生物膜的流动镶嵌模型教学设计

生物膜的流动镶嵌模型 教学设计

广平一中 焦红芳

【教材分析】

人教版必修1第4章共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。第1节主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为什么具有选择透过性？这与膜结构有关，膜结构又是解释物质跨膜运输的方式的基础。这3节内容的内在联系是：功能—结构—功能。由此可见，本节内容在第4章中起着承上启下的作用，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。

本节主要包括两大部分内容：1、科学家对细胞膜结构的探索历程。利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现是长期的过程；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说并非一成不变，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。

【教学目标】 1．知识与技能

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。 ②举例说明生物膜具有流动性特点。 ③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。 2．过程与方法

①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。 ②发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。 3．情感态度与价值观

①生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。

②正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和

大胆的想象，并通过实验进一步验证。

③正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。

【教学重点】流动镶嵌模型的基本内容。

【教学难点】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。 【教学方法】谈话法、探究法

【教具准备】多媒体课件、制作生物膜模型的废旧物品（包裹中药丸的球形蜡壳、电线、解剖针、泡沫塑料等）

【课时安排】1课时 【教学设计思路】

教学内容 基本策略

会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 问题①:你能推测出什么结论？ 问题②: 在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析？ 实验三： 1925 年， 两位荷兰科学家 E.Gorter 和 F.Grendel 作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验： 将抽提出的脂质在空气 —水界面上铺成单分子层， 测得其分子所占的面积相当于 所用的红细胞表面积的 2 倍。 问题①:你能推测出什么结论？ 问题②: 细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？细 胞膜中的磷脂分子会排列成怎样两层呢？画出来进行比 较哪种情况膜稳定性强？ 小结与思考 讨论对膜的研究为什么是从生理功能入手？ 脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？蛋白质位于脂双层的 什么位置？ “提出假说” 的科学方法 介绍。 主要是限于当时的条件。 实验、 推理想象—假说—进一 步验证完善。 展示 20 世纪 50 年代电子 (2)单位膜模型的提出 实验四：1959 年，J.D.Robertsen 根据电镜下观察到的细 胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型。 问题①:单位膜结构的主要内容是什么？ 人的红细胞渗透作用吸 问题②:单位膜结构有什么缺陷？ 问题③:有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的 呢？ 引导学生观察后思考 (3)新技术带来新模型 实验五：展示 1970 年 L.D.Frye 和 H.Edidin 的人——鼠细 胞融合实验。 问题：①该实验表明什么？ ②根据已有的生物知识或生活经验， 你能列举哪些证明细 胞膜具有流动性的证据。 实验六： 动物细胞吸水膨胀时， 磷脂双分子层的厚度变

小。 程；②变形虫的伪足运动现 象；③受精时细胞的融合过 问题：说明什么？ 程； ④动物细胞分裂时细胞膜 探究思路引导 细胞膜具有流动性， 必然 体现在膜的形状变化或其上 了解技术进 分子的运动。如 步对科学研 究发展的作 ①白细胞吞噬细菌的过 用 水涨破的图片 胞吞胞吐的图片 洋葱表皮细胞渗透作用 失水图片 了解技术进 步对科学研 究发展的作 用 显微镜诞生后拍摄的细胞膜 结构的电镜照片 学生评价、教师评价 学生小组讨论后， 推选代 表发言

的缢裂过程； 实验七：展示 1972 年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型 示意图 问题：①细胞膜的组成成分？ ②细胞膜的基本支架？ ③蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？ ④细胞膜的结构特点和功能特点？ 提出技术进步推动了假 说发展着技术进步， 假说不断 被修正和完善。 突出模型建构 方法：实验、推理想象—提出 假说—进一步验证完善—不 断发展。 小结 ①19 世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由___________ 组成的。 ② 20 世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由 ___________和__________组成。 ③1925 年，荷兰科学家得出：脂质分子是 层分布的；

④1959 年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有 生物膜都由 三层结构组成； 总结结构与 功能相适应 ⑤1970 年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出 细胞膜具有 性； ①生物膜的流动镶嵌模 的观点；人 型不可能完美无缺 类对自然的 认识是永无 ⑥1972 年桑格和尼克森提出⑥1972 年，桑格和尼克森提 出了 思考 ①生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 模型.模型。 ②实验技术的进步所起 止境的 到关键性的推动作用 ③在建立生物膜模型的 过程中， 结构和功能相适应的 观点始终引导人们不断实践、 认识、再实践、再认识，使人 ②纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程， 实验技术的 类一步步接近生物膜的真相 进步所起到怎样的作用？ ③分析生物膜模型的建立过程中， 结构和功能相适应是如 何体现的？

【教后反思】

1．尽量为学生创造探究活动的机会，激发学习兴趣。本节教学设计上主要突出科学史教育，经过教师精心设计，将各位科学家实验的资料，再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，仿佛自己就是科学家在进行研究，从中学习模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展；正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用；总结科学发现的一般规律。

2．保护学生的自尊心，培育学生创造的激情。教师必须设置好探究历程的梯度（如，补充磷脂分子结构与特性的知识），并且不能超出学生当前的认知结构和认知水平，并适时、恰当地给学生创新提供帮助，使其能享受成功喜悦，激发并能维持学生的创造热情。

3．以活动促发展，促进学生知识建构。本节既有资料探究，小组讨论学习的活动，也有通过多媒体课件、学生画图、模型制作等手段，让学生动脑、动口、动眼、动手，学生学习方式多样，落实新课程标准倡导自主、探究、合作学习的要求，有效实现三维目标，学生学得既灵活又实在。

生物膜的流动镶嵌模型”教学设计以及案例

作者：乳山市第… 文章来源：本站原创 点击数：1981 更新时间：2009-8-26

1、教材分析 1.1地位作用

“生物膜的流动镶嵌模型”是必修1“分子与细胞”中第四章第二节的内容。本节课的教学内容是在学生了解了细胞的化学组成和细胞中的各种细胞器结构和功能的基础上进行的。学好本节内容既能帮助学生巩固前面的知识，又能为学习后面的内容作好铺垫，它在教材中起着承上启下的桥梁作用。因此本节课在教学中有着至关重要的作用。 1.2、主要内容

生物膜是细胞中必不可少的结构。本节课主要讲述学家对生物膜的探索历程、生物膜的成分以及生物膜流动镶嵌模型的基本结构。教材从细胞膜的可以控制物质进出这一功能入手，提出科学家对生物膜结构的探索，激发了学生的学习兴趣。其中1970年科学家经过“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验”以及其他实验证据表明生物膜具有流动性。从而提出了生物膜的流动镶嵌模型并且被大多数人所接受,教材接着介绍了生物膜的流动镶嵌模型的结构.紧接着让学生自己动手利用废旧物品制作生物膜模型从而加深对生物膜结构的了解。 2、教学目标及重、难点 2.1教学目标

知识目标：简述生物膜的结构

能力目标：探讨在建立生物模型的过程中，实验技术的进步所起的作用 情感目标：探讨在建立深谷模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。 2.2、教学重点

流动镶嵌模型的基本内容 2.3、教学难点

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 3、学法指导：

对生物膜的探索历程，要深入理解科学家们所采用的科学方法及所进行的分析与推理；通过示意图，建立对生物膜结构的总体认识，流动镶嵌模型中特别注意三种物质的分布和结合情况。 4、教学过程：

4.1 提出问题，创设情景，引入课题

教师活动：引导生物回顾细胞膜的组成和功能；教师提问，细胞膜为什么能够具有这些功能，细胞膜为什么能够控制物质的进出？

学生回答：这与细胞膜的物质组成有关，或者有的同学说，这与细胞膜的结构有关等等答案。 结论：无论什么样的功能都会有与之相应的结构。这体现了生物学中的结构与功能相适应的观点。

教师活动：展示“生物膜的流动镶嵌模型”引出课题。 4.2对生物膜结构的探索历程

教师活动：提问“细胞膜都由哪些物质组成？”

学生回答：细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成，还含有少量的糖类。

教师活动：这些物质如何有机的排列在一起才能具有他特有的功能？下列各个小组拿出各自准备好的材料来模拟科学家探索生物膜的结构？

教师活动：提供材料一：1925年荷兰两位科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展吃那个单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 这说明细胞膜上的磷脂是如何排列的？

追问：结合磷脂的分子特点（具有亲水的头和输水的尾），假如有很多磷脂分子平铺在水面将会如何排列呢？细胞膜内外都有水，那磷脂双分子层又是如何排列的呢？请大家在纸上画一画？ 学生活动：阅读、思考、讨论、绘图和展示。 过度：那么膜上的蛋白质又是如何排列的呢？继续探究

材料二：1959年罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰地细胞膜照片，显示出暗—明—暗三层结构，由此提出“三明治：模型。提示：电子显微镜下，大分子物质对电子吸收多成像颜色较深；小分子

对电子吸收少，成像颜色较浅。由此分子照片中的三层结构分别属于什么物质？ 试着绘出细胞膜的：三明治“模型示意图。

学生活动：分析讨论得出，暗带应该是大分子的蛋白质，明带应该是小分子的磷脂或者糖类。教师可引导学生根据糖类在细胞中的含量进一步推测明带的成分为磷脂。绘图表示细胞膜的“三明治”模型。

教师活动：对学生的回答和绘图进行点评。介绍细胞膜的“三明治”模型的主要内容对罗伯特森的贡献进行肯定，同时对不足提出问题。

随着科学的发展，人们发现麽蛋白并不是全部平铺于脂质表面的，蛋白质的排列方式到底是怎么样的呢？在“三明治”模型的基础上进行修改？

设计意图：培养学生比较、分析的能力以及利用图像等形式进行表达的能力，同时提高学生主动参与学习的积极性。

教师活动：对学生的绘图进行点评。提出新的问题：细胞膜是否静态的？引出对新的问题的探究。

教师引导学生阅读课本P67页：人的细胞和鼠细胞为什么能够融合？引导学生积极思索分析实验所能说明的问题：膜蛋白是可以运动的。

动画演示细胞膜蛋白质和磷脂的运动方式（帮助学生理解）

教师与学生共同归纳细胞膜结构的特点，注意关键词的强调，同时学生加强记忆。

教师总结：关于生物膜的结构，从20世纪初开始，科学家通过研究相继提出了许多假说和模型，直到现在仍处于发展、完善的阶段。仍有许多问题有待大家去解决，希望同学们通过自己的努力为将来膜研究做出贡献。

本小节的设计意图： 用心体会科学家的科学发展过程，不失时机地对学生进行科学态度、科学方法以及科学思维方式养成的教育。激发学生的智力参与，培养其思维的深刻性、独创性。通过科学史的学生，使学生认识到科学技术呈现日新月异、日臻完善的发展态势，从而培养他们用发展的眼光看问题。

4.3、课堂小结： 教师引导学生回顾所学知识，总结知识点之间的联系，树立结构和功能相统一的

观点。 5、课后反思

教学设计采取了“指导—探究—完善”的教学模式，该模式的理论依据是“知识分类学习论”及“深加工学习策略”有关教学理论。教师通过各种形式，不断地启发学生思考，调动学生的学习热情，充分发挥其主体性，使学生积极参与到课堂教学之中，并通过自己的努力去解决问题，从而达到真正理解和掌握知识目的。其中教师起到诱导、点拨、示范的作用，改变了以往由教师讲、学生听的单纯的知识传授为主的教学方式，使学生对有关细胞膜的知识不是呆板地去记忆，而是自己主动的去学习，学生的学习方法获得发展，学习能力得到提高。

教学设计：必修1分子与细胞

第4章第2节 生物膜的流动镶嵌模型 一、 教学目标 知识与技能目标： 1.简述生物膜的结构。

2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。 3.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。 过程与方法目标：

通过对生物膜结构探索历程的体验，学会提出假说的方法以及加深对科学探究的过程的理解。

情感态度与价值观目标：

使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点。

认同实验技术的进步促进科学研究的发展。认同技术性工作的重要性。 二、教学重点和难点 1.教学重点

1.1流动镶嵌模型的基本内容。

1.2对生物膜结构探索历程的体悟，提出假说的方法。 2.教学难点

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。

三、教学课时 一课时45分钟 四、教学设计思路：

从问题探讨用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？你能否想出更好的材料引出结构与功能相适应的观点，引出本课探究的目标是生物膜的结构，因为在本课中经常提到结构与功能，学生容易将两者混淆，一开始就板书生物膜的结构使学生有个清晰的意识。

欧文顿在归纳总结的基础上依据结构与功能相适应的观点进行推理想像提出假说，不是通过对膜成分的提取和鉴定，因为限于当时条件限制，没有电子显微镜等，只好从生理功能入手进行探究，其推理应用了结构与功能相适应的观点。提出“膜由脂质组成的”之后还要对膜的成分进行提取、分离和鉴定，因为假说需要通过实验进一步验证和完善。荷兰科学家用丙酮提取脂质铺展成单分子层的实验根据实验数据推理得出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层，但为什么会排列成连续的两层，怎样排列？需要调动教学资源——学生的生活经验中对油脂在水中的状态等的感性认识，引导学生理解。磷脂双分子层的排列方式的分析推理既对学生能力进行了训练又有利于学生对本节主要内容流动镶嵌模型基本支架——磷脂双分子层的理解。

利用P69习题2科学家在实验中发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明，组成细胞膜的物质中有(脂质和蛋白质)以此为学生铺垫了知识基础，让学生对罗伯特森实验：在电镜下看到了清晰的三层结构照片大胆地提出假设。

对白细胞吞噬病菌的动画观看再次清晰地看到细胞膜的流动性。

荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验证明了细胞膜的流动性。引导学生观察图，练习从图中获取信息。

先让学生阅读P68流动镶嵌模型的基本内容并进行梳理归纳，然后老师再次强调特点：基本支架、内外不对称性、流动性。其中流动性往往被误认为是功能特点，应予以讲解：磷脂分子以及蛋白质分子的可以运动是指在结构上具有的没有固定死的特点。至于其动起来所起的作用才是功能特点。P68小字部分的阅读并用笔将关键词划出来，锻炼学生阅读资料获取信息的能力，阅读后判断生物膜结构模型示意图中膜的内外，要用到结构与功能相适应的观点，又检验了学生是否从资料中获取了有用信息：有糖蛋白的在外面与细胞的识别功能相适应。

有关流动镶嵌模型你有什么问题？讨论流动镶嵌模型是否已完美无缺？说说你的看法。预想将来会什么样的发展？老师给予资料支持，激发学生继续科学探究的兴趣。

最后让学生小结今天的课主要学习了什么内容，让学生有展示的机会，老师从中及时地得到学生对本节课掌握程度的教学反馈。

老师引导，让学生再次认识科学探究的过程是一个不断开拓继承修正发展的过程，其道路是曲折的，强调我们今天探究的是生物膜的结构还是功能？但是总是离不开功能因为结构和功能是相适应的。

五、教学资源：学生生活中有油不溶于水，油在水中的呈悬浮状态的经验和做操时站队的经验。教材中有关的资料图片，网上搜集到的从植物中提取的磷脂照片，自制的白细胞吞噬细胞的FLASH课件等。

细胞膜的三层结构 6.2 白细胞吞噬细菌

特森的朋友，你会大胆地提 第一台电子显微镜研制成 究发展的作用。形成尊重 出一个什么样的假说？ 习题推理 三层静态结构你有什么疑 问？ 功了，1939 年德国西门子 技术职业的价值观。 公司生产出第一台商品化 电子显微镜， 提出技术进步 推动了科学进程的发展。 设 置情景， 让学生来模拟进行 提出假说， 三层结构的特点：静态；对 称。

教学流程

学生活动

教师组织与引导

教学意图

分析推理荧光标记的小 7.观察教材 P67 图示，分析 7.随着技术进步， 假说不断 7.总结结构与功能相适应 鼠细胞和人细胞融合实 推理荧光标记的小鼠细胞 验， 被修正和完善。 突出模型建 的观点。人类对自然的认 和人细胞融合实验，完成思 构方法：实验、推理想像— 识是永无止境的。锻炼读 考与讨论(1)。实验技术 提出假说—进一步验证完 图能力。 的进步起到了怎样的作用。 善—不断发展。 8.阅读有关流动镶嵌模 8.阅读有关流动镶嵌模型的 8.归纳流动镶嵌模型的基 8.复习强化： 流动镶嵌模型 型的正文。梳理归纳。 正文。梳理归纳。 本内容。 指出易错处：流 的基本内容。 动性是结构特点。 9 阅读 P68 小字部分用笔 9 阅读 P68 小字部分用笔将 9 指出结构与功能相适应，9 强化结构与功能相适应 将关键词划出来， 判断细 关键词划出来，判断细胞膜 有糖蛋白的在外面与细胞 的观点。 胞膜的内外 的内外， 的识别功能相适应。

10

有关流动镶嵌模型你 10 有关流动镶嵌模型你有 10 怎样动的？磷脂的动有 10 激发继续探究的兴趣。 有什么问题？讨论流动 什么问题？讨论流动镶嵌 镶嵌模型是否已完美无 模型是否已完美无缺？说 缺？ 么样的发展？ 没有实验证实？是否可 形成爱思考，主动获取知 逆？出示资料、 新的研究图 识的内存驱动力。 片， 迄今为止已提出的模型 达几十种之多。 11 小结今天的课主要学 11 小结今天的课主要学习 11 科学探究过程是一个不 11 及时获得教学反馈 习了什么内容。 作业布置：书 了什么内容。 断开拓继承修正发展的过 程。依据实验观察——推理 想像——提出假说——验证 修正。

说你的看法。预想将来会什 片电镜下的红细胞表面照

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