薛姣

摘 要：立足于新課程理念，嘗試通過閱讀資料和構(gòu)建模型的方式，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)像科學(xué)家一樣探索、掌握細(xì)胞膜的研究歷程和流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計(jì)；細(xì)胞膜；生物膜

一、教材分析

本節(jié)是人教版高中生物必修一第四章第二節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了構(gòu)成生物體的化學(xué)元素和化合物，為引導(dǎo)學(xué)生探究生物膜的結(jié)構(gòu)做好鋪墊。同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也為后面“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健弊髁酥R(shí)準(zhǔn)備，起到了承上啟下的作用。

二、學(xué)情分析

學(xué)生了解構(gòu)成細(xì)胞的物質(zhì)組成和基本結(jié)構(gòu)。并且有一定的認(rèn)知能力，能夠根據(jù)信息進(jìn)行分析判斷，得出自己的結(jié)論，有很強(qiáng)的好奇心和動(dòng)手能力，具備構(gòu)建生物模型的能力。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容；舉例說明生物膜具有流動(dòng)性。

2.技能目標(biāo)

學(xué)會(huì)閱讀資料卡，分析科學(xué)家的研究過程，嘗試提出問題，大膽作出假設(shè)；根據(jù)已知信息，發(fā)揮想象力，自主構(gòu)建物理模型；分析科學(xué)家建立生物膜的過程，闡述科學(xué)探究中演繹—推理法的應(yīng)用。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

使學(xué)生樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辯證觀點(diǎn)；體會(huì)作為科學(xué)家應(yīng)該具備的基本科學(xué)素養(yǎng)；認(rèn)識(shí)技術(shù)發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)；體會(huì)科學(xué)探索是一個(gè)不斷否定、再肯定的過程。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

探討生物膜的組成物質(zhì)和排列方式，建構(gòu)生物膜模型，并逐步完善。

五、教學(xué)策路

本節(jié)采用“閱讀資料卡—提出假說—構(gòu)建模型—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—改進(jìn)模型—得出結(jié)論”的教學(xué)模式，讓學(xué)生“身臨其境”地體驗(yàn)生物膜的探索歷程。

六、教學(xué)資源準(zhǔn)備

多媒體課件，磷脂分子模型，蛋白質(zhì)分子模型，視頻、學(xué)習(xí)卡、資料卡。

七、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入新課

教師活動(dòng)：展示小詩：是誰，隔開了原始海洋的動(dòng)蕩，是誰，為我日夜守邊防，是誰，為我傳信報(bào)安康。沒有你，我一個(gè)小小的細(xì)胞會(huì)是何等模樣？詩中指的是細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)？

學(xué)生活動(dòng)：回答是細(xì)胞膜。

設(shè)計(jì)意圖：以優(yōu)美的小詩，導(dǎo)出細(xì)胞膜。

2.生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

（1）膜成分的探究

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料卡，討論回答問題：

【資料1】1859年，歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬次的研究。

【資料2】20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中將細(xì)胞膜分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜會(huì)被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解。

【資料3】20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜會(huì)被蛋白酶分解。

問題1：資料卡2為什么選擇哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞？問題2：三個(gè)資料能說明細(xì)胞膜含有哪些物質(zhì)？

學(xué)生活動(dòng)：回答：哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞器和細(xì)胞核，只有細(xì)胞膜這個(gè)膜結(jié)構(gòu)。膜由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)構(gòu)成。

設(shè)計(jì)意圖：嘗試通過閱讀資料，討論交流的方式，培養(yǎng)學(xué)生提取有效信息和歸納總結(jié)的能力。

（2）膜結(jié)構(gòu)的探究

①磷脂的排列方式

教師活動(dòng)：介紹磷脂分子的特點(diǎn)，由親水頭和疏水尾構(gòu)成。引導(dǎo)閱讀資料。

【資料4】1925年，荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面鋪展成單分子層，測(cè)得其面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。

【模型構(gòu)建1】嘗試構(gòu)建磷脂在空氣—水界面分布情況；該實(shí)驗(yàn)說明膜中磷脂排列為幾層？

【模型構(gòu)建2】討論分析紅細(xì)胞膜內(nèi)外所處的環(huán)境；嘗試構(gòu)建紅細(xì)胞膜雙層磷脂分子的排布方式。

引導(dǎo)利用磷脂分子模型建構(gòu)雙分子層的不同分布。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀察磷脂分子模型，了解其特點(diǎn)?；卮穑?層。不同小組在黑板上展示磷脂雙分子層的排布，并解讀，然后進(jìn)行互評(píng)。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生將抽象知識(shí)具體化。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生敢于將構(gòu)想建立成模型。

教師活動(dòng)：展示局部和細(xì)胞的剖面圖的磷脂雙分子層，進(jìn)行總結(jié)。

②蛋白質(zhì)的排列方式

教師活動(dòng)：提示蛋白質(zhì)為親水性分子，大膽猜測(cè)其在細(xì)胞膜上的分布。

學(xué)生活動(dòng)：嘗試構(gòu)建并展示蛋白質(zhì)的分布。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的精神。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料。

【資料5】1959年，羅伯特森利用超薄切片技術(shù)在電鏡下觀察細(xì)胞膜橫切面，出現(xiàn)“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)。介紹電鏡工作原理。問題：“暗—亮—暗”的結(jié)構(gòu)是什么物質(zhì)？

學(xué)生活動(dòng)：蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)，并重新構(gòu)建蛋白質(zhì)的分布結(jié)構(gòu)模型。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生在肯定、否定、肯定中完善對(duì)生物膜的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出假說。

教師活動(dòng)：展示羅伯特森提出生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

要點(diǎn)：蛋白質(zhì)均勻分布在磷脂雙分子層兩側(cè)；細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

引導(dǎo)學(xué)生閱讀【資料6】生物膜的冰凍蝕刻技術(shù)。將細(xì)胞膜置于-100°C的干冰或-196°C的液氮中，進(jìn)行冰凍。用冷刀驟然將標(biāo)本斷開，升溫后，冰在真空條件下迅即升華，暴露出斷面結(jié)構(gòu)，稱為蝕刻，用電鏡觀察。【資料7】1970年科學(xué)家用綠色和紅色熒光分別標(biāo)記小鼠和人的細(xì)胞膜蛋白，37度下經(jīng)40分鐘，發(fā)現(xiàn)雜交細(xì)胞的膜上蛋白質(zhì)混合均勻。

問題：（1）資料卡6能說明蛋白質(zhì)的分布有什么不同方式？（2）資料卡7能說明細(xì)胞膜上的什么物質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)？（3）資料卡6、7與“三明治結(jié)構(gòu)”模型有什么區(qū)別？

學(xué)生活動(dòng)：回答細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)以鑲、嵌橫跨于磷脂雙分子層。細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)可以運(yùn)動(dòng)。

不同的地方：蛋白質(zhì)的分布方式不同、膜具有流動(dòng)性，并將構(gòu)建的模型再次進(jìn)行修改。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生感知新科技的成果對(duì)生物膜研究的推動(dòng)作用，并不斷修正原有認(rèn)識(shí)。

教師活動(dòng)：視頻播放變形蟲的運(yùn)動(dòng)和攝食過程。

學(xué)生活動(dòng)：感知單細(xì)胞生物的運(yùn)動(dòng)的膜的流動(dòng)性。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)例，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜流動(dòng)性的認(rèn)識(shí)和理解。

3.流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容

教師活動(dòng)：1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，并展示圖示，完成學(xué)習(xí)卡的內(nèi)容。

問題1：基本支架是？問題2：蛋白質(zhì)的存在方式？問題3：蛋白質(zhì)和脂質(zhì)具有？

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生自主總結(jié)，完成基本內(nèi)容。基本支架是磷脂雙分子層；蛋白質(zhì)的存在方式有鑲、嵌和貫穿。蛋白質(zhì)和脂質(zhì)具有流動(dòng)性。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)會(huì)總結(jié)歸納知識(shí)要點(diǎn)。

4.課堂小結(jié)

教師活動(dòng)：引導(dǎo)分組討論。（1）在探索過程學(xué)到了哪些實(shí)驗(yàn)方法？（2）一名科學(xué)家應(yīng)該具備哪些素養(yǎng)？（3）細(xì)胞膜的研究為什么歷時(shí)上百年？（4）生物膜的研究是否已經(jīng)完美無缺？

學(xué)生活動(dòng)：分組討論各完成一個(gè)問題，并進(jìn)行補(bǔ)充、評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)驗(yàn)方法、科學(xué)家的素養(yǎng)、縱向研究、模型評(píng)價(jià)四個(gè)方面使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)研究的不易。

教師活動(dòng)：展示2003年諾貝爾獎(jiǎng)的得主在細(xì)胞膜水通道蛋白和離子通道蛋白方面的杰出貢獻(xiàn)。

學(xué)生活動(dòng)：了解最新科技的進(jìn)展。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究是一個(gè)永無止境、不斷創(chuàng)新的一個(gè)過程。

5.課后探究

教師活動(dòng)：布置任務(wù)：（1）查閱有關(guān)資料了解糖蛋白的作用。（2）查閱有關(guān)生物膜的研究進(jìn)展及應(yīng)用。（3）嘗試用生活中的其他材料建構(gòu)生物膜模型。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生課后完成探究。

設(shè)計(jì)意圖：將探究活動(dòng)延伸到課后。通過網(wǎng)絡(luò)了解膜研究的最新進(jìn)展，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究是不斷開拓、發(fā)展、修正、前進(jìn)的。

八、板書設(shè)計(jì)

第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程

1.生物膜成分的探究； 2.生物膜結(jié)構(gòu)的探究

二、流動(dòng)鑲嵌膜型的基本內(nèi)容

1.基本支架：磷脂雙分子層2.蛋白質(zhì)：鑲、嵌、橫跨3.結(jié)構(gòu)特性：流動(dòng)性

？誗編輯 王團(tuán)蘭