生物膜的流动镶嵌模型教学设计、反思

【内容和地位】

1.人教版必修1第4章共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。第1节主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为什么具有选择透过性？这与膜结构有关，膜结构又是解释物质跨膜运输的方式的基础。这3节内容的内在联系是：功能—结构—功能。由此可见，本节内容在第4章中起着承上启下的作用，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。 

2. 本节主要包括了两大部分内容：

①.科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。

②.细胞膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。 

【教学目标】 

1．知识与技能 :

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。 

②举例说明生物膜具有流动性特点。 

③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。 

2．过程与方法: 

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。 

②发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。 

3．情感态度与价值观 :

①生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。 

②正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

③正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。 

【教学重点】流动镶嵌模型的基本内容。 

【教学难点】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。 

【教具准备】1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件 

2、自制磷脂分子、蛋白质分子模型

【课时安排】1课时 

【教学设计思路】

1.调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。 

学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。关于这个问题，学生已有的知识是：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界；细胞膜能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。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，其中塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足上述三项功能的要求。通过这个问题的讨论，学生就会认识到建立细胞膜的结构模型，必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。当然，细胞膜不可能是由弹力布构成的。细胞膜到底具有怎样的结构，才能使它具有上述功能呢？ 

2 本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，评价他们的贡献；要能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。 

3 生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，教师自制了磷脂分子和蛋白质分子的模型，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。 

4 细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学。 

【教学流程 】

设问引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容” 

【教学实施程序】

学生活动	教师的组织和引导	教学意图
1.回忆细胞膜的功能有哪些？上节课的探究实验说明细胞膜的什么功能？细胞膜具有弹性吗？细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关？细胞膜结构是怎样的呢？	大屏幕演示：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）	创设情境，激趣导入
2.阅读资料探究，小组讨论合作学习 （1）从生理功能入手的科学探究 实验一：1895年E.Overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取 用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。 问题①：你能推测出什么结论？ 问题②：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？ 问题③：在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？ 实验二：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。 问题①：你能推测出什么结论？ 问题②：在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析？ 实验三：1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：将抽提出的脂质在空气—水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。 问题①：你能推测出什么结论？ 问题②：细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？细胞膜中的磷脂分子会排列成怎样两层呢？画出来进行比较哪种情况膜稳定性强？ 小结与思考： 讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？ 脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？蛋白质位于脂双层的什么位置？	多媒体课件演示相关内容       学生小组讨论后，推选代表发言   学生评价、教师评价      “提出假说”的科学方法介绍。 主要是限于当时的条件。实验、推理想象—假说—进一步验证完善。	开始学习模型建构的方法。                 假说是怎样提出的。
（2）单位膜模型的提出  实验四：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型。  问题①：单位膜结构的主要内容是什么？ 问题②：单位膜结构有什么缺陷？ 问题③：有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？	展示20世纪50年代电子显微镜诞生后拍摄的细胞膜结构的电镜照片 洋葱表皮细胞渗透作用失水图片  人的红细胞渗透作用吸水涨破的图片  胞吞胞吐的图片 引导学生观察后思考	了解技术进步对科学研究发展的作用
（3）新技术带来新模型  实验五：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。 问题：①该实验表明什么？ ②根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。 实验六：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。  问题：说明什么？  实验七：展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图 问题：①细胞膜的组成成分？ ②细胞膜的基本支架？ ③蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？ ④细胞膜的结构特点和功能特点？	探究思路引导  细胞膜具有流动性，必然体现在膜的形状变化或其上分子的运动。如①白细胞吞噬细菌的过程；②变形虫的伪足运动现象；③受精时细胞的融合过程；④动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程； 提出技术进步推动了假说发展着技术进步，假说不断被修正和完善。突出模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展。	了解技术进步对科学研究发展的作用
小结： ①19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由___________组成的。 ②20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由___________和__________组成。  ③1925年，荷兰科学家得出：脂质分子是        层分布的； ④1959年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由           三层结构组成； ⑤1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有     性；  ⑥1972年桑格和尼克森提出⑥1972年，桑格和尼克森提出了          模型.模型。  思考： ①生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ ②纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？  ③分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？	①生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺  ②实验技术的进步所起到关键性的推动作用  ③在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、再认识，使人类一步步接近生物膜的真相	总结结构与功能相适应的观点；人类对自然的认识是永无止境的
3.阅读有关生物膜流动镶嵌模型的正文，填写  ①组成成分：磷脂、蛋白质、糖类  ②基本支架：磷脂双分子层  ③蛋白质分布：覆盖、镶嵌、贯穿  ④结构特点：具有一定的流动性  ⑤功能特点：选择透过性   4．画细胞膜结构的简图，并注明主要分子的名称   5．利用废旧物制作生物膜模型，交流 6．课后延伸：利用互联网搜索科学家对生物膜研究的最新进展资料，并通过自己的加工将资料整理出来，拿到班上相互交流	动画演示生物膜的流动镶嵌模型       个别学生板演，师生评价      指导，展示优秀模型，总结归纳流动镶嵌模型的基本内容。	强化流动镶嵌模型的基本内容。

 

【课堂小结 】

我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家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，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法的理解。另一方面我们也重点学习了生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。 

【教学反思】

1．以活动促发展，促进学生知识建构。本节既有资料探究，小组讨论学习的活动，也有通过多媒体课件、学生画图、模型制作等手段，让学生动脑、动口、动眼、动手，学生学习方式多样，落实新课程标准倡导自主、探究、合作学习的要求，有效实现三维目标，学生学得既灵活又实在。

2.保护学生的自尊心，培育学生创造的激情。教师必须设置好探究历程的梯度（如，补充磷脂分子结构与特性的知识），并且不能超出学生当前的认知结构和认知水平，并适时、恰当地给学生创新提供帮助，使其能享受成功喜悦，激发并能维持学生的创造热情。

3．尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。本节教学设计上主要突出科学史教育，经过教师精心设计，将各位科学家实验的资料，再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，仿佛自己就是科学家在进行研究，从中学习模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展；正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用；总结科学发现的一般规律。