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視頻標(biāo)簽：生物膜的流動,鑲嵌模型
所屬欄目：高中生物優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：高中生物人教版必修1分子與細(xì)胞-《生物膜的流動鑲嵌模型》天津
教學(xué)設(shè)計、課堂實錄及教案：高中生物人教版必修1分子與細(xì)胞-《生物膜的流動鑲嵌模型》天津市新華中學(xué)
《生物膜的流動鑲嵌模型》 教學(xué)設(shè)計
【教材分析】 1、地位作用
《生物膜的流動鑲嵌模型》一節(jié)是人教版《必修1分子與細(xì)胞》第四章《細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》之第二節(jié)，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗?rdquo;所反映的生物膜對物質(zhì)的進出控制具有選擇性等知識有一定的聯(lián)系，并對第三節(jié)學(xué)習(xí)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?rdquo;作了知識準(zhǔn)備。這3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，這節(jié)的內(nèi)容安排很巧妙在第四章中起著承上啟下的作用，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。 2、本節(jié)主要內(nèi)容： （1）科學(xué)家對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。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）生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，能較好地解釋人們對細(xì)胞膜功能的認(rèn)識，學(xué)生必須展開想象力，通過制作模型等，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)，理解和掌握生物膜的流動鑲嵌模型的基本要點。
【學(xué)情分析】
1、學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞，知道了組成細(xì)胞的元素和化合物，掌握了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，尤其是細(xì)胞膜作為最基本生命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識，為本節(jié)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
2、高中學(xué)生已具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，分析思維的目的性、連續(xù)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(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。 所以教師的思維導(dǎo)向就顯得十分重要。本節(jié)課利用科學(xué)史實驗資料，設(shè)計學(xué)生要探究的問題，讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下進行基于資料和問題的課堂探究活動，問題的設(shè)計層層深入，按照學(xué)生的思維水平和能力達到一定深度，使學(xué)生順利由感性認(rèn)識向理性認(rèn)識過渡。 【教法分析】
根據(jù)主體性教學(xué)目標(biāo)，以“自主性、探究性、合作性”為學(xué)生學(xué)習(xí)的三個基本維度，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)為指導(dǎo)，以側(cè)重科學(xué)方法教育為歸宿。本節(jié)課采用“引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學(xué)方法，并配以多媒體輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程。與此同時要注重教師與學(xué)生之間以及學(xué)生和學(xué)生之間的互動,適時適度的引導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生自己去進行分析、討論、歸納和總結(jié)。 【教學(xué)目標(biāo)】 1．知識與技能
①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)現(xiàn)的一般規(guī)律。 ②舉例說明生物膜具有流動性特點。
③簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。 2．過程與方法
①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。
②發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。
3．情感態(tài)度與價值觀
①生物膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀。 ②正確認(rèn)識科學(xué)價值觀，理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⑼ㄟ^實驗進一步驗證。
③正確認(rèn)識實驗技術(shù)手段的進步在促進科學(xué)的發(fā)展中的作用 【教學(xué)重點】流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容
【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 【教學(xué)方法】討論法、比較法、歸納法等
【教具準(zhǔn)備】多媒體課件、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）
【課時安排】1課時 【教學(xué)設(shè)計思路】
【教學(xué)實施的程序】 教師活動
學(xué)生活動
教學(xué)意圖 新課導(dǎo)入：課本P65[問題探討] :
在制作真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動中，選用塑料袋、普通布和彈力布三種材料做細(xì)胞膜，哪種材料更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能
分小組討論回答：
三種材料的特性：塑料袋不具有通透性，普通布雖具有一定的通透性但是不具有彈性，而彈力布不僅具有一定的彈性，還具有一定的通透性。
點燃學(xué)生的好奇之火，激發(fā)學(xué)生對生物膜結(jié)構(gòu)的強烈興趣和渴望探索的動機。 教師提問：
為什么彈力布適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能，能不能舉出實例進行解釋？
舉例：①細(xì)胞膜很薄，是細(xì)胞這個生命系統(tǒng)的邊界。②細(xì)胞膜是選擇透過性膜，能夠控制物質(zhì)的進出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過。③塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項功能的要求，只有彈力布能夠滿足前面提到的三項功能的要求。
教師講述：當(dāng)然，這幾種材料的特點與真實的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。今天就讓我們沿著科學(xué)家的腳步看看科學(xué)家是怎樣一步步的揭開膜結(jié)構(gòu)的神秘面紗的! 一、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程
教師講述：科學(xué)家是怎樣開始對膜結(jié)構(gòu)的研究的呢？閱讀回答問題： PPT展示：
實驗一：1895年E.Overton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。
提問1：歐文頓得出了什么結(jié)論?他是依據(jù)什么得出的？ 結(jié)論得出后還有必要進行驗證嗎？
實驗二：20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。
提問2：科學(xué)家通過實驗得出了什么結(jié)論? 該結(jié)論是否支持歐文頓的發(fā)現(xiàn)？ 實驗三：1925年，兩位荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細(xì)胞膜脂質(zhì)實驗：將抽提出的脂質(zhì)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(dāng)于所用的紅細(xì)胞表面積的2倍。
提問3：科學(xué)家在實驗中觀察到什么現(xiàn)象？他們推測磷脂分子在細(xì)胞膜中是怎樣排列的? 細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)兩層呢？細(xì)胞膜中的磷脂分子會排列成怎
學(xué)生閱讀課本P65—P67內(nèi)容：
小組討論回答：
1、膜是由脂質(zhì)組成的。需要驗證。限于當(dāng)時的技術(shù)條件，科學(xué)家們不知道細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，只好從研究細(xì)胞膜的生理現(xiàn)象入手來探究其化學(xué)組成成分。
2、細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。該結(jié)論支持歐文頓的發(fā)現(xiàn)。
小組討論回答：
①實驗的現(xiàn)象是什么？ （測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。）
②實驗結(jié)論是什么？ （細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。）
③細(xì)胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)的兩層呢？ （磷脂分子是由磷酸、甘油、脂肪酸組
開始學(xué)習(xí)模型建構(gòu)的方法。
假說是怎樣提出的。讓學(xué)生認(rèn)同“提出假說”的科學(xué)方法：主要是限于當(dāng)時的條件。實驗、推理想象—假說—進一步驗證完善。
樣兩層呢？畫出來進行比較哪種情況膜穩(wěn)定性強？
教師活動：介紹磷脂分子
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。） 利用手勢說明排列方式。 3、細(xì)胞膜是由雙層磷脂分子構(gòu)成。親水頭部朝外，疏水尾部朝內(nèi)。
隨堂練習(xí)：見PPT 學(xué)生討論回答
訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的能力。 實驗4：1959年，J.D.Robertsen根據(jù)電鏡下觀察到的細(xì)胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，提出單位膜結(jié)構(gòu)模型。
教師講述：靜態(tài)的三層結(jié)構(gòu)模型不能解釋植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離、哺乳動物成熟紅細(xì)胞皺縮和脹破、變形蟲的變形運動，對膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生質(zhì)疑。
實驗5：鏡冰凍蝕刻細(xì)胞膜示意圖 時間：20世紀(jì)60年代
實驗: 科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒
實驗6：熒光技術(shù)細(xì)胞融合實驗 時間：1970年
科學(xué)家：弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin) 實驗：人鼠細(xì)胞融合
小組討論回答：
①實驗的現(xiàn)象是什么？ (在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)。)
②羅伯特森提出了什么假說？ (所有生物膜都是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。)
③討論“三明治”模型的局限性？ (把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，解釋不了膜的許多生理功能。)
學(xué)生觀察并討論回答：
觀察：科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒分布示意圖。 小組討論回答：
實驗的現(xiàn)象是什么？ (實驗表明蛋白質(zhì)并不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。)
學(xué)生觀察并討論回答： 觀察：Flash演示小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞的融合過程。 小組討論回答：
①實驗的現(xiàn)象是什么？ （兩種顏色的熒光均勻分布。） ②實驗結(jié)論是什么？ [細(xì)胞膜
了解技術(shù)進步對科學(xué)研究發(fā)展的作用。
了解技術(shù)進步對科學(xué)研究發(fā)展的作用。
了解技術(shù)進步對科學(xué)研究發(fā)展的作用。
具有流動性（膜分子是運動的）。]
③例舉細(xì)胞膜具有流動性？ （植物細(xì)胞質(zhì)壁分離、變形蟲運動等。）
師生共識：細(xì)胞膜具有流動性，必然體現(xiàn)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。
學(xué)生閱讀課文，結(jié)合PPT展示的流動鑲嵌模型示意圖思考和總結(jié)：
讓學(xué)生進一步認(rèn)同技術(shù)進步推動了假說的發(fā)展，并且假說不斷被修正和完善。突出模型建構(gòu)方法：實驗、推理想象—提出假說—進一步驗證完善—不斷發(fā)展。 二、生物膜的流動鑲嵌模型的內(nèi)容： flash演示：
細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)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：
①細(xì)胞膜的組成成分？ ②細(xì)胞膜的基本支架？
③蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層上如何排布的？
④細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點是什么，為什么細(xì)胞膜會有這樣的特點？
⑤細(xì)胞膜外表面的特殊結(jié)構(gòu)是什么，有好作用？
教師小結(jié)：
①19世紀(jì)末，歐文頓的實驗和推論：膜是由_______組成的。
②20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由_____和____組成。
③1925年，荷蘭科學(xué)家得出：脂質(zhì)分子
1、學(xué)生觀察：
2、學(xué)生分小組制作生物膜模型：
3、每個學(xué)生小組派代表展示、講解：
4、回答問題：
①、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類。 ②、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。
③、蛋白質(zhì)分子或鑲?cè)牖蚯度耄驒M跨于磷脂雙分子層中，多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的。
④、生物膜具有一定的流動性。組成細(xì)胞膜的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子是可以運動的，所以使得細(xì)胞膜具有了流動性。 ⑤、細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。具有保護、潤滑 識別的作用 學(xué)生作答：
通過動畫演示、直觀圖片、學(xué)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(nèi)容。
糖蛋白
磷脂分子
蛋白質(zhì)分子
磷脂雙分子層
糖類
是 層分布的。
④1959年，羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：所有生物膜都由 三層結(jié)構(gòu)組成。 ⑤1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗，指出細(xì)胞膜具有 性；
⑥1972年桑格和尼克森提出⑥1972年，桑格和尼克森提出了 模型。
總結(jié)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點；人類對自然的認(rèn)識是永無止境的 教師講述：人類對自然界的認(rèn)識永無止境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細(xì)致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進一步認(rèn)識將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。
學(xué)生思考、分小組討論交流： ①生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？
②縱觀整個人們建立生物膜模型的探索過程，實驗技術(shù)的進步起到怎樣的作用？
③分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)是如何體現(xiàn)的？ 思考
④分析生物膜建立的過程你受到什么啟示？ 實現(xiàn)“情感、態(tài)度與價值觀”的課程目標(biāo)。
課堂反饋：
1．下列哪項敘述不是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點？（ ）
A．細(xì)胞膜是選擇透過性膜
B．細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成 C．細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有流動性
D．有些蛋白質(zhì)分子可在膜的內(nèi)外之間移動 2．人體某些白細(xì)胞能進行變形運動、穿出小血管壁，吞噬侵入人體內(nèi)的病菌，這個過程的完成依靠細(xì)胞膜的（ ） A．選擇透過性 B．保護作用 C．流動性 D．自由擴散
3．一位細(xì)胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時，細(xì)胞膜的面積增大而厚度變小，其決定因素是細(xì)胞膜的（ ） A．結(jié)構(gòu)特點具有流動性 B．選擇透過性 C專一性
D．具有運輸物質(zhì)的功能
學(xué)生思考、作答。
訓(xùn)練學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)問題好解決問題的能力，了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。
課后延伸：
利用互聯(lián)網(wǎng)搜索科學(xué)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
學(xué)生整理、在班級里進行交流。 讓學(xué)生帶著
問題走出課堂，再次強
整理出來，拿到班上相互交流
化流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。
【板書設(shè)計】 問題探討：
一、生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 實驗 得出結(jié)論 1 2 3 4 5 6
二、生物膜的流動鑲嵌模型的內(nèi)容： 【教學(xué)反思】
1、盡量為學(xué)生創(chuàng)造機會進行探究活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。本節(jié)教學(xué)設(shè)計上主要突出科學(xué)史實教育，經(jīng)過教師精心設(shè)計，將各位科學(xué)家實驗的資料，再加工成一連串環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生探究，讓學(xué)生身臨其境，仿佛自己就是科學(xué)家在進行研究，從中學(xué)習(xí)模型建構(gòu)方法：實驗、推理想象——提出假說——進一步驗證完善——不斷發(fā)展；正確認(rèn)識實驗技術(shù)手段的進步在促進科學(xué)研究發(fā)展中的作用；總結(jié)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。
2、保護學(xué)生的自尊心，培育學(xué)生創(chuàng)造的激情。教師必須設(shè)置好探究歷程的梯度（如，補充磷脂分子結(jié)構(gòu)與特性的知識），并且不能超出學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知水平，并適時、恰當(dāng)?shù)亟o學(xué)生創(chuàng)新提供幫助，使其能享受成功喜悅，激發(fā)并能維持學(xué)生的創(chuàng)造熱情。
3、以活動促發(fā)現(xiàn)，促進學(xué)生知識建構(gòu)體系的建立。本節(jié)既有資料探究，小組討論學(xué)習(xí)的活動，又有通過多媒體課件、學(xué)生畫圖、模型制作等手段，讓學(xué)生動腦、動口、動眼、動手，學(xué)生學(xué)習(xí)方式多樣，落實新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)自主、探究、合作學(xué)習(xí)的要求，有效實現(xiàn)三維目標(biāo)，學(xué)生學(xué)得既靈活又實在。
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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