生物膜流動鑲嵌模型張文英-

《生物膜流動鑲嵌模型》教學設(shè)計及反思組別：生物姓名：張文英時間：2022、11、5一、教材分析“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)是人教版《必修1分子與細胞》第四章《細胞的物質(zhì)輸入和輸出》之第二節(jié)，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗彼从车纳锬ξ镔|(zhì)的進出控制具有選擇性等知識有一定的聯(lián)系，并對第三節(jié)學習“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健弊髁酥R準備。所以，這節(jié)的內(nèi)容安排很合理，對整個章節(jié)的知識起到了承上啟下的作用。本節(jié)主要包括對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程和生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容兩大部分。在教學中，要充分發(fā)揮教師的主導地位和學生的主體地位，引導學生觀察并分析實驗現(xiàn)象，大膽的提出實驗假設(shè)，宛如親歷科學家探索科學的歷程，切身感受科學的魅力，保持強烈的探究科學的激情和興趣，自然地接受流動鑲嵌模型的理論。讓學生在探究中學習科學探索的方法，從而滲透探索科學過程和方法的教育。二、學生分析學生在第三章的學習中曾經(jīng)制作真核細胞的三維結(jié)構(gòu)模型，已經(jīng)知道細胞膜很薄，細胞膜是最基本生命系統(tǒng)的邊界，控制物質(zhì)的進出，具有選擇透過性。在第四章第一節(jié)的學習中做過植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗，已經(jīng)了解細胞膜具有一定的彈性，這些已有的知識和經(jīng)驗為本節(jié)的學習奠定了基礎(chǔ)。高一學生具備了一定的觀察和認知能力，分析思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并對探索科學的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。三、教學目標知識與技能本節(jié)內(nèi)容的課程標準是“簡述細胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能”。這項要求包括兩層含義：一是簡述細胞的生物膜系統(tǒng)的概念和功能；二是簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。因此本節(jié)在知識與技能方面的目標可定為簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。過程與方法本節(jié)內(nèi)容以細胞膜分子結(jié)構(gòu)的探究歷程為主線，學生動腦分析實驗現(xiàn)象得出實驗結(jié)論并構(gòu)建模型為重點，讓學生們從中體驗科學的實驗思想和實驗方法。因此本節(jié)在過程與方法方面的目標可定為嘗試提出問題做出假設(shè)。情感、態(tài)度與價值觀本節(jié)教材介紹了人類探究生物膜結(jié)構(gòu)的過程和方法，可以加深學生對科學的歷史和本質(zhì)的認識，特別是這些內(nèi)容中所體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一，技術(shù)手段的進步，促進科學的發(fā)展等觀點對于學生的情感態(tài)度與價值觀領(lǐng)域的發(fā)展有重要價值。因此本節(jié)在情感、態(tài)度與價值觀方面的教學目標可定為探討在建立生物膜模型的過程中，實驗技術(shù)的進步所起的作用;探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。四、教學環(huán)境□簡易多媒體教學環(huán)境√交互式多媒體教學環(huán)境□網(wǎng)絡(luò)多媒體環(huán)境教學環(huán)境□移動學習□其他五、信息技術(shù)應(yīng)用思路（突出三個方面：使用哪些技術(shù)？在哪些教學環(huán)節(jié)如何使用這些技術(shù)？使用這些技術(shù)的預(yù)期效果是？）1、視頻播放經(jīng)典實驗過程，重現(xiàn)當年的場景，情景入題，興趣。2、Hiteacher平臺拍照上傳作業(yè)，繪制概念圖，分析成果，鼓舞士氣。2、作業(yè)反饋，及時糾錯。六、教學流程設(shè)計（可加行）教師活動學生活動信息技術(shù)手段[引入]（5分鐘）[問題探討]在制作真核細胞三維結(jié)構(gòu)模型的活動中，選用塑料袋、普通布和彈力布三種材料做細胞膜，哪種材料更適于體現(xiàn)細胞膜的功能？[小組討論回答]三種材料的特性：塑料袋不具有通透性，普通布不具有柔變性，而彈力布不僅具有柔變性，還具有一定的通透性。點燃學生的好奇之火，激發(fā)學生對生物膜結(jié)構(gòu)的強烈興趣和渴望探索的動機。播放視頻，制作結(jié)構(gòu)模型。結(jié)合桌面展示其它作品[師生共識]選擇彈力布做細胞膜的材料，相對好一些。[過渡]當然，這幾種材料的特點與真實的細胞膜之間還有不小的差距。今天就讓我們一起隨著小探索者去親歷科學家的探索歷程吧![效果]讓學生宛如親歷科學探索歷程，切身感受到科學的魅力，始終保持高昂的興趣，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，且加深對科學過程和方法的理解。[新課]（32分鐘）一．生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程[過渡]一種物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu)是其組成成分間的組合形式的體現(xiàn)。要弄清某一物質(zhì)或物體的結(jié)構(gòu)，首先要弄清其化學組成成分。那么，細胞膜的組成成分是什么？[設(shè)疑]探究細胞膜的化學組成成分，為什么不用化學分析的方法呢？[小組討論回答]限于當時的技術(shù)條件，科學家們不知道細胞膜的結(jié)構(gòu)，只好從研究細胞膜的生理現(xiàn)象入手來探究其化學組成成分。[小標題一]從細胞膜功能入手的科學探究[展示資料1]細胞膜的通透性實驗時間：19世紀末1895年科學家：歐文頓（）實驗：物質(zhì)對細胞膜的通透性問題：①實驗的現(xiàn)象是什么？②歐文頓提出了什么假說？[設(shè)疑]正是有了實驗觀察，科學家才有了嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂?。膜是由脂質(zhì)組成的這一假說在19世紀被提出。假說是否還需要進一步的實驗和觀察來驗證和完善？[展示資料2]細胞膜提取分離和成分分析時間：20世紀初實驗：科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解。問題：細胞膜是由哪些化學成分構(gòu)成的？[閱讀]P65教材正文第二段。[觀察]歐文頓用500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性實驗[小組討論回答]①實驗的現(xiàn)象是什么？（凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞。）②歐文頓提出了什么假說？（膜是由脂質(zhì)組成的。）[回答]需要[閱讀]P65教材正文第三段。[小組討論回答]細胞膜是由哪些化學成分構(gòu)成的？（膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。）播放視頻—歷史上經(jīng)典實驗，準備討論[小標題二]單位膜模型的提出[過渡]細胞膜中的化學成分是怎樣有機結(jié)合構(gòu)成細胞膜的呢?其中涉及到細胞膜中磷脂的排列方式和蛋白質(zhì)的排列方式及模型的建構(gòu)。[展示資料3]兩位荷蘭科學家實驗過程時間：1925年科學家：荷蘭科學家Gorter和Grendel[閱讀]P65教材正文第三段[觀察]動畫演示兩位荷蘭科學家實驗示意圖。教師活動學生活動信息技術(shù)實驗：磷脂平鋪在空氣—水界面問題：①實驗的現(xiàn)象是什么？②實驗結(jié)論是什么？③細胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)的兩層呢？[展示資料4]“三明治”結(jié)構(gòu)模型時間：1959年科學家：羅伯特森（）實驗：羅伯特森電鏡下觀察到的細胞膜問題：①實驗的現(xiàn)象是什么？②羅伯特森提出了什么假說？③討論“三明治”模型的局限性？[小組討論回答]①實驗的現(xiàn)象是什么？（測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。）②實驗結(jié)論是什么？（細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。）③細胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)的兩層呢？（磷脂分子是由磷酸、甘油、脂肪酸組成。其磷酸“頭部”是親水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。該結(jié)構(gòu)決定了細胞膜中磷脂分子的排列方式。）[閱讀]P66教材正文第一段[觀察]展示羅伯特森電鏡下觀察到的細胞膜。[小組討論回答]①實驗的現(xiàn)象是什么？(在電鏡下看到了細胞膜清晰的“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)。)②羅伯特森提出了什么假說？(所有生物膜都是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。)③討論“三明治”模型的局限性？(把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，解釋不了膜的許多生理功能。)PPT[小標題三]新技術(shù)帶來新模型[過渡]隨著科學技術(shù)的進步，人們從新的實驗現(xiàn)象入手對細胞膜的分子結(jié)構(gòu)作出了新的判斷。[展示資料5]電鏡冰凍蝕刻細胞膜示意圖時間：20世紀60年代實驗:科學家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒問題：該圖說明了什么？[觀察]科學家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒分布示意圖。[小組討論回答]實驗的現(xiàn)象是什么？(實驗表明蛋白質(zhì)并不是全部平鋪在脂質(zhì)的表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中的。)教師活動學生活動信息技術(shù)[展示資料6]免疫熒光技術(shù)細胞融合實驗時間：1970年科學家：弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin)實驗：人鼠細胞融合問題：①實驗的現(xiàn)象是什么？②實驗結(jié)論是什么？③例舉細胞膜具有流動性？[智慧升華]1972年，桑格（）和尼克森（）通過觀察和實驗，并在繼承前人的研究成果基礎(chǔ)上，提出了什么樣的生物膜分子模型并被人們所接受。[設(shè)疑]生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？從生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程中，你受到哪些啟發(fā)？[閱讀]P67教材正文第二段[觀察]Flash演示小鼠細胞和人細胞的融合過程。[小組討論回答]①實驗的現(xiàn)象是什么？（兩種顏色的熒光均勻分布。）②實驗結(jié)論是什么？[細胞膜具有流動性（膜分子是運動的）。]③例舉細胞膜具有流動性？（白細胞吞噬細菌、變形蟲運動。）[形成共識]1972年，桑格和尼克森提出了最具代表性的生物膜模型——流動鑲嵌模型。[生生協(xié)作，形成共識]流動鑲嵌模型不可能完美無缺。視頻播放實驗過程PPT[科學精神和科學品質(zhì)滲透]人類對自然界的認識永無止境，隨著實驗技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，對膜的研究將更加細致入微，對膜結(jié)構(gòu)的進一步認識將能更完善地解釋細胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動鑲嵌模型。二．流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容[動畫演示]細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模型[自學問題]①生物膜的基本支架是什么？②蛋白質(zhì)分子有哪幾種存在形態(tài)？③膜分子是靜止的，還是運動的？[知識拓展]磷脂分子的運動方式。1側(cè)向擴散2旋轉(zhuǎn)運動3擺動運動4翻轉(zhuǎn)運動5伸縮震蕩6旋轉(zhuǎn)異構(gòu)[閱讀]P68教材正方第一段[觀察]三維立體動畫演示生物膜的流動鑲嵌模型[小組討論回答]①生物膜的基本支架是什么？[磷脂雙分子層。（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）]②蛋白質(zhì)分子有哪幾種存在形態(tài)？[蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了生物膜的不對稱性）]③膜分子是靜止的，還是運動的？[磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動的。（體現(xiàn)了生物膜的結(jié)構(gòu)特點具有流動性）][能力提升]通過觀看磷脂分子的運動方式，進一步加深分子運動的直觀感受。教師活動學生活動技術(shù)手段[小結(jié)]（4分鐘）[師生合作]繪制生物膜的概念圖拍照上傳學生繪制概念圖[鞏固]（4分鐘）[繪圖]繪制細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)示意圖[要求]1．準確繪制出細胞膜的基本支架、蛋白質(zhì)的三種位置和糖被。2．準確標注出各部分的結(jié)構(gòu)名稱，且用平行線。[生生合作]拍照上傳作業(yè)[搜索1]1975年，Wallach提出晶格鑲嵌模型。[搜索2]1977年，Jain和White提出板塊鑲嵌模型。[搜索3]2022年，Caco-2細胞生物膜因在結(jié)構(gòu)和生物學性質(zhì)上與人小腸吸收細胞相似而廣泛用于腸道藥物吸收機制研究。[成果展示][創(chuàng)新1]用球形或接近球形的“紐扣”穿上兩根“細銅線”，模擬磷脂分子（紐扣模擬磷脂分子的頭部，細銅線模擬磷脂分子的尾部）；用“廢舊塑料泡沫”剪成不同圓球形，模擬蛋白質(zhì)分子。[創(chuàng)新2]用“乒乓球”穿上兩根“細鐵絲”，模擬磷脂分子（乒乓球模擬磷脂分子的頭部，細鐵絲模擬磷脂分子的尾部）；用“橡皮泥”捏成不同圓球形，模擬蛋白質(zhì)分子?！芭d趣1”可培養(yǎng)學生對問題的科學思維方法和探究精神，幫助學生提高對信息技術(shù)運用的熟練程度，發(fā)展學生的信息素養(yǎng)?！芭d趣2”可加深對生物膜流動鑲嵌模型基本內(nèi)容的記憶和理解，同