细胞具有选择性。为什么生物膜能够控制物质的进出呢？这与生物膜的结构有什么关系？今天带大家沿着前人的探索之路了解生物膜的结构组成。
[思考回答]
调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。
一、生物膜结构的探索历程
[展示资料1]
时间：19世纪末
1895年人物：欧文顿(E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。问题①：根据实验现象你能提出什么主张？问题②：什么论据可以支持你提出的主张？
[观察]
欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性实验。[思考回答]
提出主张和相关支持的论据。
通过以下模式得出膜的成分。资料
主张论据
[展示资料2]
时间：20世纪初实验：科学家第一次将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①：根据实验现象你能提出什么主张？
[观察]
科学家第一次将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。[思考回答]
提出主张。
科学的探索要具备严密的思维。
[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？其中涉及细胞膜中磷脂的排列方式和蛋白质的排列方式。[展示资料3]
时间：1925年人物：荷兰科学家Gorter和Grendel实验：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。小组讨论以下问题：问题①：根据实验现象你能提出什么主张？问题②：为什么脂质分子必然为两层呢？（论据）
[介绍]磷脂分子亲水的头部和疏水的尾部。问题③：为什么磷脂分子在空气－水界面上铺展成单分子层？问题④：细胞膜内外都是水环境，磷脂分子可能形成什么样的结构呢？
[阅读]两位荷兰科学家的实验。[思考回答]
提出主张和相关支持的论据。小组讨论，代表上台展示磷脂分子铺展在空气－水界面上，其它小组质疑并修正。小组合作完成磷脂双分子层的模型，并展示说明。
培养学生大胆想象和质疑的能力。
[过渡]解决了脂质间的排列方式后，我们再来看看脂质和蛋白质间是什么关系？[展示资料4]
时间：1959年人物：罗伯特森实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗－亮－暗的三层结构，大胆的提出生物膜都由蛋白质－脂质－蛋白质构成的静态统一结构。[要点]1、蛋白质在膜中分布的对称性。2、静态模型。问题①：你同意蛋白质－脂质－蛋白质构成的静态结构模型吗 如不同意，请举出例子反驳。问题②：这种生物膜是静态的观点不能解释哪些生命现象？播放视频：变形虫摄食。
[小组讨论回答]
回答并提出质疑，通过实例进行反驳。观看视频资料。代表总结并结合视频内容提出新的主张。
通过以下模式得出生物膜的动态结构。资料
主张反驳举例说明生物膜具有流动性的特点。培养学生对信息处理和整合的能力。
[展示资料6]
时间：1970年人物：费雷和埃迪登等实验：将人细胞和鼠细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合问题①：实验现象是什么？问题②：根据实验现象你能提出什么主张？
[思考回答]
回答实验现象并提出主张。
认识到技术的发展在科学研究中的作用。
[过渡]随着科学技术的进步，人们从新的实验现象对细胞膜的分子结构作出了新的判断。[展示资料5]
实验：冰冻蚀刻电子显微法－标本用干冰等冰冻，后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。问题①：根据实验结果说说蛋白质的分布情况？
[思考回答]
代表回答，其它同学补充。
二、生物膜的流动镶嵌模型
[过渡]根据前人的研究，你能描绘出生物膜模型的特点吗？提示：①生物膜的组成成分②生物膜的基本支架③蛋白质分子存在形态④细胞膜的结构特点[介绍]这就是1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型。
[思考回答]
根据提示的问题，学生阐明自己的观点。阅读：流动镶嵌模型的基本内容
根据前人的研究，归纳总结。发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构 。
[设疑]生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？总结：人类对自然界的认知永无止境，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美地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型的。
课后思考，收集资料，尝试解答问题。
人类对自然的认识是永无止境的。
三、课堂反馈
练习
回答略
知识巩固
四、本节聚焦
1、生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？2、通过分析科学家建立生物膜模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？
五、作业布置
导学案第4章第2节内容
七、教学小结与反思
本节教案教学设计的创新点在于：利用“论证式教学”模式，学生根据教师引出的资料或提出的问题得出一定的主张，并寻找相关的证据来捍卫或反驳该主张或观点，促进思维的共享与交锋，最终达成可接受的结论。
教案中设置的思辨内容，大部分来源于课堂教学，具有较好的代表性，能够拓展思路，锻炼学生的综合分析和推理表达等能力。
附录：板书设计
第4章　细胞的物质输入和输出
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
一、生物膜结构的探索历程
主张1、膜由脂质组成←论据1：相似相溶原理；论据2：膜的化学成分分析。
主张2、脂质和蛋白质
主张3、脂质分子排列连续两层←论据：磷脂分子的结构决定的
主张4、蛋白质－脂质－蛋白质的静态结构→反驳1：静态结构；反驳2：蛋白质对称分布
主张5、细胞膜具有流动性
二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容
1、基本支架
2、组成成分
3、蛋白质存在形式
4、结构特点
空气
水
水