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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(xué)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(xué)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(xué)生在認(rèn)識細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的同時，了解這些知識的來龍去脈，認(rèn)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(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。隨著技術(shù)手段的改進(jìn)不斷發(fā)現(xiàn)新的證據(jù)，原有的觀點(diǎn)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(diǎn)理解和掌握生物膜的流動鑲嵌模型，學(xué)會運(yùn)用該模型解釋相應(yīng)的生理現(xiàn)象。 2 教學(xué)目標(biāo) 2.1 知識方面 課程標(biāo)準(zhǔn)中與本節(jié)內(nèi)容有關(guān)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“簡述細(xì)胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”。這項(xiàng)要求包括兩層含義:一是簡述細(xì)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(xué)目標(biāo)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(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，學(xué)生動腦分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并構(gòu)建模型為重點(diǎn)，讓學(xué)生們從中體驗(yàn)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法。因此本節(jié)在能力方面的教學(xué)目標(biāo)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(xué)生對科學(xué)的歷史和本質(zhì)的認(rèn)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(jìn)步，促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展等觀點(diǎn)對于學(xué)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(xué)目標(biāo)可定為“探討在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)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(diǎn)?！? 3 教學(xué)過程 3.1 從細(xì)胞膜的功能入手，引發(fā)學(xué)生探究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的好奇心 首先提出問題:在制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動中，某小組同學(xué)分別用三種材料做細(xì)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(diǎn)分析，用哪種材料做細(xì)胞膜，更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能?讓學(xué)生討論，引發(fā)學(xué)生探究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的好奇心。 引起 學(xué) 生 的探究欲望后，如果直接將細(xì)胞膜流動鑲嵌模型的內(nèi)容告訴學(xué)生，學(xué)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(xué)生一步步地分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索歷程，使學(xué)生切身感受到科學(xué)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(xué)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(yàn)科學(xué)家對生物膜化學(xué)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(xué)組成成分。此處可設(shè)疑:如果我們不知道細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分，讓你來設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究，你最容易想到用什么方法?(多數(shù)學(xué)生會想到用化學(xué)分析的方法)。但是由于受到當(dāng)時科技條件的限制，科學(xué)家們只好從研究細(xì)胞膜的生理現(xiàn)象人手來探究其化學(xué)組成成分。 資料 1 1895年E.O verton用植物細(xì)胞研究細(xì)胞膜的通透性。他選取用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次的研究，發(fā)現(xiàn):脂溶性分子易透過細(xì)胞膜;而非脂溶性分子則難以通過。說明:細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)成分(學(xué)生分析回答)。 資料 2 20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)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(xì)胞膜上不但有脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)存在 (學(xué)生分析回答)。同時 引 導(dǎo) 學(xué)生進(jìn)一步思考:在此實(shí)驗(yàn)中為什么要 選用紅細(xì)胞膜來進(jìn)行分析?(此外需補(bǔ)充說明:細(xì)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(xué)組成成分分析為基礎(chǔ)，構(gòu)建細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)模型 細(xì)胞膜中的化學(xué)組成成分是怎樣有機(jī)結(jié)合構(gòu)成細(xì)胞膜的呢?其中涉及到細(xì)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(xué)家E.G oiter和F.G rendel作了丙酮抽提紅細(xì)胞膜脂質(zhì)實(shí)驗(yàn):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(dāng)于所用的紅細(xì)胞表面積的2倍。說明:細(xì)胞膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層(學(xué)生分析回答)。 此處可以連續(xù)設(shè)疑，個個突破。例如:細(xì)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(xì)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(diǎn):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(xì)胞膜中磷脂分子的排列方式。那么，細(xì)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(xué)生討論得出只有“尾”相對“頭”朝外，才符合細(xì)胞內(nèi)外均為有水環(huán)境的事實(shí)。由此我們推斷出細(xì)胞膜中磷脂分子的排列方式。 資料 4 展示20世紀(jì)50年代電子顯微鏡誕生后拍攝的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的電鏡照片。讓學(xué)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(xì)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(xué)生分析該模型的局限性。此后指出，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們從新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象人手對細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)作出了新的判斷。 資料5 展示20世紀(jì)60年代電鏡冰凍蝕刻細(xì)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(xué)生回答)。 資料6展示1970年LD .Fry e和H.Ed idin的人— 鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。說明:細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子能夠運(yùn)動(學(xué)生分析回答)。 資料7 動物細(xì)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(yùn)動(學(xué)生分析回答)。 此時可以進(jìn)一步追問:構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)都是可以運(yùn)動的，由此我們可以推出細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么?此處可動畫模擬磷脂運(yùn)動，模擬蛋白質(zhì)運(yùn)動，模擬細(xì)胞膜流動。 根據(jù)上述研究成果，組織學(xué)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(xué)生討論:生物膜的流動鑲嵌模型是否完美無缺? 最終，組織學(xué)生歸納總結(jié)模型建構(gòu)的基本方法。