視頻標(biāo)簽：東莞市,生物膜,流動鑲嵌模型

所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：東莞市高中生物優(yōu)質(zhì)課《生物膜的流動鑲嵌模型》塘廈中學(xué)-李娟（

教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：東莞市高中生物優(yōu)質(zhì)課《生物膜的流動鑲嵌模型》塘廈中學(xué)-李娟（附課件+教學(xué)設(shè)計）

課題來源：《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)生物教科書 分子與細胞（必修1）》（人教版）名稱：生物膜的流動鑲嵌模型  所屬單元章節(jié)：第四章第二節(jié)《細胞物質(zhì)的輸入和輸出》中，第二節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”

教師姓名	李娟	所在學(xué)校	東莞市塘廈中學(xué)
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一、             教材分析
1．內(nèi)容和地位 
“生物膜的流動鑲嵌模型”是人教版分子與細胞模塊第四章第二節(jié)內(nèi)容。本章共三節(jié)，第一節(jié)主要說明細胞膜是選擇透過性膜，為什么具有選擇透過性，這與膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，于是進入第二節(jié)內(nèi)容。而第二節(jié)內(nèi)容又是解釋第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?rdquo;的基礎(chǔ)。這三節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能――結(jié)構(gòu)――功能。由此可見，本節(jié)“生物膜的流動鑲嵌模型”在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第二節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁，并體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)觀點。“生物膜的流動鑲嵌模型”主要介紹了對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程，目的是讓學(xué)生在認識生物膜結(jié)構(gòu)的同時，了解人類探究生物膜結(jié)構(gòu)的過程和方法，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。 
2．教學(xué)重點 
（1）對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 （2）生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容 
3．教學(xué)難點 
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。 
二、 學(xué)情分析 
1．高一學(xué)生已經(jīng)掌握了細胞的結(jié)構(gòu)，并且在第一節(jié)了解了生物膜具有選擇透過性的功能特點，為本節(jié)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)決定功能，帶著疑問學(xué)生便可以跟隨著科學(xué)家的探究歷程一起構(gòu)建起生物膜的物理模型。 
2．由于本校學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，觀察和分析能力也欠佳，尤其是在小組合作學(xué)習(xí)上，高中學(xué)生雖然已經(jīng)具備了一定分工合作能力，但仍然需要各組員之間的密切配合與交流討論，因此在教學(xué)過程中需要教師耐心的引導(dǎo)和講解才能讓學(xué)生達成本節(jié)的目標(biāo)。
三、 課程三維目標(biāo) 
1．知識目標(biāo)
（1） 簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 ；
（2） 舉例說明生物膜具有的流動性特點 ；
（3） 通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程闡述科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律 。
2.技能目標(biāo)：
通過小組分工合作，構(gòu)建起各階段的生物膜結(jié)構(gòu)模型，提高學(xué)生的動手能力、思考分析和分工合作的能力。
 3.情感目標(biāo)：學(xué)生通過學(xué)習(xí)認同真理的追尋離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)會堅持和思考。
四、教學(xué)策略 
本節(jié)課首先采用“觀察現(xiàn)象—提出問題—分析問題—進行實驗—得出結(jié)論”的生物學(xué)基本的探究模式來引導(dǎo)學(xué)生思考，然后通過設(shè)計問題串，分析生物膜的探究歷程，感受科學(xué)技術(shù)對科學(xué)研究的作用，體驗科學(xué)探究的艱辛。同時引導(dǎo)學(xué)生利用模型材料一步步構(gòu)建起每個資料所對應(yīng)的生物膜結(jié)構(gòu)，并通過展示和修正最終得出正確的模型結(jié)構(gòu)，其中融合實驗導(dǎo)入、觀察分析、聯(lián)系實例，對比歸納等方法，配以多媒體教學(xué)，使學(xué)生在寓教于樂的輕松氛圍中體驗構(gòu)建模型的方法，并理解流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。
五、課前準(zhǔn)備
1.組織學(xué)生制作磷脂分子模型
課前前一周，購買大頭吸鐵石和彩紙若干，以組為單位組織學(xué)生構(gòu)建磷脂分子模型，收集后以備在解剖盤中展示使用。
2.收集材料整理備課思路
為了能讓學(xué)生在本節(jié)課上既能收獲知識又能發(fā)散思維活躍氣氛，我參考了其他老師的吸鐵石做磷脂的展示方法，但考慮到本校學(xué)生的學(xué)情，故使備課內(nèi)容通俗易懂，設(shè)問簡單有效，以提高學(xué)生的聽課效率。由于本節(jié)課是模型建構(gòu)課，因此對學(xué)生不做預(yù)習(xí)要求。
 五、教學(xué)過程設(shè)計

教學(xué)環(huán)節(jié)	教師組織與指導(dǎo)	學(xué)生活動	設(shè)計意圖
【導(dǎo)入】
創(chuàng)設(shè)情境	【小魔術(shù)】：移動的紅色 第一步：選兩只大小相同的燒杯，分別用玻璃鉛筆標(biāo)上A、B。 第二步：在A、B兩只燒杯中分別加入等量的清水，A用酒精燈加熱煮沸，B放置于常溫中。 第三步：選等量的紅色三角梅紅葉，分別放入A、B兩燒杯中，經(jīng)過相同時間后觀察 設(shè)問：（1）發(fā)生了什么現(xiàn)象？ （2）為什么溶液變紅了？ （3）色素是怎樣跑出來的?	【學(xué)生思考回答】： （1）A燒杯中紅葉仍為紅色，水無色；B燒杯中紅葉褪色，溶液變紅。 （2）原因：液泡中的大分子色素進入了沸水中 （3）在高溫環(huán)境中，生物膜上失去選擇透過性，色素分子外滲。	創(chuàng)設(shè)實驗情景導(dǎo)入激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。初步培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。
導(dǎo)入主題	【過渡】薄薄的一層膜，為何會有選擇透過性這么神奇的功能？這跟它的結(jié)構(gòu)密不可分，現(xiàn)在如果你是一位科學(xué)家將如何設(shè)計實驗探究生物膜的結(jié)構(gòu)呢？首先要解決哪些問題？今天我們就跟著科學(xué)家們一起來探究這神奇的生物膜結(jié)構(gòu)！	【小組討論回答】（1）提取鑒定出細胞膜的化學(xué)成分（2）這些化學(xué)成分如何構(gòu)成細胞膜（3）生物膜的結(jié)構(gòu)有哪些特點？	培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會科學(xué)探究的基本方法
【推進新課】-、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程
探究細胞膜的組成成分	【展示資料1】： （1）1895年，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易穿過。 設(shè)問：1.通過以上細胞膜的生理現(xiàn)象，根據(jù)相似相溶的原理，說明細胞膜的中含有什么成分？ 2.由于受到當(dāng)時科學(xué)技術(shù)的限制，他只能從生理現(xiàn)象上給予了推測，如果想要提取出細胞膜里面的成分進行分析，應(yīng)該怎樣做？用什么材料比較好？為什么? 【展示資料2】： 后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，進行了以下的化學(xué)分析： （1）科學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被溶解脂質(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。（2）用斐林試劑對細胞膜進行檢驗，發(fā)現(xiàn)部分被染成磚紅色 設(shè)問：這兩個實驗分別說明細胞膜中除了脂質(zhì)外還含有什么成分？ 教師歸納：細胞膜主要由脂質(zhì)中的磷脂、和蛋白質(zhì)組成。	【學(xué)生思考回答】： 1.       說明細胞膜中含有脂質(zhì) 2.       將細胞膜提取出來，哺乳動物成熟的紅細胞。因為沒有細胞核和眾多的細胞器。         學(xué)生閱讀，思考三個實驗分析結(jié)論，體驗推理的過程，并感受技術(shù)發(fā)展對科學(xué)研究的幫助。（細胞膜由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)所組成，）。	培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析材料的能力，大膽推論，得到答案。
	【過渡】：細胞膜中的化學(xué)成分是怎樣有機結(jié)合構(gòu)成細胞膜的呢？我們需要知道磷脂和蛋白質(zhì)的排列方式。首先我們先來先來認識磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)。 【展示資料3】 磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子 其“頭部”是親水的，其“尾部”是疏水的。
探究細胞膜組成成分的結(jié)合方式	設(shè)問1：如果將磷脂滴在水面上，磷脂分子將怎樣排布在水和空氣的界面上？ 設(shè)問2.：如果將磷脂滴入水中，磷脂分子又將如何排布？如果以草履蟲為例，其膜內(nèi)外都是水，哪種排列形式與其功能最合適？     Or 設(shè)問3：通過以上例子，我們推斷，磷脂分子在細胞膜中最可能是以單層還是雙層排列的？ 【過渡】以上推論只是我們的猜測，如果要驗證，那么還需實驗數(shù)據(jù)的支持。 【展示資料4】 1925年，科學(xué)家用有機溶劑提取了人類紅細胞的細胞膜的脂質(zhì)成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積是細胞表面積的2倍       設(shè)問1：依據(jù)所觀察到的實驗現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？    設(shè)問2：你能想象一個近似球型的細胞，其細胞膜的磷脂雙分子層的三維立體結(jié)構(gòu)嗎？ 設(shè)問3：磷脂雙分子層對細胞膜有什么重要作用？	【討論構(gòu)建物理模型1】 根據(jù)資料，以手中盤子的邊沿為水和空氣的界面，上面為空氣，下面為水，讓各個小組學(xué)生擺出所認為的排列方式。（教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇和修正）。   【討論構(gòu)建物理模型2】 學(xué)生思考討論，教師引導(dǎo)在盤子中擺出最合理的磷脂排列方式。（教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇和修正）。 學(xué)生思考討論，得出推論：磷脂分子可能是以雙層膜的形式存在的。 學(xué)生思考討論，得出結(jié)論：細胞膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層，對它的三維立體結(jié)構(gòu)做出構(gòu)想。   學(xué)生思考討論，得出結(jié)論：磷脂雙分子層是細胞膜的基本骨架。	培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和準(zhǔn)確表達觀點的能力。        展示學(xué)生探究的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生大膽想象的能力。培養(yǎng)邏輯思維能力。
	【過渡】磷脂雙分子層作為細胞膜的基本骨架存在，那么蛋白質(zhì)又位于哪里呢？ 【展示資料5】 20世紀(jì)50年代，電子顯微鏡誕生了。羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，他把生物膜描述為靜止的結(jié)構(gòu)。 設(shè)問：你能根據(jù)羅伯特森的實驗推測出蛋白質(zhì)所在的位置嗎？請你構(gòu)建相應(yīng)的模型。 【展示資料6】 但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家用冷凍蝕刻技術(shù)發(fā)現(xiàn)，膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面。將冰凍蝕刻技術(shù)的模擬排布圖與學(xué)生自己建構(gòu)的模型相比較，找出異同。讓學(xué)生根據(jù)實驗修正自己的模型。 知識講述：這些蛋白質(zhì)具有專一性，在一定程度上決定了細胞膜的選擇透過性。而細胞膜的選擇透過性決定于蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量。 【找一找】請找出圖片中糖類的位置，有幾種存在形式？     教師講述：糖蛋白又稱為糖被，有保護、潤滑、識別的作用，其中細胞之間的信息交流就是靠糖蛋白來完成的。 【展示】教師展示往屆學(xué)生制作的生物膜的物理模型照片。 【過渡】：這些模型很精美可是和之前的科學(xué)家認為的一樣，都是靜止的。那么該結(jié)構(gòu)模型是否與細胞膜的相功能相適應(yīng)？ 從現(xiàn)實生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲的變形運動和白細胞吞噬病菌的過程。 【展示資料7】1970年科學(xué)家分別用綠色和紅色的染料分別標(biāo)記了小鼠和人細胞表面的蛋白質(zhì)，再將人鼠細胞融合。（播放flash） 設(shè)問：在37℃下40min后出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？說明什么？ 教師補充：其實磷脂分子也具有流動性，因此細胞膜具有流動性。	【討論構(gòu)建物理模型3】 引導(dǎo)學(xué)生先擺出平面的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)學(xué)生，再分析實驗擺出最符合的蛋白質(zhì)的位置。（蛋白質(zhì)覆蓋在磷脂分子的兩側(cè)）。教師邊引導(dǎo)邊來回巡視，同時展示出錯誤與正確的模型，讓學(xué)生選擇和修正。  【討論構(gòu)建物理模型4】 在原有模型的基礎(chǔ)上修正蛋白質(zhì)的分布情況，蛋白質(zhì)分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子中。     【小組討論回答】 糖類分別和脂質(zhì)、蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖脂和糖蛋白。	體驗實驗技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中的關(guān)鍵作用。   分析思考，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力
模型建構(gòu)及修正完善		回答：不能 【小組討論回答】 總結(jié)出細胞膜中的蛋白質(zhì)具有流動性。	激發(fā)學(xué)生構(gòu)建物理模型的興趣
歸納小結(jié)
	【展示資料8】 1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型。 （教師解釋細胞膜和生物膜的關(guān)系：細胞膜、細胞器膜、核膜等共同構(gòu)成生物膜。） 設(shè)問：對比你自己構(gòu)建的模型和生物膜流動鑲嵌模型的異同，回答以下幾個問題。 ①     生物膜的基本支架是什么？ ②     蛋白質(zhì)分子有哪幾種存在形式？ ③     生物膜的結(jié)構(gòu)特點是什么？功能特點是什么？	【小組討論回答】 閱讀生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。回答 ①生物膜的基本支架是磷脂雙分子層。 ②蛋白質(zhì)分子分別鑲、嵌、貫穿在磷脂雙分子層中。 ③生物膜的結(jié)構(gòu)特點是流動性，功能特點是選擇透過性。	解決教學(xué)重點、突破教學(xué)難點，使學(xué)生進一步領(lǐng)悟科學(xué)過程和科學(xué)方法。
不斷完善和發(fā)展的生物膜	課外延伸：2003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究細胞膜的美國科學(xué)家阿格雷和麥金農(nóng)。以表彰他們在細胞膜物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ婪矫嫠�做的貢獻。	課后興趣交流	情感教育，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)無止盡，勇于探究的品質(zhì)。
課堂鞏固
	1能體現(xiàn)生物膜結(jié)構(gòu)特點的實例包括     （    ） ①     O2、CO2等分子進入細胞     ②吞噬細胞吞噬抗原      ③唾液腺細胞分泌唾液            ④變形蟲的自主運動      ⑤小鼠與人細胞融合  A．①②③④⑤   B．②③④⑤    C．②③④        D．①②③ 2.下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)探索歷程的說法，不正確的是（   ） A．最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質(zhì)組成的 B．三層結(jié)構(gòu)模型認為生物膜為靜態(tài)的結(jié)構(gòu) C．流動鑲嵌模型認為構(gòu)成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動 D．三層結(jié)構(gòu)模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中的分布是不均勻的 3.如圖是真核細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，①～③表示物質(zhì)。下列有關(guān)說法錯誤的是（     ）     A．①②③在細胞膜上都不是靜止的 B．細胞識別與①有關(guān) C．②在細胞膜上的分布是不均勻的 D．③的單分子層面積等于該細胞所有膜面積的兩倍	1.       B 2.       D 3.       D	鞏固基礎(chǔ) 加深理解
板書設(shè)計
第四章 第2節(jié) 細胞的生物膜結(jié)構(gòu)（流動鑲嵌模型） 一、生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程： .     三明治結(jié)構(gòu)   流動鑲嵌模型   水面（單層）   水中（雙層）           一、    生物膜概念圖
教學(xué)反思
愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”，興趣來源于好奇心，好奇心不僅會開啟人類的思維并且是不斷探究真相得出真理的最基本的動力。因此，本人對《生物膜的流動鑲嵌模型》這一節(jié)教材的認識和教學(xué)過程的設(shè)計，本著“以學(xué)生為主體，在探索中獲得成就感”的教育理念，采用“實驗發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—做出假設(shè)（構(gòu)建模型）—提供實驗驗證”的教學(xué)模式，通過“生物膜的流動鑲嵌模型”的探究史資料分析輔助物理模型的構(gòu)建，讓學(xué)生在合作探究中不斷的去思考、構(gòu)建和修正，進而獲得成功。這樣不僅使學(xué)生發(fā)散了思維，鍛煉了動手、合作、交流和表達的能力，在輕松愉快的氛圍中獲取知識，并且讓學(xué)生從以往的“學(xué)會”轉(zhuǎn)變?yōu)橐院蟮?ldquo;會學(xué)、樂學(xué)、終生學(xué)”。由于過程中作為科學(xué)家的小助手感同身受探究歷程，因此，學(xué)生能更加深刻的去感受科學(xué)技術(shù)對科學(xué)研究的作用，體諒科學(xué)探究的艱辛。 本設(shè)計在教學(xué)時，剛開始就用一個小魔術(shù)“移動的紅色”成功的抓住了學(xué)生的興趣，通過提出“膜為什么有選擇透過性這么神奇的功能”這一問題，層層遞進，引出本節(jié)課的知識目標(biāo)。在突破磷脂雙分子層這一教學(xué)難點中，本人不是展示課本中已有的科學(xué)史來進行分析探究，而是通過化學(xué)分子本身的性質(zhì)，在不同情景下得出不同的排列方式，來引導(dǎo)學(xué)生思考真正生物細胞中磷脂的排列形式，然后再輔助科學(xué)家的實驗證據(jù)來支持學(xué)生的推論，讓學(xué)生發(fā)散思維的同時收獲了成就感。然后通過資料展示、問題設(shè)置，讓學(xué)生做出假設(shè)并且構(gòu)建相應(yīng)的物理模型，最終在輕松開心的氣氛下順利的完成了三維目標(biāo)。

 

教學(xué)永遠是一門有遺憾的藝術(shù)，由于學(xué)生認知層次不同，思維方式各異，因此在分組構(gòu)建物理模型時部分小組不能在有限的時間內(nèi)完成正確的模型，但是錯誤也是一種美，通過展示和對比不同的模型，讓學(xué)生自己的闡述各自的觀點，最終得到統(tǒng)一。在教學(xué)中，只要是思考的產(chǎn)物，無論是正確還是錯誤都值得鼓勵。由于課時有限，有部分學(xué)生并沒有完全跟上教師的思維引導(dǎo)，在生物膜的功能和結(jié)構(gòu)特點這個難點中遇到了暫時的困難，需要課下的復(fù)習(xí)和鞏固來完成學(xué)習(xí)任務(wù)。 生物本就是一門有趣的自然科學(xué)，如何讓學(xué)生能夠從繁瑣的知識記憶中解脫出來，在課堂中快樂的獲取知識是我們每一位教師值得努力的課題！路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！

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