科学前沿 组装细胞名师教学设计

生物膜的流动镶嵌

一、教学目标

1、知识目标

①简述细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容；

②举例说明生物膜具有的流动性的特点；

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、能力目标

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、情感目标

①使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点；

②培养学生严谨的推理和大胆想象能力；

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。

二、教学设计

1、探究模式：以问题为主线，学生围绕问题分组活动，主动构建新知识，一方面使知识由外向内转移和传递，知识不断丰富；另一方面学生在自主建构知识的过程中能力不断地发展和提高。

2、直观教学法：精心设计多媒体课件，化静为动，化抽象为具体。增强了教学内容的启发性、趣味性、直观性，使学生能更好地从感性认识上升为理性认识。

三、学情分析

本部分内容过于微观、抽象，教材对该知识的概括性高，但内容相对枯燥，巩固度与对比度欠佳。高一学生尚无相应的基础知识和感性认识作为铺垫，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，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。

为使教材的知识结构更好地转化为学生良好的认知结构，提高学生对新知的需要度，必须让学生首先建立起“结构与功能相适应”这一最基本的生物学观点，因此很有必要挖掘本知识所蕴含较丰富的科学史材料，并利用这些材料还能较好地对学生进行科学方法教育，使学生初步学习科学实验研究的思路及方法。

四、重点难点

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学说的基本内容。

难点：

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

五、教学活动

活动1【导入】情景导入

导入新课

教学程序

是谁，屏蔽了原始海洋的动荡？

是谁，为我日夜驻守边防？

是谁，为我传信保安康？

没有你，我——一个小小的细胞，会是何等模样？

这里的“谁”指的是？

学生活动

回顾细胞膜是系统的边界

设计意图

用诗歌回顾细胞膜的功能，并明确地提示学生思维活动的方向，在生动活泼的讨论和思索中，让学生参与教学过程。

活动2【活动】预习检测

预习检测

教学程序

学生活动

设计意图

1、细胞膜的主要成分有哪些？

2、细胞膜的基本骨架是？

3、课本P65[问题探讨] ：在制作真核细胞三维结构模型的活动中，选用塑料袋、普通布和弹力布三种材料做细胞膜，哪种材料更适于体现细胞膜的功能？请讨论并说明理由

图示：正常的洋葱表皮细胞与渗透作用失水后的图像（前后自身对照）

教师评价：这几种材料中弹力布较为理想，当它特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。今天就让我们沿着科学家的脚步看看科学家是怎样一步步的揭开膜结构的神秘面纱的! 展示：细胞膜电镜照片

可别小看了约8nm厚的细胞膜，就在这面积为1平方微米的微小范围内就诞生了两位诺贝尔奖的获得者。迄今为止，还没有一个中国人在生理学、医学上获得诺贝尔奖，所以提出期望。

人们对细胞膜结构的孜孜以求地探索，历经了一百多年时间，走过了一条曲折的道路，直到现在仍有许多科学家在继续深入研究。我想让大家穿过时空隧道，回到一百多年前，让我们一起重温这段历史，站在巨人的肩膀上才能看得更高做得更好。假想一下：如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的结构？

讨论：三种材料的特性，塑料袋不具有通透性，普通布虽具有一定的通透性但是不具有弹性，而弹力布不仅具有一定的弹性，还具有一定的通透性。

以问题为载体，激发学生探究是问题探究教学的核心

探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史加深了对科学过程和方法的理解。

让学生对科学过程和本质的理解有所启发。激发学生热爱生物科学及为国争光的志气等。

活动3【活动】新知探究

一、对细胞膜结构的探索历程

教学程序

动画资料①1859年，E.Oerton实验

置疑：从欧文顿实验能的出什么推论？

图片资料②20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是磷脂和蛋白质。

置疑：你认为，以上事实说明细胞膜的组成成分中应有什么物质？

置疑：在得出结论之后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

置疑：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

置疑：这说明什么问题呢？

过渡：这些物质如何构成细胞膜的呢？首先我们来了解磷脂分子的排布情况

介绍磷脂分子的结构特点

探究活动1：磷脂分子在水和空气的界面是怎么样排

学生活动

结论：细胞膜的组分中有脂类物质。

学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。

学生：当时的技术不能实现。

学生：这说明技术对科学研究的重要作用。

利用磷脂分子模型和托

设计意图

通过对探究式问题的分析、研究、探索、总结，最后获得相关知识，把学生的活动渗透到教学的各个环节中去，在此基础上提出新的未知。

通过学生讨论和教师点拨，使学生明白科学、技术、社会发展之间的关系。

由小组成员共同完成一个研究课题。在探究过程

布的？

探究活动2：根据细胞的内外环境，磷脂分子在细胞膜上应该怎样排布？

教师进行评价并图片展示磷脂单分子层在水—空气界面的排布情况以及磷脂双分子层在细胞膜上的排布情况。

置疑：我们的推测对吗？

资料③1925年荷兰Gorter和

Grendel 的实验

置疑：从上资料，可以得出什么结论？

过渡：蛋白质在细胞膜上又是怎么排布的呢？

请大胆推测

图片资料④1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）利用超薄切片技术的在电镜下观察到的细胞膜，从图中我们可以发现，蛋白质和脂质是如何排列的？

罗伯特森假说：生物膜是由蛋白质—磷脂—蛋白质的三层结构构成，生物膜的结构是静止的、不变的

设问：蛋白质全都是排布在磷脂双分子层外侧吗？

介绍冰冻蚀刻技术，并图片展示20世纪60年代，生物膜的冰冻蚀刻模式图

对吗？

动画资料⑤【变形虫的分裂】

动画资料⑥【白细胞吞噬病原体】

仅仅是这2个例子还不具备很强的说服力，后来科学家相继做了相关实验。

动画资料⑦1970年Larry Frye等，人—鼠细胞杂交实验。

置疑：从这个实验我们可得出什么结论呢？

置疑：根据细胞膜上磷脂分子与蛋白质分子的相对位置，思考磷脂分子能运动吗？

图片资料【磷脂分子的旋转、互换等运动】

二、流动镶嵌模型的基本内容

动画资料：膜的流动镶嵌模型

置疑：请你谈谈流动镶嵌模型的基本内容是什么？生物膜在结构上有什么样的特点？

分组活动：绘制生物膜的概念图

（参照学案或小组创新）

盘分组进行探究1、2。中，小组成员既有分工，又有合作。学生积极主动地分析、处理信息，并在活动中学会与人交流、合作共同完成学习任务。教师鼓励学生不拘形式的以多样化的方式展示自己的学习成果，相互评

由各探究小组代表展示结果，并说明理由。

结论：磷脂分子在膜上成双层排布。

推测：蛋白质可能在磷有3种可能。

图片展示磷脂单分子层在水—空气界面的排布情况。

/ 脂双分子层外、中、内，判。

电子束照射大分子（蛋白质）物质散射度高形形成亮层，细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构。

结论：膜蛋白并不是全是平铺在脂质表面，有通过资料的分析，以问题为主线，

引导学作探究，丰富了学生的知识，培养学生自主建构知识的能力。

成暗层，小分子（脂质）生进行知识的总结和合的蛋白质是镶嵌在脂质

置（镶、嵌、贯穿）

通过视频的观察使学生

得出结论：细胞膜不是静态。

结论：细胞膜上的蛋白质能运动。

小组代表发言简述流动镶嵌模型的基本内容，并展示生物膜的概念图。

通过感知获得清晰的表象，并通过自主寻求答案，加深对知识的理解

。

多媒体资料的运用使学生仿佛亲临微观世界,真正理解和掌握了细胞膜的结构特点。

设问：罗伯特森认为细胞膜的结构是静止的、不变的。双分子层中的。三种位

活动4【讲授】拓展延伸

拓展延伸

教学程序

置疑：的化学成分除了磷脂分子和蛋白质以外还有其他成分吗？

图片资料：精子与卵细胞的识别，讲解糖被的概念和功能

。

问题：在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示？

总结：科学家认识细胞膜的结构，早期多依靠科学推理后来通过直接观察，逻辑推理和实验观察是科学发展的两个车轮，在观察能力不足时，逻辑推理予以弥补，帮助人们洞察世界。

视频资料：《在细胞膜上旅行》

学生活动

勾画糖被概念和功能

自由发言：科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和再通过实验进一步验证假说。

人类对自然界的认识永

设计意图

明白科学的探索过程是个开拓、继承、修正和发展的过程，而且我们应用哲学上发展的观点看待科学问题。

激发了学生更为强烈的探索欲望，置疑将学生的认识从已知推向无知，激发他们的求知欲。培养学生遇到问题积极思考寻求解决之道。

大胆的想象，提出假说，

置疑：生物膜的流动镶嵌模型已经完美无缺了吗

？

无止境，随着实验技术置疑：水和脂质是不亲和的，根据水的脂溶性推算，的不断创新和改进，对水分子应该很难通过细胞膜，但事实上水分子却能通过细胞膜快速扩散。本着结构适应功能的思想，这又该如何解释呢？请自主预习课本第70—74页或许可以获得答案。引起学生自主预习和课外阅读、一探究竟的兴趣。

膜的认识将更加细致入微，流动镶嵌模型将不断完善和发展。

活动5【讲授】课堂小结

课堂小节

板书设计：

生物膜的流动镶嵌模型

细胞膜成分

磷脂

蛋白质

相对位置

功能

糖类

板书提纲挈领，一目了然，利于学生记忆。

细胞膜结构特点：具有一定的流动性。

活动6【测试】课堂测试

见学案测试题