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《细胞膜——系统的边界》教学设计

教材分析

《细胞膜——系统的边界》是高中生物人教版《分子与细胞》必修模块中第3章第1节的内容,课程标准中与细胞膜有关的要求是“简述细胞膜系统的结构和功能”,属于了解水平。本节通过制备细胞膜的实验及相关的资料,介绍细胞膜成分和功能,对于第1章中有关细胞的元素和化合物的功能认识具有具体化、结构化的作用,使学生对细胞的结构和功能的认识物质化。同时也为学习第4章“细胞的物质输入与输出”奠定了基础,具有承上启下的作用。

教学目标

通过对制备细胞膜的选材、方法、步骤等的学习，掌握相关知识并复习和掌握临时装片的制作和显微镜的操作；

通过学习体验制备细胞膜的方法，进而了解“细胞膜的组成成分与功能”。

通过参与问题的探讨和对有关资料的分析，来认同细胞膜作为细胞生命系统边界的作用及其重要意义，体会生命的精致与完美。

教学重点难点

细胞膜组成成分与其功能的相适应特点是理解细胞膜作为系统的边界的基础,因此本节的教学重点确定为：(1)细胞膜的成分与功能；(2)体会细胞膜作为细胞生命系统边界的重要意义。为后面把细胞作为一个活系统来研究做了一个起点示范,是一个重要却相对难理解的知识点。要让学生从实验中体会科学探究的思路和方法,培养进行生物学研究的能力,需要考虑学生在实验中可能遇到的困难,因此教学难点为:(1)用哺乳动物的红细胞制备细胞膜的方法;(2)细胞膜对于细胞这个生命系统的重要意义。

教学方法与手段

主要通过多媒体PPT进行教学，采用问题法引导学生进行思考，同时适当结合视频、动画、图片等进行直观教学，让学生对细胞膜这个看不见摸不到的系统的边界形成直观感受。

教学过程

导入

师：经过前面的学习，我们了解了组成细胞的化合物，比如蛋白质、核酸，这些化合物不能独立的表现出生命活动，必须有机地结合在细胞这一最基本的生命系统中，形成一定的细胞结构才能体现出生命现象。这节课我们就进入第三章细胞的结构的学习。

师：PPT展示国家地图，从地图上看我们国家像一个什么？

生：金鸡。

师：是什么把我们国家勾勒成一个金鸡的形状的？

生：边界（或答：国界）

师：边界是把事物分隔开的实际或虚拟的界限，我们国家的边界是虚拟的界限还是实际的？

生：虚拟的（也有的答“实际的”，这时教师可以根据回答情况简要教学生分清虚拟和实际）

师：那么细胞这个小小的生命系统，它是否有边界？是虚拟的还是实际的？

生：实际的（或答：虚拟的，或不确定）

师：怎么证明你的猜测？

师：提示：想要证明一个事物是否存在实际的边界，要能够触摸得到，或者它要能够阻挡一些物质的通行。那么我们来看一下科学家是怎么证明细胞存在着实际的边界的。科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能逸出细胞。

师：伊红为什么不会逸出细胞？

生：因为有细胞膜

师：细胞膜围成的边界，使细胞形成一个相对独立而封闭的系统。这节课我们就一起来学习细胞膜——系统的边界。

（板书：第1节

细胞膜——系统的边界）

（PPT展示本节重点）

师：这是这们这节课的学习要点，想要研究细胞膜，先要获取细胞膜，怎么获取呢？获取之后就要研究它的成分，然后进一步了解细胞膜的功能，那么细胞膜的成分和功能是怎样的？这是我们这节课主要学习的内容

一、制备细胞膜的方法

学生活动：学生根据教师的问题引导自学课本相关内容。

（板书：一、制备细胞膜的方法1、选材2、方法3、步骤。）

师：要获取细胞膜，第一个问题就是从什么细胞中获取？这里有蓝藻细胞、酵母菌细胞，口腔上皮细胞、叶肉细胞、哺乳动物成熟的红细胞都是比较容易获得的细胞，选择哪一类细胞作为实验材料？

生：哺乳动物成熟的红细胞

师：为什么呢？

生：没有细胞核等膜结构，容易获得等

（教师帮助归纳：没有细胞核和其它众多的细胞器，可以避免细胞膜与核膜、细胞器膜等膜结构混在一起。另外，红细胞数量大，材料易得。）

师：原核细胞也没有细胞核及众多细胞器，为什么不用原核细胞作为实验材料？

生：有的不知道，有的答“因为原核细胞有细胞壁”

师：原核细胞有细胞壁，获取细胞膜之前还要先除去细胞壁。

师：鸡的血红细胞可否作为制备细胞膜的材料，为什么？

生：鸡不是哺乳动物，它的血红细胞有细胞核和众多的细胞器。

师：非常好，那么对于实验的选材的问题我们讨论到这里。

师：接着下一个问题，用什么方法来获取细胞膜？

生：红细胞吸水涨破。

师：（PPT展示图片）这是正常形态下的红细胞，呈双面凹陷的圆饼状，当红细胞处于清水环境中，细胞内液体浓度大于细胞外液体浓度，细胞吸水，当吸水过多，细胞就会膨胀直到细胞膜破裂，如果是植物细胞或者原核细胞，因为有细胞壁的保护，细胞吸水不会涨破，不易获得细胞膜，这也是我们不选择植物细胞和原核细胞进行实验的原因之一。

师：接下来是制备细胞膜的步骤，

（如时间充足，可给学生观察实验视频，时间不充足可在自习课给学生播放）

教师PPT讲解实验步骤

师：如果上述实验在试管中进行，细胞破裂后，还需用什么方法才能获得较纯的细胞膜？离心法。

师：经过离心后，质量比较大的细胞膜沉积在离心管底部，质量比较小的细胞质中的物质留在上清液中，只要把上清液和沉淀物分开，就能够把细胞膜和细胞内容物分开了。

二、细胞膜的成分

师：得到比较纯净的细胞膜之后，就可以通过一系列的方法研究细胞膜的化学组成了。

（板书：二、细胞膜的成分）

师：下面我们一起来看两个资料。

（PPT展示资料，资料分析一：1859年，欧文顿（E.Oerton）选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。思考：你从以上实验中能得出什么结论？）

生：细胞膜的组成成分中含有脂质

（资料分析二：科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，细胞膜会被蛋白酶分解

思考：你从以上实验中能得出什么结论？）

生：细胞膜的成分中还有蛋白质

师：从以上两个资料我们可以总结得到细胞膜的成分有脂质和蛋白质，另外，经过科学家的深入研究发现细胞膜还含有少量糖类。脂质主要是磷脂，动物细胞膜还含有胆固醇。不同细胞膜上蛋白质种类和数量不同，功能越复杂的细胞膜含蛋白质种类和数量越多。糖类一般和脂质和蛋白质结合在一起，有糖脂和糖蛋白。

教师简单介绍细胞膜的结构模式图，为第四节膜结构的学习做铺垫。

师：细胞膜的成分也不是一成不变的，细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，有的产生甲胎蛋白（AFP）、癌胚抗原（CEA）等物质。

三、细胞膜的功能

师：像这样膜成分的改变，会导致膜功能的变化，那么细胞膜具有什么功能呢？

（板书：三、细胞膜的功能）

刚才课前同学们通过自学了解了细胞膜的功能，那么请同学们看PPT上的这首诗，你们能说出这些诗句分别对应的细胞膜的哪个功能吗？

生：举手发言，回答。

（讲到“将细胞与外界环境分隔开”，展示原始海洋图，使学生直观感受细胞膜的出现的重大意义；讲到“控制物质进出细胞”，展示物质进出细胞模拟动画，讲解细胞膜是选择透过性膜；讲到“进行细胞间的信息交流”，举例说明内分泌细胞和靶细胞间的间接交流，相邻细胞间的信息直接交流，如精卵结合，胞间连丝）

四、课堂小结

通过板书学生一起归纳总结，学生试图画出本节课的思维导图

本课延伸：如果只有植物细胞作为实验材料，首先应考虑什么？实验第一步应怎么处理？

（拓展学习植物细胞壁的成分和功能）

五、课堂练习

板书设计

第一节

细胞膜——系统的边界

一、制备细胞膜的方法

1、选材

哺乳动物成熟的红细胞

2、方法

吸水涨破

3、步骤

二、细胞膜的成分

脂质、蛋白质、少量糖类

三、细胞膜的功能

将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流