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2教学设计:4.2 生物膜的流动镶嵌模型

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高中生物审核员

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            第   2 节     《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计

一、教材分析

《生物膜的流动镶嵌模型》属于高中生物必修一第四章第二节内容。第四章共有                                 3 节内容,第一节

主要说明细胞膜是选择透过性膜,为什么具有选择透过性。这与膜的结构有关,于是进入第二节内

容。而第二节内容又是解释第三节内容“物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是:

功能—结构—功能。由此可见,本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用,并

体现出了结构决定功能的观点。

二、教学目标

1. 知识目标

简述生物膜的结构。

2. 能力目标

①分析研究史料,锻炼逻辑推理能力。

②训练提出假说,构建模型的思维方式。

3. 情感、态度与价值观

①领悟实验技术进步对生物膜研究所起的作用。

②理解模型构建过程中结构如何适应功能。

三、教学重难点

教学重点:流动镶嵌模型的基本内容。

教学难点:理解在建立生物膜模型的过程中,如何体现结构与功能相适应的观点。

四、教学方法

学案导学法:        通过导学案清晰呈现生物膜的探究过程及思路,让学生通过学案自主探究,步步深

入,构建出生物膜的流动镶嵌模型。
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 小组合作模型构建法:利用自制教具—磷脂和蛋白质模型,让学生小组合作,通过阅读资料构建模

 型,改进模型。通过模型构建把抽象的细胞膜结构形象化,便于学生理解。

 多媒体教学法:利用电子白板展示相关动画,把抽象的知识形象化。

 五、学习方法

 高一学生由于刚接触高中生物,抽象思维能力不够,不能很好的在头脑中构建出抽象的细胞膜结构,

 通过具体的磷脂和蛋白质模型,学生可以将抽象的知识形象化,小组合作构建模型可以大大调动学

 生的积极性,小组间相互讨论构建模型,可以集思广益,相互学习,达到共同进步的效果。

 六、教学方案及实施过程

            教师的组织和引导                                                  学生活动

            【播放图片并简介】PPT2

创设情景            前面我们学习了用哺乳动物成熟的红细胞制作细胞膜的方法。

            大家看一下这三个材料:普通布、弹力布、塑料布,请大家用结
导入新课
            构和功能相适应的观点分析,用哪种材料做细胞膜更适于体现细

            胞膜的功能?

                (学生:弹力布)                                              师生互动,找到
                                                                      膜的基本特点
                为什么呢?(拉伸时,布上有小孔,可通过物质,有弹性)
                                                                       
                (教师:细胞膜具有一定的透性)
                                                                       
                我们前面学习了质壁分离和复原实验,说明细胞膜有透性、

            弹性。

                那么细胞膜具有什么结构,使它具有相应的功能呢?本节课

            我们一起学习“生物膜的流动镶嵌模型”。
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            首先,我们来了解一下我们本节课的学习目标:PPT3

探究磷脂分       1. 知识目标

子的特性及
            简述生物膜的结构。
排列方式
            2. 能力目标

            ①分析生物膜结构的探索历程,锻炼逻辑推理能力。

            ②训练提出假说,构建模型的思维方式。

            3. 情感、态度与价值观

            ①领悟实验技术进步对生物膜研究所起的作用。

            ②理解模型构建过程中结构如何适应功能。

            【学习重点】

            生物膜流动镶嵌模型的基本内容

            【学习难点】

            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


                生物膜结构发现的探索历程是艰辛而曲折的,学习结构,要

            先从组成成分开始。

            【呈现资料     l】PPT4
                                                                      学生观察实验,

                19 世纪末欧文顿(E.Overton)用      500 多种物质对植物细胞进行            同桌简单交流,

            上万次的通透性实验。发现凡是溶于脂质的物质比不溶于脂质的                              回答问题

            物质更容易通过细胞膜进入细胞。
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    教师:这个实验用到了化学上的一个原理,结构相似的物质

可以相互溶解。

    提问:根据物质相似相溶原理,分析上述材料,你能提出什

么假说?(学生:细胞膜中含有脂质)

    我们看看欧文顿的结论是什么?PPT4              与学生的结论是一致的。


    PPT5                                                  学生思考后回到
                                                          问题
    提问:最初认识到细胞膜是由脂质组成的。是通过对现象的

推理分析得出的。有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定

呢?为什么?      (假说需要验证)

【呈现资料     2-3】PPT6-7

    20 世纪初,科学家第       1 次将膜从哺乳动物的红细胞分离出来。

通过化学分析表明。膜的主要成分是脂质和蛋白质,其中脂质主

要是磷脂。

    提问:脂质和蛋白质分子是如何组成细胞膜的呢?首先让我们

了解磷脂分子的特性。

【呈现资料     4】PPT8

    磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子,头部是亲

水的,头部是疏水的。亲水就是和水亲近,疏水就是和水疏远,

不会和水接触,板书水和空气的界面,提问在水和空气的这个界

面上,      磷脂分子会怎样排布?(学生结合磷脂分子特点,讨论                         学生表现出强烈

2 分钟)                                                     的探究欲望

【探究建模     1】

磷脂分子在水表面(空气一水界面)上将怎样排布?小组合作构建模。
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            PPT9(学生上台展示模型,对比,学生评价,教师表示感谢。问

            其他小组有没有异议?看幻灯片中科学家的实验结果是怎样的?--

            与学生的推测是一致的!)

            同学们思考一下:细胞膜的两侧都有水环境存在,同学们尝试着

            大胆的推测和想象一下在这样的环境中,磷脂分子在细胞膜中可                              小组合作构建模

            能是怎样排布的呢?                                                 型,学生上台展
                                                                      示模型,同学互
            (学生观察     3 幅图片,进行选择和解释)
                                                                      评。

            (教师:那么事实上,细胞膜中的磷脂分子到底是不是这样排布
                                                                      学生相互交流和
            的呢?我们看一下科学家的实验)
                                                                      自我评价

            【呈现资料     5】PPT10

                1925 年荷兰科学家      Gorter 和 Grendel 用丙酮从人的红细胞膜          学生联想:细胞

            中提取磷脂分子,在空气一水界面上铺成单层分子。测得单分子                              膜中的脂质应该
探究细胞膜
            层的面积恰为红细胞表面积的             2 倍。由此,你得出什么结论?为什               排列成连续的
中磷脂分子
            么要用人的红细胞而不是其他细胞呢?                                         2 层
的排列方式

                (学生:膜是由       2 层磷脂分子构成的

                教师:看看科学家是怎样认为的?----也是               2 层,评价学生:

            同学们的推理能力很强)

            【探究建模     2】

                细胞膜的内外都是水环境,细胞膜中的磷脂分子是怎样排列
                                                                      学生小组合作构
            成两层的呢?请同学们分组讨论并用教具构建模型
                                                                      建模型,并对自

            (教师观察、指导后:各小组把教具摆好了吗?请某小组代表上                              己导学案上的模

            台展示一下是怎样排布的。并评价:该组学生是这样的,其他小                              型进行修正,学

            组有没有不同的?其他小组学生展示,站在上一个学生的一侧,                              生代表上台展示
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            进行对比。)(教师采访:为什么这样摆?学生介绍。。。)                               模型,同学间互

            (教师引导学生评价,哪组制作的模型更好?并解析)                                  评。


            提问:膜上除了脂质,还有很多蛋白质,那么蛋白质位于脂双层                              学生小组合作构

            的什么位置呢?                                                   建模型,并对自
探究蛋白质
                                                                      己导学案上的模
的排列方式       【呈现资料     6】PPT11
                                                                      型进行修正,学

                1959 年罗伯特森(J.D.Robertsen)在电镜下看到细胞膜由“暗                 生代表上台展示

            --亮--暗”的  3 层结构构成。他大胆提出:生物膜是由“蛋白质一脂                       模型,同学间互

            质一蛋白质”的      3 层结构构成的静态统一结构。即蛋白质分布在膜                      评。
            的两侧(写成板书)。

            【探究建模     3】

                推测罗伯特森构建的“单位膜”模型是怎样的?                   学生自主构建
                                                                      学生上台构建模
            “单位膜”模型。(教师评价:与罗伯特森的模型对比                     PPT12)
                                                                      型,小组互议,

                疑问:那么罗伯特森的结论是否正确呢?                                    展示出蛋白质不

                                                                      光有镶在表面的,
            【呈现资料     7】PPT13
                                                                      还有部分或全部
                后来人们发明了电子显微镜冰冻蚀刻(冰冻断裂)技术:标本用
                                                                      嵌入的,还有横
            干冰等冰冻后用冷刀断开,升温后暴露断裂面。蛋白质在膜中的
                                                                      跨整个磷脂双分
            分布是不对称的,请同学们概括一下图中蛋白质是如何分布的?
                                                                      子层的。

                (学生:镶、嵌、贯穿。教师评价)
                                                                      增强学生体验:

            【探究建模     4】                                              问题--讨论--展示-
                                                                      -修正
                根据这一事实,你认为罗伯特森的“单位膜”模型是否正确?

            是否需要修正?如何修正?
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                (小组学生上台用蛋白质教具对原来展示的模型进行修正)


            提问:那么罗伯特森的静态统一的观点是否正确呢?如果细胞膜是

            静止的那这样的生命活动能完成吗?
提出流动镶

嵌模型、总       【呈现资料     8】

结流动镶嵌
            展示变形虫运动、白细胞吞噬细菌动画                 PPT14-15
模型的特点
            (教师:根据这种现象,我们可以提出假说:细胞膜是运动的,不

            是静止的)

            有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢?

            【呈现资料     9】PPT16

            图文结合介绍      1970 年弗雷和埃迪登(       Frye 和   Edidin)荧光标记小

            鼠细胞和人细胞融合实验。

            提问:同学们可以得出什么结论呢?                                          学生讨论并交流,
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            (引导学生回答:膜上的蛋白质是可以运动的)                                     提出生物膜应该

                                                                      是流动的
            (教师评价:难得!该实验并不能说明膜是流动的,因为该实验

            只标记了蛋白质。后来科学家进一步做实验,证明了磷脂也是可

            以流动的)

            【呈现资料     10】PPT17

            1972 年,桑格(S.J.Singer)和尼克森          (G.Nieolson)根据免疫荧
                                                                      小组讨论修改导
            光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果,在“单位膜”模型的基础上提
                                                                      学案,同学间互
            出“流动镶嵌模型”。
                                                                      议。

            (教师展示“流动镶嵌模型”,提出问题:该模型与同学们的模型

            哪里不一样?学生发现膜表面有一些小球。教师介绍糖蛋白及作

            用)

            请同学们阅读课本        68 页流动镶嵌模型的内容。同时教师写板书

            “流动镶嵌模型的内容”。PPT18-19

            展示问题:1、膜的成分?(引导学生回答,并指明不能把脂质说

            成磷脂)2、基本骨架是?3、蛋白质的分布方式是哪些词?

            4、结构特点?(引导学生回答“一定的”流动性)

            教科书上关于流动镶嵌模型的内容并未到此结束,后来其他的科                               

            学家进行了进一步的补充,所以说科学探索是永无止境的。
                                                                      感受科学研究的

            提问:生物膜的流动镶嵌模型给我们哪些启示呢?                                    魅力与奥妙 

呈现最新研       (引导学生回答:1、科技的支持,比如电子显微镜、荧光标记法、

究           冰冻蚀刻技术

            2、想要做成一件事,就要像科学家那样不断努力,不断检验自己。


            3、科学的发展并不是一帆风顺的。
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            教师总结:同学们回答的非常好,的确,想要达到目标并不是一

            帆风顺的,需要我们具有科学家那样的探索精神、实事求是的作

            风和不断质疑自己、改善自己的勇气。)

            【课堂训练】 PPT20-25                                           学生解答、
习题
            完成习题,巩固知识                                                 相互评价
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