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2019-2020年高中生物 第四章 細胞的物質輸入和輸出 4.2 生物膜的流動鑲嵌模型教案2 新人教版必修1 1.教學目標： (1)知識與技能 ①通過分析科學家建立生物膜模型的過程，簡述科學發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。 ②舉例說明生物膜具有流動性特點。 ③簡述流動鑲嵌模型的基本內容。 (2)過程與方法 ①通過分析科學家建立生物膜模型的過程，學習做出假設。 ②發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構建細胞膜的空間立體結構。 (3)情感態(tài)度與價值觀 ①生物膜結構的研究是立足于生物膜所具有的功能特點上開展的，樹立生物結構與功能相適應的辯證唯物主義自然觀。 ②正確認識科學價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，并通過實驗進一步驗證。 ③正確認識實驗技術手段的進步在促進科學的發(fā)展中的作用。 2（1）教學重點：流動鑲嵌模型的基本內容。 （2）教學難點：對科學探究過程的分析，建立生物膜模型的結構與功能相統(tǒng)一的觀點。 3教學程序 4教學過程 學習內容 教師活動 學生活動 設計意圖 導入 問題：回憶細胞膜的功能，細胞膜具有怎樣的功能？你認為細胞膜應該具備怎樣的結構使它具有這樣的功能？現(xiàn)在有三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，你選用哪種材料制作細胞膜呢？為什么？你還有更好的材料嗎？ 真實的細胞膜又有著怎樣的結構呢？今天我們就沿著科學家的足跡共同來探索吧！ 回顧舊知識 思考相關問題并進行討論 得出結論:由于細胞膜是系統(tǒng)邊界，能控制物質進出，形態(tài)會變化，所以彈力布相對較適合 通過回顧知識，為新課學習做好鋪墊，也有利于完善知識體系 激發(fā)學生對生物膜結構的好奇心和探索熱情 生物膜結構的探索歷程 教師展示資料1 歐文頓實驗： 時間：19世紀末 1895年 人物：歐文頓 實驗： 問題1：根據(jù)實驗，你能提出什么假說？ 問題2：此時是對現(xiàn)象的推理分析還是通過對膜成分的提取和鑒定？ 問題3：為什么不直接對膜成分分離鑒定呢？ 問題4：得出結論后，有必要對膜成分提取分離和鑒定嗎？ 教師展示資料2 其他科學家用蛋白酶處理哺乳動物紅細胞膜，膜被破壞。 問題1：這說明細胞膜還有什么成分？ 教師講解：20世紀初，科學家才能第一次將細胞膜從哺乳動物紅細胞中分離出來，化學分析表明，膜的主要成分的確是磷脂和蛋白質。從而以實驗說明了歐文頓的假說是成立的。也就是說假說是在實驗與觀察的基礎上提出來的，同時又需要更進一步的實驗來證明。那么這些物質如何組成膜？ 教師展示資料3 1925年兩位科學分離純化了紅細胞，從一定數(shù)量的紅細胞中抽提脂類，發(fā)現(xiàn)提取的脂鋪展后所測的面積同實際測量的紅細胞的表面積之比為（1.8～2.2）∶1，約為兩倍。 問題1：請展開想象，提出假說。 教師展示磷脂分子結構示意圖，進行講解：磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，結構既有疏水基團（尾部），又有親水基團（頭部）。 問題1：在水—空氣界面上，磷脂分子如何排布？(黑板上畫出水—空氣界面) 教師巡視點評。 問題2：細胞內外都是水為基礎的液體環(huán)境，在細胞膜上磷脂分子又如何排布？(黑板上畫個圓表示細胞) 教師指導糾正。 教師設問：蛋白質和磷脂的位置關系如何呢？展示資料4： 羅伯特森的單位膜模型 時間：1959年 人物：羅伯特森 實驗：在電鏡下看到細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構。（圖片展示） 問題1：羅伯特森觀察到什么現(xiàn)象？提出什么假說？ 教師講解：蛋白質的電子密度高，在電鏡下顯暗色，磷脂的電子密度低，顯亮色，羅伯特森借助電子顯微鏡觀察，建立了蛋白質-脂質-蛋白質三層結構模型，他認為蛋白質覆蓋在磷脂兩側在膜中分布是對稱的，生物膜是靜態(tài)結構。 問題3：這種模型有什么局限性嗎？ 展示白細胞吞噬病原體、變形蟲運動、細胞分裂等動畫啟發(fā)學生。 教師展示資料5： 冰凍蝕刻電子顯微法 問題：觀察圖，蛋白質在膜上如何排布？ 教師展示資料6： 時間：1970年 人物：弗雷和艾迪登 實驗：將人和鼠的細胞融合實驗。 （播放動畫） 問題1：該實驗現(xiàn)象如何？說明了什么？ 問題2：請例說明細胞膜具有流動性。 學生觀察分析思考問題 細胞膜有脂質成分 對現(xiàn)象推理分析 當時技術較低，無法實現(xiàn) 有必要，能更直觀準確說明問題 思考回答： 細胞膜的成分除了脂質，還有蛋白質 閱讀資料，認真思考之后回答：細胞膜中的磷脂為兩層。 學生觀察示意圖，進行思考討論，并畫圖。 學生進一步思考，分組討論畫圖，個別學生到黑板前畫圖展示。 思考回答： 1.暗-亮-暗三層結構 2.假說：生物膜是由蛋白質-脂質-蛋白質三層結構構成。 3.局限性：這種靜態(tài)的生物膜模型解釋不了膜的很多生理現(xiàn)象。 學生觀察圖片，思考回答： 蛋白質有的平鋪于膜上，有的鑲嵌在磷脂中，有的貫穿膜兩側 蛋白質在膜上排布不對稱、不均勻。 學生思考討論，回答如下： 1.實驗現(xiàn)象是兩種顏色的熒光均勻分布。說明細胞膜具有流動性。 2.白細胞吞噬病原體分泌蛋白的合成分泌、質壁分離、細胞分裂等 學生通過體驗科學家實驗，領會到科學實驗的艱辛，感受到科學家的百折不撓精神。 嘗試提出假說，意識到假說的提出需要試驗和觀察的依據(jù)。 意識到科學發(fā)展離不開技術的支持。 假說是否成立需要實驗進行驗證。 使學生意識到技術進步促進假說發(fā)展完善。 感同身受，通過觀察思考，體驗研究歷程，提高思維能力 在前個問題基礎上，進一步深入思考，接近事物本質。 再次說明技術進步推動科學發(fā)展。 勇于挑戰(zhàn)權威，科學家的觀點不全是真理，樹立勇于質疑的科學精神。 技術在進步，思維在更新。 熒光標記技術的出現(xiàn)，使人們能直觀地觀察到膜的動態(tài)變化。再次說明技術進步推動科學發(fā)展。 應用動畫模擬，激發(fā)學習興趣，使實驗更真實，體驗更深刻。 結合生活實際和已學知識，理論聯(lián)系實際，學以致用，并促進對新知識的理解掌握。 流動鑲嵌模型內容 教師講解：在新的觀察和實驗技術基礎之上，又有科學家提出一些關于生物膜的分子結構模型。其中1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。 展示資料7： 時間：1972年 人物：桑格（S. J. Singer）和尼克森 內容：流動鑲嵌模型 問題1：細胞膜的組成成分有什么？ 問題2：細胞膜的基本支架是什么？ 問題3：蛋白質分子在磷脂雙分子層上如何排布的？ 問題4：細胞膜具有怎樣的結構特點和功能特點？ 教師在學生回答之后補充完善，講解細胞膜外側上有糖蛋白，糖蛋白具有保護、潤滑作用，與細胞表面識別、細胞間信息交流密切相關。 布置練習：畫細胞膜結構的簡圖，并注明主要分子的名稱。 問題5：生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請說說你的看法。 問題6：縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實驗技術的進步所起到怎樣的作用？ 問題7：分析生物膜模型的建立過程中，結構和功能相適應是如何體現(xiàn)的？ 結合前面探究歷程，觀察流動鑲嵌模型示意圖，思考回答，總結出細胞膜的流動鑲嵌模型基本內容。 學生畫圖，教師巡視指導，并用投影儀展示典型作品。 學生分組討論，各抒己見，達成以下共識： 生物膜的流動鑲嵌模型不可能完美無缺。 實驗技術的進步對科學發(fā)展起到推動作用。 結構和功能相適應的觀點始終引導人們不斷實踐、認識、再實踐、再認識，使人類一步步接近生物膜結構的真相。 發(fā)揮學生主體作用，通過學生觀察思考回答、教師補充歸納講解、畫圖練習、作品展示等方式，感知知識形成，突出重點。 3個問題促進學生深入思考，訓練學生發(fā)散思維，總結結構與功能相適應的觀點。意識到人類對自然的認識永無止境。使本節(jié)內容意境得以升華。 小結 教師展示以下概念圖 教師依據(jù)概念圖，對本節(jié)課內容簡要概括總結。 作業(yè)布置： 完成課本69頁課后練習。 學生回顧本節(jié)知識，填寫相關內容。 構建概念圖，可以了解學生對知識的理解情況，并對本節(jié)內容回顧，使學生形成知識框架。 鞏固所學知識。 5教后反思 本節(jié)教學設計本著學生是學習與發(fā)展中的主體的教學理念，突出科學史教育，教師應用多媒體課件展示科學研究史實，生動形象，精心設計問題，環(huán)環(huán)相扣，激發(fā)學生興趣，步步引導學生探究，啟迪科學研究思維，讓學生沿著科學家的足跡前行，感同身受，從中學習模型建構方法：實驗、推理想象—提出假說—進一步驗證完善—不斷發(fā)展；正確認識實驗技術手段的進步在促進科學的發(fā)展中的作用；總結科學發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。經(jīng)過回顧科學家的探索之路后，本節(jié)的重點流動鑲嵌模型就自然生成，因此教師只要設置問題情境，讓學生自主歸納，教師進行補充完善即可，教學過程該放手時就大膽放手，這樣既利于提高學生思維能力，又能使他們體驗成功的喜悅。 在教學設計中，應考慮學生現(xiàn)有知識水平和認知結構，如磷脂分子結構與特性是學生未學過的知識，應適當補充，在此基礎上設置問題，并注意問題設置應有梯度，一步到位會讓學生感覺太難而放棄思考。當學生考慮欠缺，表述不周時應予以適當引導鼓勵，提供幫助，以保護學生自尊心，當學生表現(xiàn)出色時，應予以贊揚肯定，激發(fā)維持學生的學習積極性。 應用多種教學方法，如小組討論、自主畫圖、動畫演示、教師講授等，通過師生互動、生生互助活躍課堂氣氛，通過問題探討、課堂活動，調動學生腦、口、眼、手多種感官，讓學生學習方式多樣化，提高能力的同時更樂學愛學。 在實際教學過程中，課堂上活動較多，學生思考時間有限，未能做到每個環(huán)節(jié)充分調動所有學生的積極性，一些問題的探討未深入到本質，今后在教學過程應注意時間安排合理化，加強學生能力訓練，進一步提高課堂效率。