细胞的基本结构单元教学 第1课时

6/6第三章第1节细胞膜的结构和功能(第一课时)六安中学赵照1.教材分析本节课内容为人教版第三章第一节细胞膜的结构和功能，课程标准对本节课内容的要求是：概述细胞都是由质膜包裹，质膜将细胞与其生活环境分开，能控制物质进出，并参与细胞间的信息交流。教学提示里的要求是：利用废旧物品制作细胞膜模型。本节课是第三章的开篇，在本单元学习中需让学生形成一定的结构功能观、系统观和科学论证的方法。因此，结合课标要求和单元学习主题，本节课的学习重点为探究细胞膜的组成结构，通过结构进一步理解细胞膜的功能。2.学情分析学生在初中已经初步了解了细胞的基本结构包括细胞膜、细胞质、细胞核，对细胞膜控制物质进出的功能也有所了解。在上一章已学习不同有机物的基本结构和功能，根据日常生活常识（如用有机溶剂去除油脂）能初步认识相似相溶现象。对结构功能观也有初步的认知。学生在此阶段已逐渐熟悉高中生物学的课程安排和能力要求，已初步养成独立思考、小组合作的习惯。但对于科学发展、科学探究的认识仍然比较肤浅，也未能形成独立探究的能力，辩证性思维有待进一步发展。因此，本节课的学习难点是，在探究细胞膜的结构过程中去培养学生的科学思维和科学论证能力。3.学习目标根据课程标准及单元教学安排，本课时学习目标为：（1）通过对胰岛素分泌及传递信息过程的分析，概述细胞膜作为系统边界的功能。（2）通过分析细胞膜组分及结构探究历程中的科学史资料，建构细胞膜的结构模型，形成结构功能观。（3）通过分析资料、提出假说、分析论据、不断质疑、完善主张，形成科学论证思路，感悟科学在质疑和创新中不断发展。4.开放性学习环境本节课需要学生小组合作，三人一组建构细胞膜的流动镶嵌结构模型，需提前准备一些模具。本节课还需用到多媒体和投影设备。5.教学过程学习任务教师活动学生活动设计意图引入播放视频介绍我国在结晶牛胰岛素人工合成方面的创举。胰岛素是调节血糖的一种重要激素，由胰岛B细胞合成，然后分泌出去，作用于其他组织细胞，从而降低血糖。那么这一过程与细胞的哪些结构有关呢，细胞的各种结构又是怎样协调配合，共同完成生命活动的呢？听讲、思考、感悟宣扬我国科学壮举，激发学生爱国主义情怀，培养学生文化自信。探究细胞膜的功能胰岛素从胰岛细胞中释放出来，必然要穿过细胞的最外层结构细胞膜，科学家在看不见摸不着的情况下就判定细胞存在这样的结构，科学家作出这样判断的依据是什么呢？细胞膜又具有怎样的功能呢？展示对细胞的台盼蓝染剂染色实验。提问：1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？3.胰岛素作用于其他细胞进行信息交流，与细胞膜有关吗？阅读教材，了解细胞膜的其他功能。追问：有一种糖尿病，注射胰岛素并不起作用，研究发现，是因为靶细胞上的受体出现了问题，那么，细胞膜具有的信息交流功能有何意义呢？归纳总结细胞膜的三个功能。并通过打比喻的方式让学生对细胞膜有着感性认识。设疑：细胞膜为何具有这样的功能？与其结构成分有关吗？思考、作答。从系统角度分析细胞膜的存在，及隔开环境的功能。根据实验现象推导细胞膜具有控制物质进出的功能。自主学习，了解细胞膜进行细胞间信息交流的功能。培养学生的科学推理、自主学习能力。探究细胞膜的组成成分如何检测细胞膜中的成分呢？如果你是科学家，你该如何选检测呢？（提示：复习回顾前一章对物质的化学鉴定方法）但是，早期的科学家并没有这样的技术或条件来进行化学检测，那又该如何探究细胞膜中的成分呢？提供资料：资料1.欧文顿实验1895年,苏黎世大学的欧文顿用500多种化学物质,以同样的实验方式对植物细胞的通透性进行了上万次的实验,结果如图所示,发现除水以外的物质穿膜的扩散速度与脂溶性成正比，即溶于脂质的物质易于透过细胞膜。提问：根据欧文顿实验结果，结合我们日常所见的相似相溶现象（如用有机溶剂去除衣服上的油渍），你有何主张？追问：大家对这一主张有质疑吗？资料2.丹尼利和戴维森实验1935年,英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力,他们发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。补充资料：人们已经发现油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。提问：你又可以得出什么主张，为什么？追问：大家对这一主张有质疑吗？（提示：下雨会导致地面潮湿，现在你发现地面潮湿，则刚才一定下雨了。这一推断对吗？）资料3.20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（一种只能催化蛋白质水解的有机催化剂）分解。请完善你的主张。当无法通过技术手段直接观测时，科学家是通过什么办法得出细胞膜的成分的呢？回顾细胞膜成分的探究过程，展示科学论证一般思路的概念图。当然，通过现代科学技术，我们利用哺乳动物的红细胞，制备纯净细胞膜并进行化学分析，进一步证实细胞膜的成分主要为脂质和蛋白质，其中脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多。有些细胞膜还含有少量的糖类。细胞膜的成分如何构成细胞膜的结构的呢？下面，我们就继续利用科学论证方法继续探究细胞膜结构。提取后利用化学检测的办法。根据相似相溶想象提出：细胞膜是由脂质组成的。小组讨论并提出质疑：水不属于脂溶性物质，可以穿过细胞膜，细胞还可以吸收氨基酸、葡萄糖等非脂溶性物质。思考作答：细胞膜上可能还附有蛋白质。提出质疑：导致表面张力降低也不一定就是有蛋白质。细胞膜由脂质和蛋白质组成。回顾，思考，感悟。归纳细胞膜的组成成分。复习回顾已有知识，引出新知。通过资料分析，培养学生提取信息，推理分析能力。通过质疑，树立学生科学的怀疑精神，培养其质疑能力。培养学生的辩证性思维。通过对探究过程的分析，使学生认识到在科学探究过程中提出假说的重要性，假说还需要进一步证明才能被认可，从而培养学生的科学精神。发展学生科学论证的科学素养。探究细胞膜的结构问题1.组成细胞膜的磷脂分子如何排列？展示资料：资料4.磷脂的分子结构图及特点。（一端为亲水的头，一端为两个脂肪酸疏水的尾。）资料5.朗缪尔实验：把磷脂分子放到空气-水界面上，通过仪器检测到它的排列形式。资料6.荷兰科学家戈特和格伦德尔利用朗缪尔的技术,从哺乳动物的红细胞中提取脂质,将在空气-水界面上铺展成单分子层的脂质所占的面积，约为红细胞表面积的2倍。根据材料，你觉得细胞膜上的磷脂应如何排列？请各小组思考讨论，用磷脂分子模具排一排，追问：对细胞膜上的排列方式有无质疑？问题2.蛋白质又是如何分布的呢？展示细胞膜的电镜照片。补充电子显微镜的成像原理：已知暗带是因为电子穿透的较少,明带是因为电子穿透的较多。与脂质相比，蛋白质对电子的阻挡作用很大，透过样品的电子较少，相对较暗；而脂双层由于对电子阻挡作用很小，透过样品的电子较多，相对较亮。请结合电镜图，提出你组假说，并利用模具排一排。蛋白质真的如此排列吗？展示资料：资料7.没有蛋白质的磷脂双分子层（人工脂质体）在电镜下也是呈暗-亮-暗带。资料8.通过更先进的技术研究发现细胞膜中提取的脂质在空气一水界面上铺展成单分子层的面积，小于细胞表面积的2倍。资料9.冰冻蚀刻技术显示内外磷脂分子层蚀刻面的形态结构不同。结合以上材料，你有质疑吗？小组合作、讨论，提出主张，并修正你组的结构模型。小组合作，动手排列，展示并说明理由。小组间提出质疑：为何不是4层磷脂分子层？为何头部朝细胞内外两侧。小组合作，利用磷脂分子模型初步建构细胞膜的模型结构。初步形成蛋白质排列模型。分析资料，对原有模型进行质疑，提出新的主张，修正完善模型。通过模型建构，初步培养学生建模能力和建模思维。通过质疑，培养学生批判性思维。培养学生观察分析并进行推理的能力。培养学生合作动手能力，形成辩驳、寻求证据论证的科学观。感悟科学的发展通过本节课的学习，你对科学的发展有哪些感悟？（提示：细胞膜成分和结构的探究过程需要哪些条件，是一蹴而就的吗？需要什么样的方法？）回顾本节课内容，小组讨论后得出：科学的发展离不开技术的进步和支持，科学的发展是曲折的，需要不断质疑，大胆假设，小心论证。培养学生科学精神。形成科学论证的思路。6.板书设计7.作业评价1.利用废旧物品制作细胞膜模型，制作后完成自评和他评。（评价：科学性、规范性、艺术性）项目科学性(70%)规范性（10%）艺术性（20%）总分各结构形态准确，种类齐全（30%）各结构大小比例合适（20%）各结构位置准确，能体现结构之间的关系（20%）操作规范作品精美自我评价他人评价查阅资料，了解科学家在探究细胞膜的结构与功能过程中运用的科学技术。8.教学反思课前教学设计时最大的困惑是教材内容与课标要求不一致，课标并未要求探究细