分子与细胞第3章细胞的基本结构阮想梅生物膜的流动镶嵌模型-基于学生自主模型构建的教学

1、生物膜的流动镶嵌模型基于学生自主模型建构成都七中嘉祥外国语学校生物组 阮想梅课标解读1.课标要求：建构并使用细胞模型2.课标解读：生物膜的流动镶嵌模型是细胞模型中最重要的部分。课标要求建构模型，此处的建构体现了学生的自主性。然而模型的建构并非闭门造车，应当建立在前任已有的观察结果和实验结果的基础上。本课依据此，设计以资料串的形式串联科学家的前期结果，学生基于此进行建构。二、教材与学情分析1.教材地位人教版必修1第4章共3节内容，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，

2、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。2.教材材料支撑本节主要包括两大部分内容：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。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

3、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。3.学情分析高一的学生具备了一定的知识水平，他们已经了解了细胞，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。高中学生虽然具备了一定的观察和认知能力，但还很不完善，对事物的探索具有好奇心，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考，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

4、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。三、教学目标与重难点1.教学目标（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是由简单到复杂螺旋式上升的。（生命观念）（2）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。解释生物膜的结构特点是具有一定的流动性（包括膜脂的流动性和膜蛋白的运动性），树立结构与功能观。（生命观念）（3）通过再现流动性趋模型建构过程中，学生与科学精英的思维对话，完善科学思维（包括模型建构，提出假说，设计实验）的品质，建构流动镶嵌模型。（科学思维，科学探究）（4）正确认识STS（科学-技术-社会）在当今生活中的重要作用，将ST

5、S的教育理念植根于学生的培养与塑造中。（社会责任）2.教学重难点根据材料支撑，学生独立建构生物膜的流动镶嵌模型。（重点、难点）四、教学策略通过研究教材，对教材提供的素材进行灵活处理，为学生提供充分有效而有序的资料；以问题的形式启发引导学生作出假设；师生共同合作、构建模型、设计实验、相互评价等活动，培养学生合作探究自主学习的能力，感受科学家探索的历程和探索过程的艰辛。教学器材的应用如下：本节课主要亮点在于模型建构，将看不见的磷脂分子和蛋白质分子具象化，让学生体会科学家模型建构的过程，从而形成科学思维和科学探究的品质。主要模型工具包括：解剖盘，圆形磁铁，橡皮泥等（制作的磷脂分子与蛋白质的磁性模型可

6、粘在铁制的解剖盘上，解剖盘竖起展示，可使全班学生大都看到设计结果）五、教学过程环节教师活动学生活动设计说明导入展示DNA双螺旋结构模型，启发学生感知模型对生物结构的描述具有概括和形象的特点。从而引入本节课的主题生物膜的流动镶嵌模型。紧接着让学生自己选择材料，塑料布、普通布、弹力布作为细胞膜，并提示结构与功能相适应的原则。思考：学生发言，谈一谈选择弹力布的2点原因：弹力布可以选择性的透过物质。弹力布具有伸缩的性能，满足细胞的生长发育。启发学生，要建立的模型，也必须是建立在结构与功能相适应的原则上。膜的成分展示资料：1.欧文顿用500多种物质对细胞的通透性进行上万次的实验。细胞膜对不同物质的通透性

7、是不一样的：溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。2.科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。分析资料，得出结论膜的成分是脂质和蛋白质。提高学生资料分析能力，并引出细胞膜的结构。磷脂的性质与排布展示磷脂的结构，教师讲解磷脂的结构特点，并安排小组活动，用手里的磁扣在解剖盘上构建各种不同环境中磷脂的排布方式。构建单层磷脂平铺在水面上的结构，磷脂存在与水中形成球滴的结构。小组代表展示自己摆出的结构，并分享这样摆的原因，其他同学给予评。充分运用已有知识进行模型建构，并达到升华磷脂结构认知的作用。细胞膜的基本骨架为磷脂双分子层回到膜

8、结构的主题中，两种排布方式，哪一种更可能是细胞膜的结构呢。启发学生设计实验证明磷脂双分子层的正确性。并提出问题：为什么选择红细胞为抽提细胞膜的材料？如果不用红细胞，而用口腔上皮细胞为抽提的实验材料，那么平铺在水面上的膜面积与细胞表面积有怎样的比例关系？学生表达看法，并在教师的启发下说出：细胞内外都是水，因此第二种更加合理。学生设计实验，并关注实验方法的设置与实验材料的选择。对选择红细胞和口腔上皮细胞的设计做出评价。培养学生科学的实验探究能力和实验设计能力，并使学生认同实验正确选材的重要性。罗伯特森的模型教师介绍罗伯特森在电子显微镜下观测到的结构：电镜下看到细胞膜的暗亮暗三层结构。因蛋白质电子密

9、度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低，则呈亮带。学生自主构建出罗伯特森当时能够构建的生物膜结构模型，并请一组学生在黑板上来展示，解释原因，小组间互相评价。通过材料分析让学生的思维高度与科学家的思维高度相互契合。膜的流动性告诉学生，当时的科学家对静态的生物膜的模型提出了很多质疑，那么生物膜到底应不应该是静态的呢？此时让学生带着问题观看视频细胞在体内的各种活动，从而引导学生交流讨论：为什么生物膜不能是静态的？教师提问，用一个怎样的实验才能证明细胞膜为动态的呢？请同学们带着问题阅读课本P67上的第二段，尝试用自己的语言来描述实验的过程。在证明完成之后，回顾罗伯特森的模型，将静态改为流动。观看视频，交流从视频中得到哪些信息。这些信息说明细胞膜具有哪些特点。学生阅读完成之后，播放flash动画，请同学自己叙述人-鼠细胞融合的过程，并请学生深入分析，该实验在哪些现象中展现了细胞膜具有流动性。并举例说明还有哪些可以说明细胞膜具有流动性的实例。学生通过阅读思考表达应用的微探究模式，达成能力的提升。膜蛋白的排布方式教师再次给出新技术，冰冻蚀刻技术展现了细胞膜蛋白的排布方式，并请学生对其看到的蛋白质分布方式进行描述。观察得出结论：有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入磷脂双分子层内部，有的贯穿于磷脂双分子层中深入理解膜蛋白的三种排布方式。流动镶嵌模型内容指导学生看书，并完成相关练习