《3.1细胞膜的结构与功能》教学设计

《3.1细胞膜的结构与功能》教学设计一、前端分析教材分析本节课是高中生物人教版新教材必修1分子与细胞第三章第一节的教学内容，本节包含内容包括：细胞膜的功能、细胞膜成分探索历程、细胞膜结构探索历程、细胞膜的流动镶嵌模型等基本内容。本节内容既是对细胞中的化合物有具体化和结构化的作用，又对物质的输入输出做出了铺垫，具有承上启下的作用，内容的编排按照“功能—结构—功能”展开，有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点，同时呈现出探索过程中的“提出假说”这一科学研究法。教材变点及变化意图分析1.旧教材先在第3章的第1节呈现细胞膜的成分和功能，然后在第4章的第2节中呈现生物膜的结构。新教材将这两节课合并为1节，放在第3章第1节“细胞膜的结构和功能”。对细胞膜的结构和功能以及细胞膜的流动镶嵌模型进行了重新整合，由原属于两章不同节的内容整合成一节。（这样既符合教师的教学习惯，也能更好地体现结构与功能观）。2.删除了体验制备细胞膜的方法实验（实验材料不容易得到，效果不理想）。3.删除了与生活的联系“癌细胞细胞膜成分的改变”（关于细胞癌变的知识已从必修1调整到必修2中；删除了知识链接）。4.增加了以一句明确的描述“物质运输等的实现有赖于膜的流动性”（纠正教辅的错误引导，主动运输与被动运输都也体现膜的流动性）。5.糖被的表述更准确。旧教材对糖被的表述容易让人产生误解，教辅中“糖被就是糖蛋白”的观点横行。新教材明确了糖被就是细胞膜外表面的糖。学情分析基于必修1前两章的学习和初中相关的知识基础，学生已知道细胞的基本结构、组成细胞的成分和各成分的功能、细胞成分鉴定的一般方法，为本节知识的学习奠定了基础。学生虽具备一定的观察和分析能力，思维的连续性和逻辑性也已初步建议，但还不是很严密，对探索事物的过程与方法及结论缺乏理性思考，故本节课积极引导学生观察分析实验，体验科学家探索科学历程，切身感受科学魅力。二、学习目标素养目标1.结合科学史资料理解细胞膜的结构和功能的适应性（生命观念）2.借助模型搭建理解并识记细胞膜的结构特点（科学思维）三、教学重难点重点1.细胞膜的功能。2.流动镶嵌模型的主要内容。难点1.细胞膜的结构与其组成成分的探索。2.进行细胞间信息交流的三种方式。四、教学策略选择科学史教学策略、模型构建教学策略、情境贯穿教学策略五、教学准备教学资源准备：科学史资料准备、多媒体课件、安排学生提前进行预习六、教学过程教学环节教学过程及学生活动设计意图展示学标1.细胞膜由哪些成分组成?2.细胞膜的结构一一流动镶嵌模型的基本内容。3.细胞膜有哪些功能?迅速集中学生注意力，明确本节课中心任务，激发学习动机创设情境（3分钟）①萎焉的红苋菜泡在清水里，苋菜叶片会回复饱满；②新鲜的红苋菜在清水中洗涤后水体几乎不变色，而开水烫过后水体很快变红。问：萎焉的叶片为什么会变得饱满？为什么洗菜时水不变红，而煮汤却变红了？学生联系生活实际思考并回答：水分子透过细胞膜进入细胞，使细胞饱满。煮沸后，色素透过细胞膜，进入水中使水变红。以日常常见现象创设情境，引导学生思考，激发学生学习兴趣。一、对细胞膜的成分的探索过渡：细胞膜是由什么物质构成的？又具有怎样的功能呢？请同学们根据课本上提供的资料思考并回答下列问题：【资料1】欧文顿发现溶于脂质的物质易透过细胞膜,不溶于脂类的物质不容易穿过细胞膜。【资料2】科学家利用哺乳动物成熟红细胞作为实验材料，制备出纯净的细胞膜，并对细胞膜的成分进行分析，得出组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。【资料3】1935年，英国学者丹尼利和戴维森发现细胞表面张力明显低于油水界面的表面张力；当时人们已经知道了，如果在油水界面中加入一定量的蛋白质，其表面张力降低。（蛋白质会降低表面张力）【资料4】问：1.为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？细胞膜的成分有哪些3.细胞膜的功能和细胞的哪个成分有关？1.因为哺乳动物的成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器膜的的干扰2.细胞膜的成分：主要是蛋白质和脂质（磷脂最丰富），其次还含有少量的糖类3.主要由蛋白质决定，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。结合科学史史料和问题串引导，引导学生一步步分析得出细胞膜的成分和结构感知科学探究过程，明白科学探究不是一蹴而就的，是需要很多科学家的智慧凝结而成的，培养学生的科学精神，发展学生的科学思维和科学探究的能力。兴趣。二、细胞膜的结构的探索过渡：磷脂分子、蛋白质分子是如何在细胞膜上排列分布的呢？【资料1】:分析细胞膜中磷脂分子的排布特点(磷脂分子的结构如图所示)【任务1】:推测磷脂分子在空气——水界面的排布方式并构建模型。观察并思考建模：【资料2】:细胞生活的环境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，并且细胞内水占70%～90%。【任务2】:猜想磷脂分子在细胞膜中的排布方式并构建模型。观察并思考建模：验证建立的模型是否准确。【资料3】:戈特、格伦德尔实验将细胞膜在空气——水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍。问题1：该事实证明了什么？证明：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层。过渡：蛋白质分子又是如何分布的呢？【资料4】:罗伯特森的实验问题2:亮暗处分别代表什么物质？试猜想细胞膜上蛋白质的分布方式？观察思考并回答：亮处代表脂质，暗处代表蛋白质。猜测覆盖在磷脂双分子层的两侧。【资料5】:三明治模型细胞膜的理论厚度问题3：三明治理论模型厚度至少20nm，而罗伯特森电镜下的细胞膜厚度7.5nm，这说明什么？思考并回答：说明蛋白质并不是覆盖在磷脂双分子层的表面。【资料6】:冰冻蚀刻技术问题4：①蛋白质分子在细胞膜上的分布有什么特点？思考并回答：①蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层；【资料7】:罗伯特森实验罗伯特森将细胞膜描述为静态的统一结构，这样解释不了什么现象？展示视频：白细胞追击病菌、变形虫捕食草履虫。【任务3】:修正并构建细胞膜模型。思考并回答：回答：解释不了细胞的生长、变形虫的变形运动等。细胞膜具有流动性的实验证据：【资料8】:荧光标记细胞膜实验问题5：你能得出什么结论?思考并回答：细胞膜不是静止不动的，而是具有一定的流动性。【小结】细胞膜的流动镶嵌模型PPT呈现流动镶嵌模型的基本内容，并配以动态图，把抽象的概念化为具体。通过讲解①细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成；②磷脂双分子层是膜的基本支架；蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中；④磷脂分子可以侧向自由移动，膜中蛋白质大多也能运动。（此处强调细胞膜的结构特点：流动性）⑤糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能密切。训练学生的模型建构的科学思维，培养学生将抽象事物具体化的学习习惯三、细胞膜功能【情境导入】首先展示中国地图，并指出一个国家一个城市都有自己的边界，人体也有自己的边界，从而导出问题，构成人体的最基本单位的细胞的边界是什么？学生回答：细胞膜PPT展示植物细胞图片，提出问题：植物细胞的最外层是细胞壁不是细胞膜，那为什么植物细胞的边界不是细胞壁呢？展示细胞壁电镜图并解释细胞壁是全透性的，不能保证细胞内部的稳定。所以，植物细胞的边界也是细胞膜。【提出问题】:细胞膜作为系统的边界，细胞膜具有哪些功能呢？学生自主阅读课本40至41页，归纳总结出细胞膜的三个功能。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展示具体实例加以说明，使学生理解细胞膜的功能。【联系生活】：打破的生鸡蛋，蛋清和蛋黄之间被什么结构分隔开呢？这体现了细胞膜的哪个功能？学生回答：将细胞和外界环境分隔开。教师对此功能加以解释迁移，阐明在生命起源的过程中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。【PPT展示实验】：台盼蓝能将死细胞染成蓝色，而活细胞不被染色，这体现了细胞膜的哪个功能？学生很容易就想到这体现了细胞膜的控制物质进出的功能。【提出问题】哪些物质可以进出细胞呢？引导学生回答后，指出细胞膜具有选择透过性。接着提问：病毒、病菌可以进入细胞吗？从而引出细胞膜控制物质进出细胞的作用是相对的。【图片展示】：人与人之间信息交流的方式是多种多样的，那么细胞和细胞之间信息交流的方式也是多种多样的吗？讲解细胞膜的第三个功能——进行细胞间的信息交流（直接交流、间接交流、形成通道）。从国家的边界及人体的边界出发，引起学生对细胞边界的思考，激发学生学习的兴趣。培养学生的阅读理解能力及信息归纳能力以生活中常见的例子来引导学生感受细胞膜的功能。通过实验分析细胞膜的功能，培养学生的科学思维及科学探究能力。随堂训练1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，亲水的“头部”排列在内侧()(2)细胞膜上的蛋白质覆盖在膜的两侧()(3)细胞膜上的多糖只能与蛋白质结合形成糖蛋白()(4)糖蛋白具有识别作用，分布在细胞膜的内外两侧()(5)细胞膜的流动需要消耗能量()2．如图表示细胞膜的流动镶嵌模型，有关叙述不正确的是()A．具有①糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧B．③与细胞表面的识别有