1、生物膜的流動鑲嵌模型教案設計劉劍飛【教材分析】本課主要內容：（1）科學家對細胞膜結構的探索歷程。本課以較多的篇幅介紹了對生物膜結構的探索歷程，并安排了兩個思考與討論，讓學生在認識細胞膜結構的同時，了解這些知識的來龍去脈，認識到可以通過對現象的推理分析提出假說，假說仍然需要觀察和實驗來驗證。隨著技術手段的改進不斷發現新的證據，原有的觀點或理論還會不斷得到修正和完善，并歸納總結出生物膜模型建構的基本方法。（2）生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容。在眾多對細胞膜結構的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識，學生必須展開想象力，通過制作模型等，構建細胞膜的空間

2、立體結構，理解和掌握生物膜的流動鑲嵌模型的基本要點。 【學情分析】1、學生已經了解了細胞，知道了組成細胞的元素和化合物，掌握了細胞的基本結構，尤其是細胞膜作為最基本生命系統的邊界等相關知識，為本節知識的學習奠定了基礎。 2、高中學生已具備了一定的觀察和認知能力，分析思維的目的性、連續性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探索好奇，但往往具有盲目性，缺乏目的性，并對探索科學的過程與方法及結論的形成缺乏理性的思考。 所以教師的思維導向就顯得十分重要。本節課利用科學史實驗資料，設計學生要探究的問題，讓學生在問題引導下進行基于資料和問題的課堂探究活動，問題的設計層

3、層深入，按照學生的思維水平和能力達到一定深度，使學生順利由感性認識向理性認識過渡。 【教法分析】 根據主體性教學目標，以“自主性、探究性、合作性”為學生學習的三個基本維度，以培養學生的科學素質為指導，以側重科學方法教育為歸宿。本節課采用“引導探究”教學模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法，并配以多媒體輔助教學，引導學生模擬科學發現過程2 / 18。與此同時要注重教師與學生之間以及學生和學生之間的互動,適時適度的引導學生,讓學生自己去進行分析、討論、歸納和總結。【教學目標】 1知識與技能 通過分析科學家建立生物膜模型的過程，闡述科學發現的一般規律。

4、0;舉例說明生物膜具有流動性特點。 簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容。 2過程與方法 通過分析科學家建立生物膜模型的過程，學習做出假設。 發揮空間想象力，通過制作模型，構建細胞膜的空間立體結構。 3情感態度與價值觀 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。 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，需要有嚴謹的推理和大膽的想象，并通過實驗進一步驗證。正確認識實驗技術手段的進步在促進科學的發展中的作用。 【教學重點】流動鑲嵌模型的基本內容。

5、 【教學難點】探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。 【教學方法】討論法、比較法、歸納法等 【教具準備】多媒體課件、制作生物膜模型的廢舊物品等。【課時安排】1課時 【教學設計思路】體驗生物膜結構的探索歷程問題探討設問引入闡述流動鑲嵌模型的基本內容【教學流程圖】導入新課：引用一首小詩，讓學生分析小詩中描述的主人公。對生物膜結構的探索歷程學生總結歸納細胞膜成分和結構特性流動鑲嵌模型的基本內容桑格和尼克森提出流動鑲嵌模型【教學實施的程序】教師活動學生活動教學意圖PPT展示：新課導入：引用一首小詩，讓學生分析小詩中描述的主人公，保護主人公的誰？

6、學生回答：主人公是細胞；保護細胞的是細胞膜。點燃學生的好奇之火，激發學生對生物膜結構的強烈興趣和渴望探索的動機。老師介紹細胞生物膜系統。教師提問：在上節課學習的物質跨膜運輸的實例中，我們學習了細胞膜的什么什么功能特性？學生回答：細胞膜具有選擇透過性教師講述：細胞膜要有這樣的特性，就要有相應的結構，即結構決定功能。那么，細胞膜具有什么樣的結構呢？其實，對細胞膜的成分和結構的探究，科學家早在100多年前就開始了。今天，我們就搭上時光機，回到十九世紀，重溫下科學家對生物膜的探索過程，一起來學習下細胞膜流動鑲嵌模型。請大家把書本打開來。一、生物膜結構的探索歷程教師講述：科學家是怎樣開始對膜結構的研究的

7、呢？閱讀回答問題：實驗一：1895年E.Overton用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次的研究發現：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。提問1：歐文頓得出了什么結論?他是依據什么得出的？ 結論得出后還有必要進行驗證嗎？實驗二：20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發現細胞不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解。        提問2：科學家通過實驗得出了什么結論? 該結論是否支持歐文頓的發現？實驗三：

8、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實驗：將抽提出的脂質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。學生閱讀課本P65P67內容：小組討論回答：1、膜是由脂質組成的。需要驗證。限于當時的技術條件，科學家們不知道細胞膜的結構，只好從研究細胞膜的生理現象入手來探究其化學組成成分。2、細胞膜的主要成分是脂質和蛋白質。該結論支持歐文頓的發現。開始學習模型建構的方法。假說是怎樣提出的。讓學生認同“提出假說”的科學方法：主要是限于當時的條件。實驗、推理想象假說進一步驗證完善。教師活動：介紹磷脂分子。提問3：科學家在實驗中

9、觀察到什么現象？他們推測磷脂分子在細胞膜中是怎樣排列的? 細胞膜中的脂質為什么會排列為連續兩層呢？細胞膜中的磷脂分子會排列成怎樣兩層呢？畫出來進行比較哪種情況膜穩定性強？小組討論回答：實驗的現象是什么？ （測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。）實驗結論是什么？ （細胞膜中的脂質分子必然排列為連續的兩層。）細胞膜中的脂質為什么會排列為連續的兩層呢？ （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。該結構決定了細胞膜中磷脂分子的排列方式。）利用手勢說明排列方式。3、細胞膜是由雙層磷脂分子構成。親水頭部朝外，疏水尾部朝內。訓練學生分析問題和解決問題的

10、能力。訓練學生分析問題和解決問題的能力。請同學根據老師對磷脂分子結構特性介紹后，對細胞膜中的雙層磷脂分子進行對學生討論回答實驗4：1959年，J.D.Robertsen根據電鏡下觀察到的細胞膜暗亮暗的三層結構，提出單位膜結構模型。教師講述：靜態的三層結構模型不能解釋植物細胞的質壁分離、哺乳動物成熟紅細胞皺縮和脹破、變形蟲的變形運動，對膜結構產生質疑。實驗5：鏡冰凍蝕刻細胞膜示意圖時間：20世紀60年代實驗: 科學家用掃描電鏡技術和冰凍蝕刻技術揭示了細胞膜結構中蛋白顆粒小組討論回答：實驗的現象是什么？ (在電鏡下看到了細胞膜清晰的“暗亮暗”三層結構。)羅伯特森提出了什么假說？ (所有生物膜都是由

11、“蛋白質脂質蛋白質”三層結構構成的靜態統一結構。)討論“三明治”模型的局限性？ (把生物膜描述為靜態的剛性結構，解釋不了膜的許多生理功能。)學生觀察并討論回答：觀察：科學家用掃描電鏡技術和冰凍蝕刻技術揭示了細胞膜結構中蛋白顆粒分布示意圖。小組討論回答：實驗的現象是什么？ (實驗表明蛋白質并不是全部平鋪在脂質的表面，有的蛋白質是鑲嵌在脂質雙分子層中的。)了解技術進步對科學研究發展的作用。了解技術進步對科學研究發展的作用。實驗6：熒光技術細胞融合實驗時間：1970年科學家：弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin)實驗：人鼠細胞融合學生觀察并討論回答：觀察：Flash演示小鼠細胞和人細胞的融合過程。

12、小組討論回答：實驗的現象是什么？ （兩種顏色的熒光均勻分布。）實驗結論是什么？ 細胞膜具有流動性（膜分子是運動的）。例舉細胞膜具有流動性？ （植物細胞質壁分離、變形蟲運動等。）了解技術進步對科學研究發展的作用。師生共識：細胞膜具有流動性，必然體現在膜的形狀變化或其上分子的運動。實驗7：展示1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型示意圖。糖蛋白磷脂分子蛋白質分子磷脂雙分子層糖類學生閱讀課文，結合PPT展示的流動鑲嵌模型示意圖思考和總結：讓學生進一步認同技術進步推動了假說的發展，并且假說不斷被修正和完善。突出模型建構方法：實驗、推理想象提出假說進一步驗證完善不斷發展。二、生物膜的流動鑲嵌模型的內容

13、：flash演示：細胞膜的亞顯微結構模型教師提供材料：制作生物膜模型的廢舊物品（包裹中藥丸的球形蠟殼、電線、解剖針、泡沫塑料等）教師提問：細胞膜的組成成分？細胞膜的基本支架？蛋白質分子在磷脂雙分子層上如何排布的？細胞膜的結構特點是什么，為什么細胞膜會有這樣的特點？細胞膜外表面的特殊結構是什么，有好作用？1、學生觀察：2、學生分小組制作生物膜模型：3、每個學生小組派代表展示、講解：4、回答問題：、脂質、蛋白質和糖類。、磷脂雙分子層構成膜的基本支架。、蛋白質分子或鑲入或嵌入，或橫跨于磷脂雙分子層中，多數蛋白質是可以運動的。、生物膜具有一定的流動性。組成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子是可以運動的，所以

14、使得細胞膜具有了流動性。、細胞膜外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。具有保護通過動畫演示、直觀圖片、學生動手制作模型和提問強化生物膜“流動鑲嵌模型”的基本內容。教師小結： 19世紀末，歐文頓的實驗和推論：膜是由_組成的。20世紀初，科學家的化學分析結果，指出膜主要由_和_組成。1925年，荷蘭科學家得出：脂質分子是   層分布的。1959年，羅伯特森提出的“三明治”結構模型：所有生物膜都由  三層結構組成。1970年，熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有  性；1972年桑格和尼克森提

15、出1972年，桑格和尼克森提出了   模型。、潤滑 識別的作用學生作答：總結結構與功能相適應的觀點；人類對自然的認識是永無止境的教師講述：人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術的不斷創新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結構的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發展流動鑲嵌模型。學生思考、分小組討論交流：生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實驗技術的進步起到怎樣的作用？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的？實現“情感、態度與價值觀”的課程目標。思考分析生物膜建立的過程你受到什么

16、啟示？課后延伸：利用互聯網搜索科學家對生物膜研究的最新進展資料，并通過自己的加工將資料整理出來，拿到班上相互交流學生整理、在班級里進行交流。讓學生帶著問題走出課堂，再次強化流動鑲嵌模型的基本內容。【板書設計】第二節 生物膜的流動鑲嵌模型探究歷程：成分 結構 結構特點模型建構方法：實驗、推理想象提出假說進一步驗證完善不斷發展生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容：1、基本骨架:磷脂雙分子層。2、蛋白質分布：鑲在，嵌入，貫穿。3、流動性的蛋白質，磷脂。4、糖脂和糖蛋白。【教學反思】1、盡量為學生創造機會進行探究活動，激發學生學習興趣。本節教學設計上主要突出科學史實教育，經過教師精心設計，將各位科學家實驗的資料，再加工成一連串環環相扣的問題來引導學生探究，讓學生身臨其境，仿佛自己就是科學家在進行研究，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展；正確認識實驗技術手段的進步在促進科學研究發展中的作用；總結科學發現的一般規律。2、保護學生的自尊心，培育學生創造的激情。教師必須設置好探究歷程的梯度（如，補充磷