生物膜的流动镶嵌模型信息化教案设计

1《生物膜的流动镶嵌模型》信息化教案设计Teachingdesigningabout“biomembranefluidmosaicmodel”陕西师范大学生命科学学院2007级生物科学2班朱琳（40708101）1、教材分析1.1地位作用本节内容是人教版必修1第4章《细胞的物质输入和输出》第2节的内容。是第3章“细胞的基本结构”第1节“细胞膜—系统的边界”的一个延伸与拓展，并且和本章第一节“物质跨膜运输的实例”有密切联系，为第三节“物质跨膜运输的方式”的学习做了知识准备，这三节内容的内在联系是：功能（实例）——结构——功能（原理）。因此，本节在第四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。1.2主要内容本节主要包括两大部分内容：1、科学家对生物膜结构的探索历程。2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。2教学目标高中《生物课程标准》对本节内容的要求是：简述细胞膜系统的结构。属于了解水平，具体指能够再认或回忆知识；识别、辨认事实或证据；举出例子；描述对象的基本特征等。依据课程标准，我制定了以下的教学目标：2.1知识与技能①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，描述科学发现的一般规律。②举例说出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。22.2过程与方法①通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试做出假设。②发挥空间想象力，通过制作生物膜的模型，构建细胞膜的空间立体结构。2.3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，形成生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。②确立科学的价值观，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认同实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。3教学重点和难点3.1教学重点对生物膜结构的探索历程流动镶嵌模型的基本内容。3.2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。4学习者特征分析4.1学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。4.2高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但是对问题探索的动力主要来自对相关问题的好奇与有趣水平，目的性不十分明确，所以教师的思维导向就显得十分重要。本节课利用科学史实验资料，设计学生要探究的问题，让学生在问题引导下进行基于资料和问题的课堂探究活动，问题的设计层层深入，按照学生的思维水平和能力达到一定深度，使学生顺利由感性认识向理性认识过渡。5教学媒体的选择与运用3知识点学习水平媒体类型媒体内容要点资料来源媒体在教学中的作用媒体使用方式知识理解应用品评1视频生物膜的组成及结构网站收集D．呈现过程，解释原理A．设疑—播放—讲评2网络课件生物膜结构的探索历程从图片库中收集和自己开发A．展示实验事实B．创设情境启发思考D．边播放，边讲解3网络课件生物膜流动镶嵌模型的基本内容自己开发E．设疑思辨，解决问题B．讲解—播放—概况注：1.媒体在教学中的作用分为：A.展示事实;B.创设情景；C.提供示范；D.呈现过程，解释原理；E.设疑思辨，解决问题；F.其他。2.媒体使用方式包括：A.设疑—播放—概况；Ｂ．讲解—播放—概况；Ｃ．讲解—播放—举例；Ｄ．边播放，边讲解；Ｅ．复习巩固；Ｆ．其他板书设计§4-2生物膜的流动镶嵌模型一、生物膜结构的探索过程①19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由脂质组成的。4②20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由磷脂和蛋白质组成。③1925年，荷兰科学家得出：脂质分子是双层分布的；④1959年，罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由蛋白质-磷脂-蛋白质三层结构组成；⑤1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；⑥1972年桑格和尼克森提出⑥1972年，桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型。二、细胞膜的结构与特性６教学方法——探究法在高中生物课程标准中对教学师生过程提出了“组织好探究性学习”的建议。该建议指出，科学探究作为发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法，在科学教育中有重要的意义。教学不仅要使学生获取一定的知识，还要使学习习得获取5通过简单的玉米胚染色实验复习旧知识使同学们了解细胞膜结构的重要性激发同学们对细胞膜结构的探索欲望欧文顿的细胞膜物质通透性实验给出现象—推理分析—得出结论。知识的方法，提高解决问题的能力。在教学中，教师应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。教师在组织探究活动时应注意以下几个方面：1、探究活动要有明确的教学目标。2、要有值得探究的问题或研究任务。3、除了教科书中的案例外，教师可以用多种方式创设问题情境，鼓励学生提出自己感兴趣的问题，并选择其中最有探究价值的问题作为小组或全班共同讨论和探究的课题。4、要有民主的师生关系和求真求实的氛围。5、探究性学习是重要的学习方式，但不应成为唯一的方式，如演示、讲授、小组讨论、项目设计等。6、在探究的过程中，使用了各种教学手段，如多媒体展示科学家实验材料。6.1教学模式：提供资料→提出问题（要求）→做出假设（构建模型）→提供实验验证→得出结论6.2教学流程：6荷兰科学家Gorter和Grendel的红细胞膜实验实验结果—想象与推理分析—结论讨论：细胞膜的双层磷脂分子怎样排列？利用已有知识进行分析推理—知识的升华。“罗伯森电镜实验”、单位膜模型的提出，讨论、推理与评价实验的推理与模型的评价，彰显批判性思维能力的培养。启发大家思考单位膜模型的不足之处，并举出例子证明观点。有利于学生批判性思维能力的提高，介绍1970年LarryFrye等人的经典实验思考推理得出细胞膜的流动性。介绍桑格和尼克森在1970年提出的流动镶嵌模型通过层层探索，自然而然的得出结果。总结流动镶嵌模型的基本内容使学生建构的知识整体化、系统化。通过回答问题对流动镶嵌模型进行评价感悟科学结论的发展性、可修正性76.3设计思路：1、调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望；学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。关于这个问题，学生已有的知识是：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界；细胞膜能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。2、《普通高中生物课程标准》明确指出要注重生物科学史的学习，本节课蕴含有丰富的科学史教育素材。科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的。3、细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，提高课堂教学效率，使直观性增强，学生更易于接受。增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学。4、生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，我会在课后让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。6.4教具准备1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件、视频；2、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）；3、煮熟的玉米和未煮过的生玉米、红墨水、小刀。6.5课时安排本节安排一个课时（45分钟）8学生观看动画交流讨论老师的问题导入新课展示实验过程提出问题教师启发科学家对生物膜结构的探索历程（20分钟）生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容（10分钟）对科学探究过程的分析，如何体现生物膜结构与功能相统一（10分钟）生物膜的流动性特点（5分钟）7教学过程7.1教学结构流程设计开始做课前布置实验播放生物膜视频学生思考并回答问题学生交流9结束教师总结讲评说明：开始与结束学生使用媒体的活动教师的活动学生的活动7.2具体教学过程7.2.1创设情境，导入新课教师：请同学们展示课前布置的实验学生：课前将煮熟的玉米和未煮过的生玉米放入红墨水中，将玉米粒切开，发现煮熟的玉米胚被染成红色，而生玉米的胚未被染成红色。教师：练习检测10提出问题：这是为什么？总结：学生通过观察、思考联想得出——细胞膜的结构被破坏了。教师：从制作真核细胞三维结构模型的活动入手，提出问题：根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料（塑料袋、气球、普通布、弹力布）做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能?让学生讨论，引发学生探究细胞膜结构的好奇心，引出课题。学生：回忆在第三章第一节《系统的边界——细胞膜》中学到的有关细胞膜功能的知识，思考得出：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界；细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们，细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。教师：那么根据这些功能，上述哪种材料更适合用做细胞膜的材料呢？学生：塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足前面提到的三项功能的要求。教师：大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？学生：生物体结构和功能相适应的思想。教师：实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。7.2.2探究式教学——对生物膜结构的探索历程11教师：显然弹力布不具有生物膜的选择透过功能，那么生物膜含有哪些物质？究竟具有怎样的结构？科学家也是带着这些问题，对生物膜进行了100多年的探索。今天就让我们沿着科学家的足迹，体验整个探索历程。教师：展示资料一：时间：1895年人物：欧文顿实验：用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次研究。结果：凡是易溶于脂质的物质也容易穿过膜，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。问题：细胞膜含有什么成分呢？学生：阅读分析资料，讨论细胞膜的组成成分，思考教师提出的问题。得出结论：根据化学上的相似相溶原理，得出细胞膜中含有脂质。教师总结：由于学生对磷脂分子并不十分清楚，这个问题应该用讲授法进行教学。通过多媒体课件展示磷脂分子的结构图，讲解磷脂分子的结构与特性：一个磷脂分子由头部和尾部组成，头部由一分子胆碱、一分子磷酸和一分子甘油组成，尾部由非脂溶性物质脂溶性物质12两个脂肪酸分子构成。头部由极性分子组成，所以是亲水的，尾部是非极性分子，所以是疏水的。教师：展示资料二：时间：20世纪初实验：将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。问题：细胞膜还含有什么成分呢？学生：结合之前学过的知识，能被蛋白酶分解的物质中一定含有蛋白质，思考得出——生物膜中还含有蛋白质。教师：过渡：细胞膜上的磷脂是如何排列的呢?继续探究提供资料三：时间：1925年吸水涨破13人物：两位荷兰科学家实验：用丙酮提取人红细胞的细胞膜的脂质成分，在空气—水界面上铺展成单分子层。结果：测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的两倍。教师：进而提出问题：这说明细胞膜上的磷脂是如何排列的呢?请大家在自己的纸上画一画。并且请三位学生到黑板上去画，以便于检查和评价学生的结果。学生：阅读、思考、讨论、绘图并展示，学生可能画出以下几种排列方式。教师：提出问题：根据你们已有的知识推理，磷脂双分子层最可能是其中的哪种排布方式呢？说说你的理由。给学生留出充分的讨论探究的时间，然后小组代表回答，其余小组补充、评价、修正，最后教师总结并对学生的探究结果给予肯定。继续提问：磷脂分子在水体内，呈球状，又是怎样排布的呢？请学生说