《細胞膜-系統(tǒng)的邊界》教學設(shè)計

必修一走進細胞第三章細胞的基本結(jié)構(gòu)《第一節(jié)細胞膜——系統(tǒng)的邊界》教學設(shè)計教材分析本節(jié)內(nèi)容是人教版生物必修1《分子與細胞》第三章第一節(jié)的內(nèi)容，本章將從細胞膜、細胞器、細胞核三個層面描述細胞的基本結(jié)構(gòu)，而本節(jié)介紹的是細胞膜的成分和功能，為實現(xiàn)全面提高生物學科素養(yǎng)的課程目標，教材編寫安排了“體驗制備細胞膜的方法”的實驗，使學生不僅能學習科學的知識，還能了解到科學的過程。教學目標知識與技能：簡述細胞膜的成分和功能。過程與方法：體驗制備細胞膜的方法。情感、態(tài)度與價值觀：認同細胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對于細胞這個最基本的生命系統(tǒng)的重要意義。學情分析本節(jié)課授課對象為高一年級的學生，學生們具有較強的好奇心和探索精神，同學們在初中階段學習過細胞結(jié)構(gòu)，對細胞膜有一定的了解，但細胞膜李學生的生活經(jīng)驗較遠，所以在教學過程中安排了很多生活中的實例、圖片、視頻等材料，增強學生的學習興趣。四.重點與難點重點（1）細胞膜的成分和功能。（2）理解細胞膜對于細胞這個生命系統(tǒng)的重要意義。難點：用哺乳動物紅細胞制備細胞膜的方法。五.教學過程教學內(nèi)容教師活動學生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課1.回憶細胞的結(jié)構(gòu)，展示一幅圖，請同學們嘗試區(qū)分顯微鏡視野下的氣泡和細胞。展示中國地圖，每個國家在陸地、海域、領(lǐng)空都有邊界，我們要尊重每個國家的領(lǐng)土主權(quán)，中國的領(lǐng)土主權(quán)也不容他國的侵犯，邊界的存在對于一個系統(tǒng)的內(nèi)部穩(wěn)定是至關(guān)重要的，那么細胞作為最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界是什么呢？請閱讀資料并思考以下三個問題。資料：資料發(fā)現(xiàn)：用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴散到整個細胞，卻不能很快溢出細胞。1）變形蟲是什么生物？它的最外層是什么？（2）為什么伊紅染液不能溢出變形蟲？（3）這個實驗說明了什么？回顧細胞的結(jié)構(gòu)并思考問題。閱讀資料，思考問題。單細胞生物；細胞膜。細胞膜的阻隔。細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界——細胞膜創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學生的興趣并鞏固已學知識。以國家邊界引入細胞膜——系統(tǒng)的邊界，增強學生對國家安全的教育。體驗制備細胞膜的方法那么細胞膜的成分是什么呢？它又具有什么功能呢？要解決這些問題，我們首先就要獲得細胞膜，下面我們就來體驗下如何制備細胞膜。首先，我們要選擇合適的實驗材料（課件展示幾種細胞的圖片）哪一種細胞比較適合用于提取細胞膜呢？為什么？（2）動物細胞的種類多種多樣，那么每一種動物細胞都適用于細胞膜的制備?請學生結(jié)合教材P41相關(guān)信息進行思考(課件展示幾種動物細胞的圖片)那么上述動物細胞材料中又該選擇哪一種呢？（3）實驗材料選好了，那我們?nèi)绾潍@得細胞膜？用鑷子把細胞膜剝下來？用針把細胞扎破？可以嗎？顯然這些方法都是不可行的，本實驗中我們用到的方法是吸水漲破法，細胞內(nèi)的物質(zhì)是具有一定濃度的，如果把細胞放在清水中，水就會進入細胞，把細胞漲破，細胞內(nèi)容物質(zhì)流出，（課件展示細胞吸水漲破的過程）細胞破裂后，細胞內(nèi)物質(zhì)流出，我們還要進一步將物質(zhì)進行分離才能獲得純凈的細胞膜，我們用到的分離方法就是——離心法。（4）接下來請大家觀察一段制備細胞膜視頻，并完善課堂導(dǎo)學案上的細胞膜制備實驗的步驟。①選材：稀釋液②制作裝片：用滴管取一滴紅細胞稀釋液滴在載玻片上，蓋上蓋玻片③觀察：用顯微鏡觀察紅細胞的形態(tài)（由低倍一高倍）④滴加清水：在蓋玻片的一側(cè)滴加，在另一側(cè)用吸引（引流法）⑤觀察：持續(xù)觀察細胞的變化⑥結(jié)果：紅細胞凹陷____，體積____，細胞_____，內(nèi)容物流出，獲得細胞膜。（5）那么同學們對實驗細胞膜的制備已經(jīng)有了一定的了解，那么接下來請同學思考以下幾個問題：①在發(fā)育過程中，哺乳動物紅細胞的核逐漸退化，并從細胞中排出，為能攜帶蛋白質(zhì)騰出空間，體現(xiàn)了什么生物學觀點？②可采用雞的新鮮的紅細胞稀釋液可以嗎？為什么？③取得紅細胞后應(yīng)先用適量的生理鹽水稀釋，這樣做的目的是？④如何上述實驗在試管中進行，如何獲得純凈的細胞膜？（1）學生回答：動物細胞，動物細胞沒有細胞壁，制備細胞膜更容易。（2）學生回答：哺乳動物成熟的紅細胞，理由：人和其他哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和眾多的細胞器，可以避免其他膜結(jié)構(gòu)的干擾，獲得純凈的細胞膜。觀看視頻，小組討論并完成課堂導(dǎo)學案相關(guān)內(nèi)容。學生思考并小組討論。①結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的觀點②不可以。雞屬于鳥類動物，雞的紅細胞內(nèi)有細胞核和各種細胞器。③使紅細胞分散開；使紅細胞暫時維持原有的形態(tài)。④用生理鹽水洗滌紅細胞→用蒸餾水脹裂紅細胞→進行離心處理，分離出細胞膜。通過設(shè)置問題情境，體會實驗材料的正確選擇對于科學研究的重要性。利用視頻來展示試驗的操作過程，并帶著問題去觀看視頻，能夠?qū)r間有效地利用，同時也提高了學生的觀察能力、分析能力和總結(jié)的能力。（5）訓(xùn)練學生知識遷移的能力。細胞膜的成分（1）科學家們獲得了細胞膜后就對其進行了大量的分析與研究，下面請同學們閱讀兩則資料，資料1.1859年，E.Oerton選用500多種化學物質(zhì)對植物細胞膜的通透性進行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿過膜。資料2：科學家對細胞膜化學成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細胞膜會被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物體內(nèi)普遍存在的只對蛋白質(zhì)分解起催化作用的物質(zhì)）思考：從上述材料中，你可以得出什么結(jié)論？許多有關(guān)細胞膜化學組成成分的資料表明，細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外，還有少量的糖類。其中脂質(zhì)約占細胞膜總量50%，其中磷脂最為豐富（課件展示細胞膜的結(jié)構(gòu)模式圖），蛋白質(zhì)約占40%，蛋白質(zhì)在細胞膜行使功能時其重要作用，因此，功能越復(fù)雜的細胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。少量的糖和蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)合在一起形成糖蛋白和糖脂。請同學們閱讀教材P41與生活的聯(lián)系，追問：1.組成細胞的脂質(zhì)中，哪種脂質(zhì)最豐富？2.決定細胞膜功能的物質(zhì)是什么？功能越復(fù)雜的細胞膜，該物質(zhì)會有怎樣的特點？3.細胞在癌變的過程中，細胞膜的成分會發(fā)生變化，會產(chǎn)生哪種物質(zhì)？學生閱讀分析材料并思考，得出細胞膜的組成成分中有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。觀察圖片，理解細胞膜的組成成分。閱讀資料并思考。①磷脂。②蛋白質(zhì)，細胞膜功能越復(fù)雜蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量越多。③甲胎蛋白、癌胚抗原等（1）通過閱讀資料，學生嘗試提煉信息并總結(jié)，能有效提高學生閱讀材料、總結(jié)材料的能力。（2）展示圖片讓知識更加具體形象，促進學生對知識的理解，有助于記憶。細胞膜的功能近年來，人們對生物膜的研究不斷深入，科學家嘗試模擬生物膜的功能，進行凈化污水等工作，那么細胞膜都有什么功能呢？請同學們閱讀教材P42（課件展示細胞膜的功能）小實驗：準備一個雞蛋，將雞蛋的蛋清和蛋黃進行分離，得到蛋黃后用牙簽將蛋黃戳破，內(nèi)容物質(zhì)流出。①將細胞與外界環(huán)境分隔開；細胞膜作為系統(tǒng)的邊界,它的最明顯的功能是分隔作用,將細胞膜與外界環(huán)境分隔開,保持了相對穩(wěn)定的細胞內(nèi)部環(huán)境。資料：莧菜細胞液泡中含有呈現(xiàn)紫紅色的花青素，將莧菜葉片切小塊后清洗，水的顏色無明顯變化，若進行加熱煮湯，湯的顏色呈現(xiàn)為紫紅色。②從圖解我們可以清楚地看出,細胞膜像邊防檢查站一樣,對進出細胞的物質(zhì)進行嚴格的“檢查”,所以細胞膜有控制物質(zhì)進出細胞的功能,細胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可以從外界進入細胞,細胞不需要,或?qū)毎泻Φ奈镔|(zhì)則不容易進入,細胞產(chǎn)生的廢物及分泌的抗體、激素合成后可以排到細胞外,面細胞內(nèi)的核酸等重要成分卻不會流失到細胞外。③進行細胞間的信息交流；在多細胞生物體內(nèi),每個細胞都不是孤立存在的,它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào),才能使生物體健康地生存,這種協(xié)調(diào)性與細胞膜的功能密切相關(guān),所以細胞膜的另一重要功能是進行細胞間的信息交流信息交流的方式多種多樣；（展示信息交流的方式圖解）分析資料，小組討論得出細胞膜的功能。通過閱讀教材，學生自己總結(jié)，提高學生閱讀材料、總結(jié)材料的能力。注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，引導(dǎo)學生用類比的方法解決問題。細胞壁假如今天我們只有植物細胞材料用作實驗,要想感受膜的存在，我們應(yīng)首先考慮什么?（課件展示植物細胞圖）細胞壁無生物活性，具有全透性，其功能主要是支持和保護細；防止細胞吸漲而破裂，保持細胞的正常形態(tài)。學生小組討論并回答：首先要用纖維素酶和果膠酶將細胞壁去除。通過細胞壁的學習，體會細胞膜作為系統(tǒng)的邊界的重要性。課堂小結(jié)本節(jié)課主要體驗了細胞膜的制備方法，了解了細胞膜的成分及功能，接下來請同學們填寫本節(jié)課的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)學生填寫知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)通過知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)的填寫，回顧本節(jié)課的知識。五.板書設(shè)計第一節(jié)細胞膜——系統(tǒng)的邊界系統(tǒng)的邊界 生命系統(tǒng)系統(tǒng)的邊界選材成分：制備原理細胞膜細胞壁作用：方法特性：成分功能本節(jié)教學設(shè)計路線圖展示國家地圖，引入提出問題：細胞作為最基本的生命系統(tǒng)，它的邊界對系統(tǒng)的重要性邊界是什么？設(shè)計意圖：通過國家邊界的實例，讓學生感知到邊界的重要性，進而思考細胞的邊界。觀看伊紅染液注入 細胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界——細胞膜變形蟲的實驗設(shè)計意圖：通過觀看視頻，讓學生直觀感知細胞邊界的存在，較好解決了學生對細胞膜——系統(tǒng)的邊界的認識。體驗制備細胞膜①通過問題和圖片過渡：選擇哪種細胞作為實驗的方（觀看實驗視頻）材料？（哺乳動物成熟紅細胞：沒有細胞核和眾多的細胞器）②引導(dǎo)學生思考，師生共同總結(jié)概括出細胞吸水漲破的試驗方法。設(shè)計意圖：通過設(shè)置問題情境，體會實驗材料的正確選擇對于科學研究的重要性。③學社觀看實驗視頻，認識實驗的步驟：選材制作裝片觀察滴加清水觀察結(jié)果設(shè)計意圖：觀察實驗視頻，了解實驗步驟。資料分析細胞膜①細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外，還有少量的糖類。的組成成分設(shè)計意圖：給學生提供相應(yīng)的科學史料和實驗材料，讓學生在分析、思考與討論中提升獲取信息的能力。②癌癥篩查中有對細胞膜的成分進行檢測，細胞膜成分異常改變預(yù)示著細胞可能發(fā)生了病變設(shè)計意圖：進一步加深學生對細胞膜成分的認識，將知識落實到實處，理論聯(lián)系生活，使學生學有所用。實驗、資料分析細胞膜的功能①小實驗：分離蛋清、蛋黃（雞蛋的卵黃部分就是一個細胞，包裹著黃色漿液的透明膜就是細胞膜）——細胞膜能將細胞與外界環(huán)境分隔開②資料：莧菜清洗后，水的顏色無明顯變化，煮湯后，湯呈紫紅色——細胞膜控制物質(zhì)進出細胞追問：把細胞膜比喻成紗窗恰當嗎？——細胞膜控制物質(zhì)的進出具有選擇性