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2019-2020年高中生物 《生物膜的流動鑲嵌模型》教案11 新人教版必修1 第四章第二節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)與以往的教材相比，不是平鋪直敘直接講述結(jié)果，而是在回顧生物膜發(fā)展歷史的同時，引導(dǎo)學生據(jù) 其因究其果，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu)的基本方法。筆者對“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)的教學設(shè) 計如下: 1 教材分析 本節(jié) 以 較 多的篇幅介紹了對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，并安排了兩個思考與討論，讓學生在認識細胞膜結(jié)構(gòu)的同時，了解這些知識的來龍去脈，認識到可以通過對現(xiàn)象的推理分析提出假說，假說仍然需要觀察和實驗來驗證。隨著技術(shù)手段的改進不斷發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，原有的觀點或理論還會不斷得到修正和完善，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu)的基本方法。此外，還應(yīng)重點理解和掌握生物膜的流動鑲嵌模型，學會運用該模型解釋相應(yīng)的生理現(xiàn)象。 2 教學目標 2.1 知識方面 課程標準中與本節(jié)內(nèi)容有關(guān)的具體內(nèi)容標準是“簡述細胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。因此本節(jié)在知識方面的教學目標可定為“簡述生物膜的結(jié)構(gòu)”。 2.2 能力方面 本節(jié)內(nèi)容以細胞膜分子結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，學生動腦分析實驗現(xiàn)象得出實驗結(jié)論并構(gòu)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)在能力方面的教學目標可定為“嘗試提出問題做出假設(shè)”。 2.3 情感態(tài)度與價值觀方面 本節(jié)教材介紹了人類探究生物膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一，技術(shù)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(lǐng)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“探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步所起的作用;探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。” 3 教學過程 3.1 從細胞膜的功能入手，引發(fā)學生探究細胞膜結(jié)構(gòu)的好奇心 首先提出問題:在制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動中，某小組同學分別用三種材料做細胞膜: 塑料袋、普通布和彈力布。根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點分析，用哪種材料做細胞膜，更適于體現(xiàn)細胞膜的功能?讓學生討論，引發(fā)學生探究細胞膜結(jié)構(gòu)的好奇心。 引起 學 生 的探究欲望后，如果直接將細胞膜流動鑲嵌模型的內(nèi)容告訴學生，學生仍會感到枯燥無味，對這個模型也很難理解，這樣又會走上死記硬背的老路。此時可以設(shè)計一系列問題，引導(dǎo)學生一步步地分析科學家的實驗和結(jié)論，宛如親歷科學家探索歷程，使學生切身感受到科學的魅力，始終保持高昂的興趣，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，并且加深對科學過程和方法的理解。 3.2 從每個資料所提供的生理現(xiàn)象入手，體驗科學家對生物膜化學組成成分的探索歷程 一般說來，要研究某一物質(zhì)或物體的分子結(jié)構(gòu)首先要弄清其化學組成成分。此處可設(shè)疑:如果我們不知道細胞膜的化學組成成分，讓你來設(shè)計實驗探究，你最容易想到用什么方法?(多數(shù)學生會想到用化學分析的方法)。但是由于受到當時科技條件的限制，科學家們只好從研究細胞膜的生理現(xiàn)象人手來探究其化學組成成分。 資料 1 1895年E.O verton用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發(fā)現(xiàn):脂溶性分子易透過細胞膜;而非脂溶性分子則難以通過。說明:細胞膜中含有脂質(zhì)成分(學生分析回答)。 資料 2 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。說明:細胞膜上不但有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)存在 (學生分析回答)。同時 引 導(dǎo) 學生進一步思考:在此實驗中為什么要 選用紅細胞膜來進行分析?(此外需補充說明:細胞膜主要有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，還含有少量的糖類等物質(zhì)) 3.3 以上述化學組成成分分析為基礎(chǔ)，構(gòu)建細胞膜分子結(jié)構(gòu)模型 細胞膜中的化學組成成分是怎樣有機結(jié)合構(gòu)成細胞膜的呢?其中涉及到細胞膜中磷脂的排列方式和蛋白質(zhì)的排列方式及模型的建構(gòu)。 資料 3 1925年，兩位荷蘭科學家E.G oiter和F.G rendel作了丙酮抽提紅細胞膜脂質(zhì)實驗:將抽提出的脂質(zhì)在空氣一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。說明:細胞膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層(學生分析回答)。 此處可以連續(xù)設(shè)疑，個個突破。例如:細胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)的兩層呢?這與構(gòu)成細胞膜的脂質(zhì)— 磷脂分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點:磷脂分子是由磷酸、甘油、脂肪酸組成，其磷酸“頭部”是親水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。該結(jié)構(gòu)決定了細胞膜中磷脂分子的排列方式。那么，細胞膜中的磷脂分子會排列為怎樣連續(xù)的兩層呢?是“頭”相對“尾”朝外?“尾”相對“頭朝外”?還是“頭”“尾”相接?學生討論得出只有“尾”相對“頭”朝外，才符合細胞內(nèi)外均為有水環(huán)境的事實。由此我們推斷出細胞膜中磷脂分子的排列方式。 資料 4 展示20世紀50年代電子顯微鏡誕生后拍攝的細胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片。讓學生根據(jù)電鏡照片修正和完善自己提出的假說。然后指出:1959年，J.D .R obertsen根據(jù)電鏡下觀察到的細胞膜暗一亮一暗的三層結(jié)構(gòu)，提出單位膜結(jié)構(gòu)模型。展示單位膜結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容，并引導(dǎo)學生分析該模型的局限性。此后指出，隨著科學技術(shù)的進步，人們從新的實驗現(xiàn)象人手對細胞膜的分子結(jié)構(gòu)作出了新的判斷。 資料5 展示20世紀60年代電鏡冰凍蝕刻細胞膜示意圖。說明:蛋白質(zhì)分子可以嵌人磷脂雙分子層中，且蛋白質(zhì)的分布是不均勻的(學生回答)。 資料6展示1970年LD .Fry e和H.Ed idin的人— 鼠細胞融合實驗。說明:細胞膜上的蛋白質(zhì)分子能夠運動(學生分析回答)。 資料7 動物細胞吸水膨脹時，磷脂雙分子層的厚度變小。說明:磷脂分子也可以運動(學生分析回答)。 此時可以進一步追問:構(gòu)成細胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)都是可以運動的，由此我們可以推出細胞的結(jié)構(gòu)特點是什么?此處可動畫模擬磷脂運動，模擬蛋白質(zhì)運動，模擬細胞膜流動。 根據(jù)上述研究成果，組織學生再次修正和完善自已提出的假說。然后指出:1972年S.J. Si nger和G.N icolson提出流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型。展示流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。此處組織學生討論:生物膜的流動鑲嵌模型是否完美無缺? 最終，組織學生歸納總結(jié)模型建構(gòu)的基本方法。