高中生物-生物膜的流动镶嵌模型教学设计学情分析教材分析课后反思

生物必修1第4章细胞的物质输出与输入生物膜的流动镶嵌模型一、教学目标确立依据1.课程标准要求及解读⑴课程标准要求虽然本节课在新课程的《课程标准》中没有对应的具体要求，但是《课程标准》的课程目标中提出：“学生通过高中生物课程的学习，获得生物科学和技术的基础知识，了解并关注这些知识在生活、生产和社会发展中的应用；提高对科学和探索未知的兴趣；养成科学态度和科学精神，树立创新意识，增强爱国主义情感和社会责任感；认识科学的本质，理解科学、技术、社会的相互关系；初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的搜集和处理信息的能力、获得新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决实际问题的能力，以及交流与合作的能力。”，可见本节课中蕴涵的知识、方法、科学价值观等多维度的目标，其教育价值是很丰富的，因此对比课程标准的上述要求，分析本节教材内容，确定优化补充以下内容：简述流动镶嵌模型的基本内容。⑵课程标准解读“简述”属于知识性目标动词了（了解）水平，具体要求是“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”。本节课通过设计闯关游戏，结合一系列问题串和合作探究活动，引起学生的探究欲望，引导学生一步步分析科学家探索生物膜结构的曲折历程，使学生切身感受科学的魅力，始终保持高昂的兴趣，自然而然的接受流动镶嵌模型理论，比学生被动机械的记忆效果要好很多，最终也达成了《课程标准》的课程目标中的要求。2.教材分析（1）内容分析人教版必修1第4章共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。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，将本章的三节内容紧密的联系在一起，即符合学生的一般认知规律，同时也符合新课标的倡导探究性学习及提高生物科学素养。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。同时本节和前面的第二章中的“化合物”和第三章中“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定的联系。本节主要包括两部分内容：1、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。2、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，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。与人教版相比，地图版在第三单元第一章第一节细胞膜的结构和功能中首先介绍了细胞膜认识过程，教材中没有提及罗伯特森相关的研究，考虑到整个探究过程中学生逻辑推理的连贯，本节课仍然按照人教版教材来处理。（3）重难点分析教学重点：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.学情分析对于高一的学生来说，有了第二章中的“化合物”和第三章中“细胞膜”、“生物膜系统”等基础，尤其是教材第三章中讲述结构的时候介绍了细胞膜的成分和功能，因此对生物膜已经不陌生，及对物质跨膜运输的现象有了相当的了解，但对于细胞膜的结构还完全不了解，可以利用学生的这种好奇心理对本节课的生物膜结构进行授课。而高中学生虽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，但还很不完善，对事物的探索好奇又往往具有盲目性，缺乏目的性，因此本节课中可将相关的实验素材整理转化成学生进行合作探究的小课题，尝试引导学生亲历科学探究过程，在探究中形成对膜结构的认识，同时学会科学研究的方法。二、教学目标1.知识与技能（1）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。（2）举例说明生物膜具有流动性特点。（3）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。（4）尝试利用合适的材料制作生物膜模型。2.过程与方法（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，作出假设。（2）发挥空间想象力，构建细胞膜的空间立体结构。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，树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。（2）正确认识科学价值观，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）正确认识技术在科学研究中所起的作用。三、评价设计1知识与技能方面：=1\*GB3①通过小组合作探究，完成对流动性的举例说明、对流动镶嵌模型基本内容的总结后，展示并由学生、教师进行评价、补充。=2\*GB3②通过课堂达标检测、课后作业练习等具体题目检测学生的掌握情况。=3\*GB3③通过打分选优对课后制作的生物膜模型进行评价。2过程和方法方面：通过设计的问题串提问、小组合作探究活动后的展示交流并由学生、教师进行评价。3情感态度与价值观方面：=1\*GB3①通过课上交流，由学生、教师进行评价=2\*GB3②通过填写过程性评价表格，自评、互评对该方面目标的达成情况。教学方法见反思效果？问题引导启发、观察分析、小组合作探究、联系实例、对比归纳、多媒体的运用等方法五、教学流程设计教学环节教师活动学生活动目标达成复习导入新课教师投放在第二三章中所学的与细胞膜有关的知识题板。通过前面的学习我们已经清楚了细胞膜的功能，那细胞膜结构又是怎样的呢？这节课我们从膜的功能出发一起来探索一下膜的结构学生做游戏，翻题板，复习细胞膜的成分、功能、功能特性等知识。思考：细胞膜的结构与功能怎样相适应？细胞膜结构是怎样的？对已有知识进行检查，增加趣味性，调动学生的已有的知识经验，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。课堂合作探究：第一关：细胞膜成分的探索第二关：膜中磷脂的排列情况的探索第三关：蛋白质的分布情况的探索第四关：膜的结构特点的探索下面我们一起来玩一个闯关游戏，一共有四关，首先我们看第一关：关于膜成分的探索。因为细胞膜非常薄，在光学显微镜下无法看清楚，科学家只能从一些实验现象来入手分析：展示材料①：1895年，欧文顿曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的试验发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。问题：欧文顿的发现说明了什么？展示材料=2\*GB3②：20世纪初，科学家将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溶剂溶解，还可以被蛋白酶分解问题：分析该资料你能得出什么结论？经分析指导膜中脂质主要是磷脂，那磷脂和蛋白质是如何构成细胞膜的呢？下面我们来看第二关：磷脂的排列。为了帮助大家顺利通过这一关，我送给大家一个通关的锦囊，请看屏幕：展示材料=3\*GB3③：1917年，郎姆瓦将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子分布散乱，经过推挤，磷脂分子排列成了单层，而且其磷酸基团的极性头部都浸入水中。问题：为什么会出现这样的结果呢？原来这与磷脂分子的结构特点有关：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。合作探究一：根据磷脂分子的特点结合人体组织细胞内、外环境，大胆猜想并构建细胞中磷脂分子的排列模型。下面我们看一下科学家的研究：展示资料=4\*GB3④：1925年，两位荷兰科学家高特和格伦德把红细胞中的磷脂抽提出来,在水面上铺成单分子层,结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰好等于所用的红细胞表面积的两倍。问题：分析该资料，你能作出什么假说？细胞膜中的磷脂排列为双层为了适应细胞内外的水溶液环境，亲水的头部朝外、疏水的尾部在内部。清楚了膜中磷脂的排列情况后，下面我们来看第三关：膜中的蛋白质是如何分布的？先送大家一个道具：电子显微镜展示资料⑤：20世纪50年代细胞膜结构的电镜照片1959年，罗伯特森根据电镜观察提出：所有生物膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，是静态的统一结构，即单位膜结构模型。问题：你同意罗伯特森提出的蛋白质是对称分布在磷脂两侧的观点吗？那膜中的蛋白质到底是如何分布的呢？再送一个道具给大家：展示资料⑥：20世纪60年代电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图。从该图中我们可以清楚的观察到蛋白质的分布情况，哪位同学来描述一下？并到白板上画图展示？也就是说罗伯特森所提出的蛋白质-脂质-蛋白质的“三明治”模型是不合理的，那他还有一个观点：膜是静态的，大家同意吗？下面我们来看最后一关：膜的结构特点。合作探究二：举例说明静态的膜能否完成各项功能？下面我们看一个视频来更直观形象的观察一下：播放变形虫运动和摄食的视频从视频中我们可以清楚的观察到：变形虫能伸出伪足进行运动和摄食离不开膜的流动，而静态的膜无法完成这些功能。下面我们来看一下科学家的研究：展示资料⑦：1970年，费雷和埃迪登的人-鼠细胞融合实验问题：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验说明什么？那组成的磷脂分子是静止还是运动的呢？科学家经过研究发现磷脂分子也可以运动：因此整个细胞膜不是静态的，而是具有一定的流动性。阅读资料①独立思考，分析得出结论。阅读资料=2\*GB3②独立思考，分析得出结论。阅读资料=3\*GB3③思考分析1分钟独立思考、2分钟小组合作交流，派代表到白板上画图展示模型并阐明理由、其他小组若有不同意见可以补充阅读资料=4\*GB3④思考分析得出结论。阅读资料⑤，思考分析并发表看法。阅读资料⑥，观察并描述蛋白质的分布情况，并到白板上画图展示。1分钟独立思考、3分钟小组讨论，派代表发言、交流。学生观看视频、总结。阅读资料⑦，分析思考、回答激发学生的好奇心和思维探究的欲望，激起他们学习本节课的兴趣。培养学生分析资料的能力；领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的。实验、推理想象—假说—进一步验证完善培养学生运用已有知识分析问题、解决问题和绘图的能力。培养学生分析问题、解决问题的能力了解技术进步对科学研究发展的作用。探究过程中体现结构与功能相适应的观点让学生进一步认同技术进步推动了假说，并且假说不断被修正和完善。培养学生观察、分析归纳和绘图的能力培养学生与人交流信息的能力；学生表达能力得到进一步提高；培养学生的批判性思维的能力。探究过程中体现结构与功能相适应的观点利用多媒体增加教学的直观性，促进学生对知识的理解。课堂小结：流动镶嵌模型的基本内容恭喜同学们四关全部顺利闯关成功。展示资料⑧：1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。合作探究三：结合生物膜的探究历程和课本P68小字总结流动镶嵌模型的基本内容。问题：1.回顾整个生物膜模型的建立过程，大家受到什么启示？2.流动镶嵌模型是否已经完美无缺?说说你的看法？1分钟独立思考、3分钟小组合作交流、派代表到白板上总结基本内容、完善模型图，其他小组补充。2分钟整理巩固思考回答、交流学生通过归纳、总结，主动获得结构模型的基本内容。培养学生主动获取知识的能力、归纳能力及与人交流信息的能力。突出模型建构方法：实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展。实现“情感、态度与价值观”目标。课堂练习达标检测：1．脂质物质能够优先通过细胞膜,这是因为()A.细胞膜以磷脂双分子层为基本支架B.细胞膜上有搬运脂质物质的载体蛋白质C.细胞膜外表有一层糖蛋白D.磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动2.人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的()A.选择透过性B.保护作用C.流动性D.自由扩散3.细胞膜具有流动性，是指（）A．整个细胞膜具有流动性B．细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性C．细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性D．细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性4.从鸡的红细胞中提取脂质，在水面上铺展开，并用板条将其推挤到一块，则测得的脂质面积约是红细胞表面积的（）A.1/2倍B.1倍C.2倍D.>2倍3分钟限时订正答案统计答对率1分钟整理通过达标检测了解学生知识的掌握情况；巩固提高。课后作业：动手制作生物膜模型问题：白板上同学们所画的是我们这节课构建出的生物膜模型，属于哪种模型？物理模型除了这种图画形式还有什么形式的？课后探究：请你根据现有的对细胞膜结构和功能的了解，选择合适的材料，分小组制作生物膜模型。大家可以参考以下成品图：最后我们观看一个视频来巩固一下这节课的主要内容。组员交流、小组长做好统筹安排观看视频、巩固基础，同时思考课后探究通过学生动手制作模型体验生物膜“流动镶嵌模型”并培养学生的团队精神、学会合作分工利用多媒体增加教学的直观性，巩固本节课的学习成果。【板书设计】第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型1.成分：2.磷脂的排列：3.蛋白质的分布：4.结构特点：附：过程性评价表格班别课题生物膜结构的探索历程组长成员评价评价讨论主题所选主题号小组号生物膜结构的探索历程就完美无缺了呢？请说说你的小组讨论记录2.纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作用3.分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适应是如何得到体现的4.分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示小组号小组自评小组互评学情分析对于高一的学生来说，有了第二章中的“化合物”和第三章中“细胞膜”、“生物膜系统”等基础，尤其是教材第三章中讲述结构的时候介绍了细胞膜的成分和功能，因此对生物膜已经不陌生，及对物质跨膜运输的现象有了相当的了解，但对于细胞膜的结构还完全不了解，可以利用学生的这种好奇心理对本节课的生物膜结构进行授课。而高中学生虽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，但还很不完善，对事物的探索好奇又往往具有盲目性，缺乏目的性，因此本节课中可将相关的实验素材整理转化成学生进行合作探究的小课题，尝试引导学生亲历科学探究过程，在探究中形成对膜结构的认识，同时学会科学研究的方法。效果分析本节课中我把科学家对生物膜结构的探究历程设计成一个闯关游戏，学生作为闯关者扮演科学家的角色，研究中使用的科学技术就是他们的道具，每一次取得阶段性结论就是他们要闯过的关卡。我在设计这个游戏的关卡时既考虑要难易适度，又考虑科学技术或科学方法（即锦囊或道具）出现的时机要及时，从而很好的调动了闯关者的情绪，这样，结合大量的图片、视频等让学生真正利用这个闯关游戏去重新走一次科学家们的探索历程，从科学研究的角度主动去探究科学事实，学生通过已学知识和现有材料，自己摸索构建出流动镶嵌模型并总结出其基本内容，从而锻炼了科研思维和技能。从课堂小结环节中由小组自主整理归纳流动镶嵌模型的基本内容看，各小组归纳的非常全面、准确，这样比由老师步步推导得出的效果要好很多；从对生物膜模型建立过程的体会以及流动镶嵌模型是否完美的交流情况看，本节课的情感态度与价值观目标达成的情况也非常好。教材中第三章讲述结构的时候介绍了细胞膜的成分和功能，而在第四章介绍功能的时候单独提出生物膜的模型，这就需要学生在知识学习的过程中逐步树立细胞结构和功能相适应的生物学基本观点。而这又是本节课教学的难点。这节课中我把结构和功能相适应这一观点穿插在资料分析中，通过小组合作探究，比如让他们根据磷脂分子的结构特点结合细胞内外的水溶液环境大胆猜想细胞膜中磷脂分子可能的排布结构、让他们举例分析“三明治”静态结构与一些生命现象矛盾的地方，通过这些通俗易懂的例子潜移默化地影响学生，最后进行归纳总结，从而突破这一教学难点。教材分析（1）内容分析人教版必修1第4章共3节内容，第1节《物质跨膜运输的实例》，第2节《生物膜的流动镶嵌模型》，第3节《物质跨膜运输的方式》。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，将本章的三节内容紧密的联系在一起，既符合学生的一般认知规律，同时又符合新课标倡导的探究性学习及提高生物科学素养。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。同时本节和前面的第二章中的“化合物”和第三章中“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定的联系。本节主要包括两部分内容：1、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。2、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，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。(2)不同版本教材比较与人教版相比，地图版在第三单元第一章第一节细胞膜的结构和功能中首先介绍了细胞膜认识过程，教材中没有提及罗伯特森相关的研究，考虑到整个探究过程中学生逻辑推理的连贯，本节课仍然按照人教版教材来处理。（3）重难点分析教学重点：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课堂评测练习达标检测：1．脂质物质能够优先通过细胞膜,这是因为()A.细胞膜以磷脂双分子层为基本支架B.细胞膜上有搬运脂质物质的载体蛋白质C.细胞膜外表有一层糖蛋白D.磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动2.人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的()A.选择透过性B.保护作用C.流动性D.自由扩散3.细胞膜具有流动性，是指（）A．整个细胞膜具有流动性B．细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性C．细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性D．细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性4.从鸡的红细胞中提取脂质，在水面上铺展开，并用板条将其推挤到一块，则测得的脂质面积约是红细胞表面积的（）A.1/2倍B.1倍C.2倍D.>2倍教学反思本节课我把生物膜结构的探究历程设计成一个闯关游戏，巧妙的设计了四个难易度适宜的关卡、适时的穿插帮助学生通关的锦囊和道具、以及三个合作探究活动，使学生积极参与进来共同探讨、分析从而得出相关的结论并掌握相关知识、培养学生依据实验现象推理分析的能力，同时为学生创造机会进行探究活动激发学生学习兴趣。通过翻题板游戏和闯关游戏充分调动学生的积极主动性，激发学生求知的欲望。在生物膜结构的探究过程中事先设计好引导探究的问题，结合大量的图片资料，启发学生自己动脑进行缜密的逻辑推理，一步步闯关，让学生主动参与探讨从而得出科学的结论。为了培育学生创造的激情，我设置好每个关卡的梯度，例如：第二关中以锦囊的形式适时补充磷脂分子的结构特点并且不超出学生当前的认知水平，帮助学生顺利分析出细胞膜中磷脂分子的排列情况；第三关中以两个道具的形式依次展示出电子显微镜下的细胞膜、冰冻蚀刻技术处理后的电镜下的细胞膜，