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生物膜的流动镶嵌模型教学设计江苏省羊尖高级中学李斌1．设计指导思想模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。如何让探究与模型建构在课堂教学中有效渗透？笔者在“生物膜的流动镶嵌模型”一课中进行大胆尝试。2．教材分析2.1对教材认识“生物膜的流动镶嵌模型”是高中生物必修1分子与细胞第4章第2节内容。在此之前，学生已经学习了细胞膜的功能及物质跨膜运输的实例，对细胞膜也有所了解。本节内容之后，又涉及到“物质跨膜运输的方式”。学好本节内容，有利于前后知识的联系，及“物质跨膜运输方式”的教学。2.2教学目标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。2.3教学重点和难点教学重点：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。3．教学过程3.1教学过程总体设计3.2教学过程具体设计引言导入师：大家回忆，细胞膜有哪些功能？生：将细胞与外界环境分隔开；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。师：生物体的结构决定功能，引出细胞膜结构的探索。板书：一、生物膜结构的探索历程生：快速阅读P65第二段板书：（一）对生物膜组成成分的探索师：投影一、对生物膜结构的探索历程对生物膜组成成分的探索对生物膜组成成分之间结合方式的探索生物膜结构特点的探索磷脂分子的排列蛋白质与磷脂的位置关系资料1：19世纪末，欧文顿用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验。科学家在实验中还发现细胞膜能被溶解脂质的溶剂溶解师：给出活动内容，根据资料1和图示进行分析，提出假说。生（活动）：提出细胞膜是由脂质组成的。设计意图：把文字转变成模型（图片形式）更加直观；资料的使用目的在于培养学生收集和处理信息，提高学生根据信息提出假说的能力。师：提出假说是科学探究的一种方法，假说是如何提出来的？（注：P66有相关知识）生：假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。师：根据学生回答，教师板书相关内容如下既然假说的提出是在实验现象和有关知识的基础上提出的，教师顺水推舟给出下列实验及现象，要求学生提出假说。科学家对细胞膜化学成分深层分析发现，用蛋白酶处理细胞,发现蛋白酶能破坏细胞膜结构。生：细胞膜的组成成分中还含有蛋白质师：在推理分析得出假说后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？为什么不一开始直接对细胞膜成分进行提取、分离和鉴定呢？生：讨论回答师：给出资料，看看20世纪初，科学家有关膜成分做的实验从哺乳动物红细胞中分离出的膜，经化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。师：假说还需要进一步验证和完善吗？生：需要通过观察和实验进一步验证和完善。师：板书如下设计意图：学生通过实验现象利用相关知识进行分析，提出假说，并进一步对假说进行完善。在此过程中，学生通过主动参与，培养了自己提出假说的能力，也提升了对实验的分析处理能力。板书：（二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索——磷脂分子的排列师：投影相关资料资料2：磷脂分子的结构A：由磷酸、甘油和脂肪酸所组成磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。B：请运用化学知识，画出磷脂分子在水—空气界面中的排列方式？模型构建水面上的磷脂单分子层学生活动：两位学生上黑板构建，其他学生在纸上构建。结果如下：师：对上述模型进行讲解，与自己的模型进行对比。设计意图：运用化学知识构建磷脂单分子层模型，体现了生物与其它学科（如化学）之间知识的联系。通过画图这种形式构建物理模型，可以让每一个学生都参与其中。在参与过程中，体验模型构建，体验成功与失败。教师在安排学生上黑板构建时，特意安排两位学生或两位以上学生。这样可以通过学生构建的模型进行相互比较、分析得出正确结论。师：投影相关资料资料3：1925年，荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为生：分析上述资料得出结论，细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。师：给出四个可能模型根据自己所学知识，猜猜哪个模型正确？ABCD设计意图：教师给出四个可能模型，让学生先猜猜哪个正确。通过猜的过程来激发学生对模型学习的兴趣，激发学生的思维。投影下图（人体内的细胞生活在液体的环境中）师：以组织细胞为例，组织细胞细胞膜外侧，内侧分别是什么？生：外侧为组织液，内侧为细胞质。教师总结，细胞膜内外侧均为液体环境。请学生构建模型。构建结果如上述图C所示设计意图：利用细胞生活在液体环境中这张图，能充分利用细胞膜内外侧均为液体这个特点，与磷脂分子头部亲水性、尾部疏水性相联系。在磷脂单分子层在水面上的模型基础上构建双分子层。通过这张图，不仅使前后知识联系起来，还能为以后学习细胞生活的环境做铺垫。板书：（二）对生物膜组成成分之间结合方式的探索——蛋白质和磷脂的位置关系师：投影相关资料资料4：1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗—亮—暗的三层结构小资料(关于电镜成像)电子束照射大分子物质,散射度高，黑暗；电子束照射小分子物质,散射度低，光亮。分析上述资料提出生物膜的模型生：生物膜都由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成。师：以代表蛋白质，以代表磷脂分子，构建生物膜的模型。生：构建如下模型师：投影资料5冰冻蚀刻电子显微法生：观察模型，发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的是镶嵌在脂质双分子层中的。师：要求学生根据观察结果，对上述模型重新构建。结果如下：师：蛋白质分子和磷脂分子是静止不动的吗？设计意图：教师引入小资料“电镜成像”和冰冻蚀刻电子显微法这些知识或技术，让学生感受到知识和技术的力量。这也体现了科学技术的发展推动了知识的发展。板书：（三）生物膜结构特点的探索师：让学生观看草履虫分裂、白细胞吞噬病菌、变形虫伸出伪足的动画，并投影出“荧光标记人鼠细胞表面的蛋白质，再将人、鼠细胞融合”的实验。该实验反映了细胞膜有什么特点？生：细胞膜具有一定的流动性。师：细胞膜具有一定流动性的原因是？生：细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的。师：在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型。师：课堂小结，归纳细胞膜的流动镶嵌模型，包括细胞膜的基本支架、蛋白质的分布、结构特点，同时补充，细胞膜主要由脂质（50%）和蛋白（40%）质组成，另外还有少量的糖类(2%~10%)。有些与蛋白质结合形成糖蛋白，具有识别的作用。4教后反思通过本节课的教学，笔者进行了认真的总结和反思。整节课按照科学家对生物膜结构的探索历程先后顺序进行设计。让学生按照科学家探索的相关实验进行探究。学生通过实验分析、提出假说、验证和完善假说、模型构建等活动最终得出流动镶嵌模型。通过上述教学过程，教师不仅可以把探究与模型构建进行了有机结合，也能让学生体验知识获取的过程。学生也乐意参与其中，这也符合高中生物新课程要求切实转变学生的学习方式，倡导学生自主性学习、探究性学习和合作学习，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手的理念。（责编：倪静华）