1、生物膜的流動鑲嵌模型教學設計陜鼓中學 楊林教學設計思路：人教版普通高中課程標準實驗教科書生物1必修·分子與細胞第四章第二節“生物膜的流動鑲嵌模型”一節與以往的教材相比，不是平鋪直敘直接講述結果，而是在回顧生物膜發展歷史的同時，引導學生據其因究其果，并歸納總結出生物膜模型建構的基本方法。我對“生物膜的流動鑲嵌模型”一節的教學設計如下:一、教材分析本節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

2、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。此外，還應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的生理現象。二、學情分析：高一學生的特點是抽象思維能力和綜合思維能力較強，同時，對生物課程的學習，也有著濃厚的興趣。他們在前面曾學過“細胞膜的成分和功能”的內容，但是對于“膜的結構”并未涉及。因此，教學中可以利用學生的知識基礎并遵循學生的認知規律，通過適當的教學策略，使新知識有效地整合進學生原有的知識網絡中，使學生的知識體系得到豐富和發展。三、教學目標1知識方面課程標準中與本節內容有關的具體內容標準是“簡述細胞膜系統的結構和功能”。這項要求包括兩層含義:一是簡述細

3、胞的生物膜系統的概念和功能;二是簡述生物膜的結構。因此本節在知識方面的教學目標可定為“簡述生物膜的結構”。2.能力方面本節內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。因此本節在能力方面的教學目標可定為“嘗試提出問題做出假設”。3.情感態度與價值觀方面本節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的認識，特別是這些內容中所體現的結構和功能相統一，技術手段的進步，促進科學的發展等觀點對于學生的情感態度與價值觀領域的發展有重要價值。因此本節在情感態度與價值觀方面的教學目標可定為“探討在

4、建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步所起的作用;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。”四、教學重點和難點1.教學重點1）科學家對生物膜結構的探索歷程2）流動鑲嵌模型的基本內容。2.教學難點探討建立生物膜模型的過程中，如何體現結構與功能相適應的觀點。五、教具準備 多媒體演示課件 六、教學過程1從細胞膜的功能入手，引發學生探究細胞膜結構的好奇心首先提出問題:在制作真核細胞三維結構模型的活動中，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。根據結構與功能相適應的觀點分析，用哪種材料做細胞膜，更適于體現細胞膜的功能?讓學生討論，引發學生探究細胞膜結構的好奇心。引起學生

5、的探究欲望后，如果直接將細胞膜流動鑲嵌模型的內容告訴學生，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。此時可以設計一系列問題，引導學生一步步地分析科學家的實驗和結論，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。2.從每個資料所提供的生理現象入手，體驗科學家對生物膜化學組成成分的探索歷程。一般說來，要研究某一物質或物體的分子結構首先要弄清其化學組成成分。此處可設疑:如果我們不知道細胞膜的化學組成成分，讓你來設計實驗探究，你最容易想到用什么方法?(多數學生會想到用化學分析的方法

6、)。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象人手來探究其化學組成成分。資料1：1895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。說明:細胞膜中含有脂質成分(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。說明:細胞膜上不但有脂質還有蛋白質存在(學生分析回答)。同時引導學生進一步思考:在此實驗中為什么要選用紅細胞膜來進行分析?(此外需

7、補充說明:細胞膜主要有脂質和蛋白質組成，還含有少量的糖類等物質)3.以上述化學組成成分分析為基礎，構建細胞膜分子結構模型細胞膜中的化學組成成分是怎樣有機結合構成細胞膜的呢?其中涉及到細胞膜中磷脂的排列方式和蛋白質的排列方式及模型的建構。資料3：1925年，兩位荷蘭科學家E.Goiter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:細胞膜中的脂質必然排列為連續的兩層(學生分析回答)。此處可以連續設疑，個個突破。例如:細胞膜中的脂質為什么會排列為連續的兩層呢?這與構成細胞膜的脂質磷脂分子的結構

8、密切相關。磷脂分子的結構特點: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。該結構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，才符合細胞內外均為有水環境的事實。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構的電鏡照片。讓學生根據電鏡照片修正和完善自己提出的假說。然后指出:1959年，J.D.Robertsen根據電鏡下觀察到的細胞膜暗一亮一暗的三層結構

9、，提出單位膜結構模型。展示單位膜結構模型的主要內容，并引導學生分析該模型的局限性。此后指出，隨著科學技術的進步，人們從新的實驗現象人手對細胞膜的分子結構作出了新的判斷。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:蛋白質分子可以嵌人磷脂雙分子層中，且蛋白質的分布是不均勻的(學生回答)。資料6：展示1970年LD.Frye和H.Edidin的人鼠細胞融合實驗。說明:細胞膜上的蛋白質分子能夠運動(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:構成細胞膜的磷脂和蛋白質都是可以運動的，由此我們可以推出細胞

10、的結構特點是什么?此處可動畫模擬磷脂運動，模擬蛋白質運動，模擬細胞膜流動。根據上述研究成果，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.Singer和G.Nicolson提出流動鑲嵌結構模型。展示流動鑲嵌結構模型的主要內容。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，組織學生歸納總結模型建構的基本方法。學生活動教師的組織和引導教學意圖1.回憶上節課的探究活動，思考生物膜對物質的選擇性吸收是否與其特定的結構相關？2.閱讀教材正文第二、第三段，討論對膜的研究為什么是從生理功能入手？3.思考與討論（1）4.繼續閱讀教材正文，討論“單位膜模型”是怎樣提出的。5.閱讀

11、教材有關“對生物膜結構的探索歷程”中余下的全部正文，完成思考與討論（2）。6.閱讀有關流動鑲嵌模型的正文。1.通過生物課的學習，我們早已有了“結構與功能相適應”的觀點。2.主要是限于當時的條件。實驗、推理想像假說進一步驗證完善。3.“提出假說”的科學方法介紹。4.提出技術進步推動了假說發展。5.隨著技術進步，假說不斷被修正和完善。突出模型建構方法：實驗、推理想像提出假說進一步驗證完善不斷發展。6.歸納流動鑲嵌模型的基本內容。1.      引起對生物膜結構探討的興趣。2.開始學習模型建構的方法。3.假說是怎樣提出的。4.了解技術進步對科學研究發展的作用。5.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。6.復習強化：流動鑲嵌模型的基本內容。七、教學反思： 本節課教師要注重課程資源的選擇、整合和優化。既要讓學生感受細胞分裂過程的動態性和