高中生物-第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型教學設計學情分析教材分析課后反思

教學設計教師：同學們，通過對細胞結構的學習，我們想制作細胞的三維結構模型，在選擇細胞膜的材料時我們遇到了難題，塑料袋、普通布和彈力布，我們該選擇哪種呢？學生：細胞膜是選擇透過性膜，有些物質(zhì)能通過，有些物質(zhì)不能通過，所以塑料袋不合適。普通布沒有彈性，而我們在質(zhì)壁分離與復原實驗中我們發(fā)現(xiàn)生物膜是有彈性的，所以我們選擇彈力布。教師組織學生用手指觸摸卵黃膜，親身感受細胞膜的存在和彈性。教師：細胞膜究竟有什么樣的結構決定了它能具有選擇透過性，能有彈性呢？引出課題：第二節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型【師生互動】對生物膜結構的探索歷程為什么生物膜能控制物質(zhì)的進出呢？這與生物膜的結構有什么關系呢？科學家就是帶著這樣的疑問，開始了對生物膜結構的探索。多媒體展示材料一資料一：時間:19世紀末人物：歐文頓(E.Overton）實驗：用500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行過上萬次的實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞。教師:如果你是歐文頓看到這樣的現(xiàn)象能幫助我們提煉出什么樣的結論呢?學生:細胞膜的成分中有脂質(zhì)成分。教師：同學們得出的結論正好與歐文頓的結論一樣。那么，你們的這個結論是根據(jù)現(xiàn)象的推理還是通過對膜成分的提取和鑒定？學生：是從生理功能上入手，通過推理分析得出的。教師：那么在通過推理得出結論后還需要對膜的成分進行提取分離和鑒定呢？學生：有必要。只有通過鑒定才更準確。教師：那么為什么歐文頓一開始不對膜的成分進行鑒定呢？學生：當時的技術條件不能實現(xiàn)。教師：確實如此。由此可見技術對于科學研究的重要性。直到20世紀初，科學家才能從哺乳動物成熟的紅細胞中將膜分離出來。多媒體展示材料二資料二:20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細胞不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)）分解。教師：你能推測出什么結論？學生：說明細胞膜的成分除有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。教師：到此科學家已經(jīng)知道了生物膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，那么這些分子是如何排列形成特定結構的生物膜的呢？多媒體展示材料三資料三：1925年，兩位荷蘭科學家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細胞膜脂質(zhì)實驗：將抽提出的脂質(zhì)在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其分子所占的面積相當于所用的紅細胞表面積的2倍。教師：你能推測出什么結論？學生：脂質(zhì)分子在細胞膜中是排列成兩排的。教師：細胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)兩層呢？又是如何排列的呢？細胞膜中含量最豐富的是磷脂，磷脂分子的結構有親水的頭部和疏水性的尾部。多媒體展示材料四：（磷脂分子和其在空氣水界面上的分布情況）教師：利用已有的知識推理和想象，提出許多磷脂分子被攪動后在水溶液中形成的穩(wěn)定排布假說，并用畫圖來表達。展示學生小組活動結果，引導交流相互評價。

（攪動后在水溶液中形成的穩(wěn)定排布是形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體和形成球狀的微團）提問：1、由攪動后在水溶液中形成的雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，內(nèi)外都有水環(huán)境，那么細胞膜內(nèi)外是什么環(huán)境？2、如果把球型的脂質(zhì)體展開為單分子層大家推測他們的面積比例是？學生通過討論得到細胞膜中磷脂的排布方式：教師：那么其中的蛋白質(zhì)分子是如何分布的呢？20世紀40年代，曾經(jīng)有學者推測脂質(zhì)兩邊覆蓋著蛋白質(zhì)。直到20世紀50年代，電子顯微鏡誕生，科學家用它來觀察細胞膜。多媒體展示材料五資料五1959年，J.D.Robertsen根據(jù)電鏡下觀察到的細胞膜暗—亮—暗的三層結構，大膽提出生物膜的模型：所有生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層結構構成，并且生物膜為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。指導學生根據(jù)資料來構建生物膜的結構圖。教師：這樣的模型特征與我們學過的生物學知識有矛盾的地方嗎？組織小組討論，得出結論。學生：細胞的膨脹和皺縮，植物細胞的植壁分離與復原，變形蟲的運動，分泌蛋白的形成和分泌，白細胞吞噬病菌等都說明細胞膜不是靜態(tài)的。教師：很好。隨著科技的進步科學家多生物膜的研究日益深入，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面的，有的是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。指導學生修改細胞膜的結構圖。展示材料六資料六：1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠細胞融合實驗。教師：該實驗表明什么？學生：這個實驗說明組成生物膜的蛋白質(zhì)是可以運動的。多媒體展示材料七資料七：磷脂分子在不同溫度下的運動情況（flash演示）教師：資料說明了什么？六七兩個資料共同說明了生物膜具有什么樣的結構特點？學生：說明磷脂分子也是可以運動的。說明生物膜具有一定的流動性。教師：1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。多媒體展示材料八流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容指導學生根據(jù)流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容來完善生物膜的結構圖。教師小結：1．膜主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，還有少量多糖。2．膜的基本支架：磷脂雙分子層（親水頭部朝外，疏水尾部朝內(nèi)）3．蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層，外側的蛋白質(zhì)分子與糖類結合形成糖被。糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系，體現(xiàn)了生物膜的不對稱性。4．膜的結構特點：具有流動性（磷脂和大部分的蛋白質(zhì)分子都是可以運動的）課后拓展生物膜的流動鑲嵌模型是不是已經(jīng)非常完善了呢？有沒有什么局限呢？還有其他被人們接受的新模型嗎？請利用互聯(lián)網(wǎng)搜索科學家對生物膜研究的新進展情況，通過小組內(nèi)部的組織和加工在班級中進行交流。板書設計一、對生物膜結構的探索歷程1、歐文頓的實驗：膜是由脂質(zhì)構成的。

2、化學分析表明，膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。3、膜中的脂質(zhì)分子排布成連續(xù)兩層。4、羅伯特森的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層靜態(tài)統(tǒng)一結構。5、小鼠細胞和人細胞融合實驗

：細胞膜具有流動性。6、桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。

二、流動鑲嵌模型的具體內(nèi)容1.內(nèi)容2.結構特點：流動性3.功能特點：選擇透過性學情分析了解學生掌握學情是展開教學的基礎。我們的學生是高中一年級的學生，他們在通過初中的生物學知識的積累，以及通過前三章的學習，學到了很多知識，也掌握一定的生物學學習的方法和技巧，為本節(jié)的學習奠定了知識基礎。從學生的年齡特征來分析，我的學生已經(jīng)初步具有獨立思考的能力和抽象思維能力，這寫些都能幫助他們更好理解本節(jié)比較抽象的細胞膜的模型——“流動鑲嵌模型”。效果分析《生物膜的流動鑲嵌模型》這一節(jié)內(nèi)容，我主要通過前期精心的設計特別是在分析科學家的代表性實驗上重點下功夫，使得學生能夠積極參與、共同探討分析從而得出相關結論，掌握相關知識，重點培養(yǎng)學生依據(jù)實驗現(xiàn)象推理分析的能力。在課堂教學過程中，我首先利用多媒體展示的動態(tài)圖片充分激發(fā)學生的好奇心和調(diào)動他們學習的積極性。一方面調(diào)動學生已有的知識和經(jīng)驗，同時引起學生進一步探究的欲望，進行更廣泛和深入的思考。其次在本節(jié)的教學設計上應主要突出科學史實教育。我將多位科學家的實驗過程加工成一連串環(huán)環(huán)相扣的問題來引導學生探究，讓學生身臨其境，親自動手模擬幾個代表性實驗的過程，體會從實驗現(xiàn)象——提出假說——進一步驗證完善——不斷發(fā)展的科學方法。學生通過體驗科學家研究的邏輯性和嚴密性，認識到科學發(fā)現(xiàn)的漫長和不易，進而正確認識實驗技術手段的進步在促進科學研究發(fā)展中的重要作用。最后學生們將自己親手制作的靜態(tài)模型與多媒體動畫展示的動態(tài)模型結合起來，共同總結并歸納流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。一靜一動，相得益彰。學生們不僅在課堂上展示了自己制作的生物膜模型，還結合多媒體的優(yōu)勢掌握了生物膜的真實結構。既鍛煉了自己動腦動手能力又使自己的推理分析能力得到了提高。這節(jié)課的內(nèi)容較為抽象，高一學生不易理解，需要通過教師的引導讓學生體驗科學發(fā)現(xiàn)的探索過程，進而在自主探索中獲取知識。我在設計時既有小組討論學習，又注意通過多媒體課件、學生制作模型等手段讓學生進行動腦、動手等多樣化的學習方式，重在落實新課程標準實現(xiàn)三維目標的要求。課堂上，學生分組討論，積極配合模型的制作與展示，對學生合作探究能力的培養(yǎng)起到了很好的促進作用。教材分析《生物膜的流動鑲嵌模型》是人教版《必修1分子與細胞》第四章《細胞的物質(zhì)輸入和輸出》的第二節(jié)內(nèi)容。這一節(jié)回答了“為什么薄薄的細胞膜能夠選擇性的透過物質(zhì)，控制物質(zhì)進出細胞”，順承了第一節(jié)的內(nèi)容；同時，這一節(jié)詳細的介紹細胞膜的結構，這為第三節(jié)《物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健返膶W習奠定了基礎，這也體現(xiàn)了結構決定功能的觀點。因此，這一節(jié)在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁。另外，這一節(jié)內(nèi)容還與第二章中的“化合物”和第三章中的“細胞膜”、“生物膜系統(tǒng)”等內(nèi)容又有一定的聯(lián)系。如果學生能夠通過這節(jié)的學習，建立起與前邊知識的聯(lián)系，對于鞏固前一部分知識和理解這節(jié)內(nèi)容都有很大的幫助。評測練習1．生物膜的結構特點是，功能特點為。2．科學家在實驗中發(fā)現(xiàn)：脂溶性的物質(zhì)能優(yōu)先通過細胞膜，并且細胞膜能被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解。這些事實說明，組成細胞的物質(zhì)中有。3．科學家用丙酮提取了細胞膜的脂質(zhì)，并將它在空氣與水的界面上展開時發(fā)現(xiàn)，這個但分子層的面積正好是紅細胞表面積的2倍，由此可以認為。4．生物膜的流動模型認為，構成了膜的基本骨架；構成生物膜的磷脂具有；大多數(shù)蛋白質(zhì)分子也是可以的。5．糖被是細胞膜的外表，一層由細胞膜上的和結合形成的糖蛋白，其作用是、等。課后反思對《生物膜的流動鑲嵌模型》這一節(jié)教材的認識和教學過程的設計，本著以學生在學習與發(fā)展中的主體地位為核心的主體性教育思想和教學思念。通過教學資源和信息技術的整合，為學生建立教學情境，使學生自主探究、合作交流，去發(fā)現(xiàn)知識、理解知識和運用知識，讓學生愿學、樂學、會學，發(fā)展成“終身學”。本設計在教學時，根據(jù)學生已有的細胞膜成分的基礎，通過提供資料，設置問題，讓學生作出假設并建立模型，再以提供科學家的有關實驗或是學生設計實驗的形式加以證明，很好的完成了三維課程目標。但還是有些“遺憾”。如在分組構建模型時，部分小組無法在有限的時間內(nèi)想到完整的解決方案；在繪制生物膜概念圖和細胞膜結構示意圖，少數(shù)同學的語言描述還不夠準確；在展覽學生手工制作生物膜模型時，部分模型制作還不夠精致和準確；在小組討論教學環(huán)節(jié)，少數(shù)學生還顯得靦腆，不夠熱情大方。在今后的教學中，要著重培養(yǎng)學生的語言表達能力，小組合作探究能力，養(yǎng)成科學嚴謹?shù)乃季S能力和構建積極的人生觀和世界觀。課標分析本節(jié)內(nèi)容的課程標準是“簡述細胞膜系統(tǒng)的結構和功能”。這項要求包括兩層含義：一是簡述細胞的生物膜系統(tǒng)的概念和功能；二是簡述生物膜的結構。因此本節(jié)在知識與技能方面的目標可定為簡述生物膜的結構。本節(jié)內(nèi)容以細胞膜分子結構的探究歷程為主線，學生動腦分析實驗現(xiàn)象得出實驗結論并構建模型為重點，讓學生們從中體驗科學的實驗思想和實驗方法。因此本節(jié)在過程與方法方面的目標可定為嘗試提出問題做出假設。本節(jié)教材介紹了人類探究生物膜結構的過程和方法，可以加深學生對科學的歷史和本質(zhì)的認識，特別是這些內(nèi)容中所體現(xiàn)的結構和功能相統(tǒng)一，技術手段的進步，促進科學的發(fā)展等觀點對于學生的情感態(tài)度與價值觀領域的發(fā)展有重要價值。因此本節(jié)在情感、態(tài)度與價值觀方面的教學目標可定為探討在建立