【教案】+细胞膜的流动镶嵌模型教学设计2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1

必修一第3章第1节细胞膜的流动镶嵌模型教学设计一、教材分析《细胞膜的流动镶嵌模型》选自新人教版高中生物必修一第3章第1节《细胞膜的结构和功能》（第二课时），与第一课时细胞膜的功能等知识有一定的联系，并为第四章《物质跨膜运输的方式》作了知识准备。这节内容的内在联系是“功能—结构”，体现“结构与功能相适应”的生命观念。本节依据时间轴呈现“细胞膜结构探索历程”的关键科学史资料，内容包括“对细胞膜结构的探索历程”和“流动镶嵌模型的基本内容”两方面。对于前者的学习，着重于让学生运用分析与比较、归纳与概括等方法进行相关的探究活动，意在培养学生的科学思维和学习探究的能力；而对于后者的学习，则是以前者为基础，在培养学生科学思维和探究学习的过程中，理解和掌握细胞膜流动镶嵌模型的基本要点。二、学情分析本节授课对象是普通高中高一的学生，已有一定的知识与能力储备，学习了细胞膜的功能特点以及组成成分；已具备一定的对比、分析和归纳推理能力，具有好奇心和一定的质疑精神。但是知识与能力稍有欠缺，对于结构如何与功能相适应的观点还理解得不够透彻；学生还未掌握科学研究的一般思路，科学探究意识薄弱。三、教学目标（1）生命观念：通过重温科学家探究细胞膜结构的过程，掌握细胞膜的组成成分和结构，能够说出流动镶嵌模型的基本内容，体会生物结构与功能相适应的观点。（2）科学思维：通过分析细胞膜结构模型建立的历程及其他资料，能基于事实和证据进行推理、论证，提出或否定假说（或模型），加深对“模型与建模”的理解，感悟科学在质疑与创新中不断发展。（3）科学探究：通过重走细胞膜结构的探究过程，掌握“观察现象→提出假说→实验验证”科学研究的一般思路；通过制作模型，掌握科学探究的实验思路和实验方法。（4）社会责任：通过“脂质体药物”的分析，体会科学知识与解决现实问题之间的密切联系，增强社会责任感。四、教学重难点1.教学重点：细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。2.教学难点：“观察现象→提出假说→实验验证→修正假说”科学研究的一般思路。五、教学方法（1）问题驱动法：围绕“对细胞膜结构的探索历程”的几则关键科学史资料和补充资料展开，以问题串的形式逐步深入学习，设置环环相扣具有启发性的问题，让学生在探究中学习，以此突出重点、突破难点，最终真正实现思维发展的目的。（2）模型构建法：以用简易的教具，完成细胞膜物理模型的构建任务，引导体验科学发现过程，增强动手能力的同时，还构建了思维模型。（3）合作探究法：以小组合作的形式完成细胞膜结构物理模型的构建任务，利于思维的形成。六、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图导入温故知新：细胞膜的功能有哪些？学生思考并回答：1、将细胞与外界环境分隔开2、控制物质进出细胞3、进行细胞间的信息交流激发学生由细胞膜的功能过渡到对于其结构的好奇心。细胞膜的结构探索过程探究一：细胞膜的组成成分【资料1】欧文顿实验1895年欧文顿用500多种物质对细胞进行上万次的通透性实验。发现溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。问题1：根据“相似相溶”的原理，你可以从实验现象中推测出什么结论呢？【资料2】丹尼利和戴维森实验：他们研究细胞膜的张力，发现细胞的表面张力明显低于油一水界面的表面张力。人们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。问题2：你可以从中推测出什么结论呢？问题3：以上两则资料对细胞膜成分的认识，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取与检测？问题4：从现象推出的假说一定正确么？为进一步验证接下来应该如何做？【资料3】细胞膜成分鉴定实验一：20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞分离出细胞膜，离心过滤并进行了化学分析。问题5：科学家利用红细胞制备细胞膜并进行成分分析的结果是？问题6：为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？【资料4】细胞膜成分鉴定实验二科学家陆续测定了不同细胞的细胞膜的成分及含量：问题7：请概述细胞膜的成分组成？小结1：细胞膜的主要组成成分是，还含有少量。探究二：细胞膜上磷脂分子的排布方式【资料5】磷脂分子的结构：磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部。任务1：猜想磷脂分子在空气—水界面排布方式并构建模型？【资料6】细胞的生活环境：单细胞单细胞生物草履虫生活在有水的环境中；人体血细胞生活在血液中，血液的主要成分是水；人体其他组织细胞生活在组织液中，其主要成分也是水，并且细胞内有85%~90%的化合物是水。任务2：猜想磷脂分子在细胞膜中的排布方式并构建模型。小结2：磷脂分子头部，尾部朝内，排成连续层，构成膜的。探究三：细胞膜上蛋白质分子的排布方式【资料9】罗伯特森实验：罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。问题8：猜想暗处和亮处分别代表什么物质？试猜想细胞膜上蛋白质的分布方式？【资料11】细胞膜厚度数据问题9：根据电镜照片和膜厚度的证据，这说明了什么？猜想蛋白质的排布方式。任务3：修正并构建细胞膜模型。【资料12】细胞冰冻蚀刻实验：运用冻蚀技术即用冷刀断开冰冻标本，使断裂面暴露。磷脂分子层磷脂分子层膜蛋白问题10：蛋白质在细胞膜上的的排布有什么特点？探究四：细胞膜的结构特点问题11：罗伯特森的“三明治模型”指出膜是一个静态的结构，你认同这一观点吗？请举例说明。【资料13】人—鼠荧光蛋白标记细胞融合实验：用绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合，刚融合的细胞一半发绿色的荧光，一半发红色的荧光，经过40min后，两种颜色的荧光均匀分布。问题12：这个实验有何现象，表明了什么？小结3：（1）蛋白质在磷脂双分子层中；（2）细胞膜具有性（结构特点）。学生思考并回答：回答1：细胞膜是由脂质组成的。回答2：细胞膜是由蛋白质组成的。回答3：通过对现象的推理。回答4：确定细胞膜的脂质成分有磷脂和胆固醇，组成膜的脂质中磷脂含量最多。回答5：①无细胞壁，细胞容易吸水涨破；②无细胞核和众多的细胞器，易制得纯净的细胞膜。总结1：细胞膜的主要组成成分是磷脂和蛋白质，还含有少量糖类。小组讨论，完成模型构建。小组讨论，完成磷脂分子模型构建。总结2：磷脂分子头部朝外，尾部朝内，排成连续两层，构成膜的基本支架。回答8：假说1:蛋白质一脂质一蛋白质假说2:脂质一蛋白质一脂质回答9：细胞膜结构不可能是三明治模型，蛋白质存在其他的排布方式。回答10：蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。问题11：不认同，比如说变形虫的摄食、细胞的分裂、运动。回答12：细胞膜不是静止不动，而是具有流动性。小结：（1）蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中；（2）细胞膜具有性流动性。（结构特点）理解材料对实验的重要性，知道哺乳动物成熟红细胞的结构特点调动学生自主学习的积极性。培养信息获取和处理能力。掌握细胞膜的成分。使学生深入理解磷脂分子的特点，培养学生的理性思维和科学探究能力，小组合作完成模型的建构。学生由猜想到科学史材料的验证，相当于重温了科学家探索之路。小组为单位探究，成功构建了细胞膜上磷脂分子的排布模型。课堂氛围好，学生思维活跃，动手能力强。直观感知了科学探究的一般思路。学生猜想，科学史验证，体现了“提出假说”的科学研究思路。联系与生活所认知的事实以及相悖的资料，激发学生的探究欲望，培养学生敢于质疑的精神，了解蛋白质的排布方式。运用类比推理、模型与建模的方法发展科学思维。同时在小组合作探究下，共同建构了细胞膜上蛋白质分子的排列模型。学生感知了技术进步推动了研究的发展，通过生活实例，掌握了细胞膜的结构特点为具有流动性。联系生活实际和认知的规律，对罗伯特森的静态模型提出质疑，形成“结构与功能观”的生命观念。实验提供证据，修正假说。流动镶嵌模型的基本内容任务：阅读教材P44—P45关于流动镶嵌模型的基本内容，思考下列问题，并尝试用自己的话概括流动镶嵌模型的基本内容。1.细胞膜的基本支架是什么？2.蛋白质在细胞膜上如何分布？3.什么叫糖被？分布在膜的哪一侧？4.磷脂双分子层作为基本支架的作用?5.蛋白质以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中的作用?6.细胞膜具有流动性的意义?7.糖被分布在膜外侧有何作用？用自己的语言说出流动镶嵌模型的基本内容，对细胞膜的结构形成整体的认知。磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，蛋白质镶在表面，部分嵌入和贯穿脂双层，糖被具保护、润滑和细胞间识别作用。掌握细胞膜的流动镶嵌模型的生命观念；培养学生观察和提取信息的能力，语言表达能力。能说出细胞膜流动镶嵌模型的内容，并且深刻领会结构和功能相适应的生命观念。回顾细胞膜结构的探索历程表格总结整个细胞膜结构的探究历程，明其中蕴含的科学探究的一般方法和科学启示。思考：通过分析科学家建立生物模型的过程，你对科学的过程和方法有哪些领悟？理解“提出假说”的科学探究思想，通过回顾细胞膜结构发展的时间轴，体会科学发展永无止境等科学启示。回答：学习科学家敢于质疑、锲而不舍精神。同时要掌握“观察现象-提出假说-实验验证-修正假说”科学探究一般思路。回顾科学家锲而不舍的探索之路，培养科学探究意识和形成生命观念，升华情感。学生积极回答问题，充分利用所学的知识来回答问题，升华主题。练习巩固展示训练案认真完成巩固练习及时检测学生的学习情况。在解题过程中加深了对知识点的理解和巩固。课后任务下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。问题1：为什么两类药物的包裹位置各不相同？问题2：请推测：脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用？学生课后思考并讨论，结合本节知识回答：回答问题1：由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之