人教版生物必修一第四章第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、教材分析
《生物膜的流动镶嵌模型》是必修1《分子与细胞》第四章的重要内容之一，它在教材中起到承上启下的作用，它不但是对前面已学习的“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进一步的深化拓展，而且为掌握后面“物质跨膜运输的方式”知识奠定了基础。
生物膜流动镶嵌模型的构建过程凝聚了众多科学家的智慧，让学生从结构与功能相适应角度分析，沿着科学史的发展历程进行探索，应用模型建构的科学研究方法，以科学研究的身份逐步构建生物膜模型。这不仅可以使学生理解生物膜流动镶嵌模型的三维结构和特点，还可以帮助学生养成科学探索的精神，提高学生分析、推理和归纳等能力。
二、学情分析
1.学生已经学习了组成细胞的分子、细胞的基本结构，尤其是作为最基本生命系统的边界——细胞膜等知识，为本节知识的学习奠定了基础。
2.学生具备了一定的观察和认知能力，逻辑思维已初步形成，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，对探究的过程、方法及结论的形成缺乏理性思考，所以在教学过程中结合科学探索历程，引导学生提出假说、尝试构建生物膜模型，使抽象的结构直观形象化，这有助于学生形成科学的研究方法。
三、设计思路
本节从学生已有的知识和经验入手，激发学生的探究欲望。教材中“问题探讨”栏目列出了三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用哪种材料能更好体现细胞膜的功能。学生做过质壁分离和复原实验，懂得原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，知道细胞膜具有一定的弹性，只有弹力布能够满足要求。当然，学生学习了物质跨膜运输的其他实例的知识，明确细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，弹力布也无法满足这个要求，那么生物膜为什么具有这样的功能？它的结构怎样？激发了学生探究的欲望。
生物膜结构模型的构建是本节要突破的难点。教师以科学史为线索，让学生根据科学家的实验现象提出假说，自己构建磷脂分子在空气——水界面上的排列方式、磷脂分子在水中的排列方式、生物膜磷脂双分子层的排列方式、单位膜模型和流动镶嵌模型，这样学生不但形象、直观的了解了模型建构的过程，也体验了生物膜模型构建的科学研究方法和收获成功的喜悦。
四、教学目标
1.知识目标
（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
（2）举例说明生物膜的流动镶嵌模型的流动性特点。
2.能力目标
（1）通过以科学史为线索，学会分析实验现象、推测实验结论，提高分析问题、解决问题的能力和逻辑思维能力。
（2）通过尝试构建生物膜模型，学会应用“模型建构”的方法研究生物科学，提高动手操作能力。
3.情感与价值观目标
（1）认同在生物膜的研究过程自始至终贯穿着生物的结构与功能相适应的观点。
（2）认识技术的进步在科学研究中起到了关键性的推动作用，学会应用发展的眼观来看待科学，树立辨证的科学观。
（3）通过尝试提出假说、建构生物膜模型，体验科学的研究方法，品尝成功的喜悦。
五、教学重难点
1.教学重点
（1）科学家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。
（3）生物膜模型的建构方法。
2.教学难点
（1）生物膜模型的建构过程。
（2）生物膜的流动性特点。
六、教学策略
模型建构、制作模型、实验探究等学习方法。
七、教学用具
多媒体课件、实物展示仪等。
八、教学实施过程
教学内容
教师的组织和引导
学生活动
设计意图
情境导入
展示：1.我们做过植物细胞质壁分离和复原实验，该实验告诉我们生物膜具有哪些功能特点？2.假如给我们三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布，你选择哪一种材料？为什么？3.物质跨膜运输的其他实例又告诉我们生物膜还具有什么功能特点？弹力布能满足这项功能要求吗？教师作出肯定和鼓励。
学生思考、讨论，并回答：1.生物膜相当于一层半透膜，它具有一定的弹性。2.塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布缺乏弹性，只有弹力布能满足要求。3.生物膜是选择透过性膜，弹力布不具有选择透过性。
复习引入，提高学生知识迁移能力。激发学生的求知欲。让学生学会分析、比较。
介绍科学研究方法
讲述并提问：1.大家是依据生物膜的功能对生物膜材料进行选择，这体现了什么样的生物学思想？2.生物膜相当于一层半透膜，具有选择透过性功能是怎样得出的？小结：根据实验现象提出假说，这就是生物学研究上的常用的一种科学方法——假说法。这也是我们今天探究生物膜结构的一个重要方法，下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这个问题。
学生思考、讨论，并回答：1.体现了生物体结构与功能相适应的思想。2.根据植物细胞质壁分离复原实验和物质跨膜运输其他实例实验的现象推测得出。学生倾听、阅读。
学会应用生物体结构与功能相适应的观点来研究生物膜。对学生进行科学方法的教育
一、对生物膜
1.生物膜的组成成分
展示资料1：欧文顿的实验及相关的图片。问：假如你是科学家，根据实验你能提出什么假说？讲述并提问：已经推测出细胞膜是由脂质构成，还有必要对膜的成分进行
学生阅读、思考、讨论，尝试提出假说：细胞膜是由脂质构成。回答：有必要，使假说更有说服力。
学生学会提出假说，明确假说还需要实验验证。
结构的探索历程
提取、分离和鉴定吗？教师作出肯定，接着提问：为什么欧文顿不直接对细胞膜的成分进行提取、分离和鉴定？教师鼓励学生提出问题教师给予肯定并讲述：直到20世纪初，科学家才第一次分离出细胞膜，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。小结：假说是在实验与观察的基础上提出来，同时又需要实验进一步验证和完善。
学生查阅、讨论，并回答：当时的技术不能实现。学生尝试提出问题。学生倾听。
让学生明确技术进步对科学研究的重要推动作用。
模型构建1：磷脂分子在空气—水界面上的排列
展示资料2：荷兰科学家提取细胞膜并在空气——水界面上铺展的材料。问：当你做实验时发现单分子的脂质分子层面积正好是红细胞表面积的2倍时，你能做出什么假设？教师作出鼓励并讲述：磷脂是一种由甘油、脂肪酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的
。让学生构建磷脂分子在空气——水界面上的排列方式。展示：用实物展示仪展示学生构建的模型图，组织学生讨论哪种模型图更科学，教师参与评价。
学生阅读、思考、讨论，并提出假说：细胞膜中的脂质分子是两层排列。学生尝试构建磷脂分子在空气——水界面上的排列方式。学生讨论得出：因为磷脂分子的“头”部亲水，“尾”部疏水，所以在空气——水界面上的磷脂分子是“头”部向下与水面接触，“尾”部朝向空气一面。如图：
鼓励学生提出假说提高学生的分析、推理能力。学习模型建构
模型建构2：磷脂分子完全浸没在水中的排列方式。
问：若让磷脂分子全部浸没在水中，它们又是怎么排列的呢？请学生构建磷脂分子在水中的排列方式图。展示：展示学生构建的模型图，教师作出肯定。
学生思考、讨论，并提出假说：磷脂分子“头”部朝外与水接触，“尾”部朝内，形成球形。学生尝试构建模型图。
学会提出假说学习模型建构
模型建构3：磷脂双分子层的排列方式。
讲述：细胞膜中的磷脂分子是两层排列，这两层磷脂分子在细胞膜中又是怎样排列的呢？请提出假说。让学生根据自己提出的假说建构模型图。展示：展示学生构建的模型图，教师参与讨论。
学生思考、讨论，提出假说：细胞膜两面都处于水环境中，“头”部应该朝向膜外两侧与水接触，“尾”部朝向膜内侧。学生尝试构建模型图。
学习提出假说、建构模型，体验成功的喜悦。
模型构建4：单位膜模型
过度：蛋白质和磷脂的位置关系又如何呢？指导学生阅读罗伯特森的材料及细胞膜结构的电镜照片。接着提问：罗伯特森提出的假说是什么？课件展示：单位膜模型图。讲述：罗伯特森认为单位膜中的蛋白质是单层伸展的，而不是球形蛋白，生物膜是一种静态的统一结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。问：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？教师作适当补充，如变形虫的变形运动、精子与卵细胞的融合等。指导学生阅读教材“荧光标记的小鼠的细胞和人细胞融合实验”。问：该实验证明细胞膜的结构具有什么特点？教师鼓励学生提出问题。教师对学生提出的问题给予肯定。小结：单位膜模型把膜看成静止的是不合理的，生物膜模型还要进一步完善。
学生阅读、讨论。学生讨论，并回答：罗伯特森认为生物膜都是由蛋白质——脂质——蛋白质的三层结构构成，称之为单位膜。学生倾听、观察、思考、讨论，并回答。学生阅读、观察、思考、讨论，并回答：表明细胞膜具有流动性。学生尝试提出问题。
提高学生阅读、观察和归纳能力。学会与生活经验相联系学会提出问题
模型构建5：流动镶嵌模型
讲述：随着科学技术的发展，科学家发现膜蛋白并不全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中，而且具有流动性。让学生在单位膜的基础上进一步完善生物膜模型的建构。教师提示：参考流动镶嵌模型，可以先构建磷脂双分子层，再构建蛋白质的位置。展示：展示学生构建的生物膜模型。组织学生讨论。
学生倾听。学生尝试构建生物膜模型。学生观察、讨论，并提出自己的见解。
明确技术进步对科学研究起到的推动作用学会完善生物膜模型建构
二、流动镶嵌模型的基本内容
指导学生阅读教材“流动镶嵌模型的基本内容”，要求学生归纳出该模型的基本内容，教师给予适当的引导和必要的补充。小结：细胞膜的流动镶嵌模型能够很好的解释生物膜的不同功能，为大多数人所接受。当然，随着科学技术的进步，生物膜模型还会得到进一步的发展和完善。理解和掌握流动镶嵌模型的基本内容，这对于更好地理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。
学生讨论、归纳：①基本支架：磷脂双分子层。②蛋白质的位置：有的镶嵌在磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂分子层。③细胞膜的外层：有蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，它与细胞识别、细胞间的信息交流有关。④磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质也可以运动。
提高学生分析问题、解决问题的能力和获取信息的能力。能用发展的眼观看待科学
布置作业
利用生活上找得到的废弃物做一个细胞膜流动镶嵌模型
提高学生动手操作能力
九、板书设计
生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
1、膜的主要成分：脂质和蛋白质
2、模型建构
模型建构1：磷脂分子在空气——水界面上的排列
模型建构2：磷脂分子在水中的排列
模型建构3：磷脂双分子层的排列
模型建构4：单位膜模型
模型建构5：流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、基本支架：磷脂双分子层
2、蛋白质的位置：镶嵌、贯穿
3、细胞膜的外侧：糖蛋白
4、结构特性：具有一定的流动性
十、教学反思
本节课知识层面的要求并不高，因此课堂重点是要体现学生情感态度、价值观和科学探究方法。课堂设计运用了大量的实验和案例进行问题情境的设置，有效的激发了学生探究的欲望，本堂课没有采用直接介绍的方式，而是引导学生以一个研究者的身份，通过尝试构建生物膜模型，有效地促进了学生对知识的探究与掌握，较好地贯彻了以学生为主体的教学理念。当然，本节教学也存在不足，学生合作交流不够，留给学生思考的时间太少，学生自主提出的问题偏少，这些都要求老师多花时间进行教学研究。