【教案】+細胞膜的流動鑲嵌模型教學設計2022-2023學年高一上學期生物人教版必修1

必修一第3章第1節(jié)細胞膜的流動鑲嵌模型教學設計一、教材分析《細胞膜的流動鑲嵌模型》選自新人教版高中生物必修一第3章第1節(jié)《細胞膜的結構和功能》（第二課時），與第一課時細胞膜的功能等知識有一定的聯(lián)系，并為第四章《物質跨膜運輸?shù)姆绞健纷髁酥R準備。這節(jié)內容的內在聯(lián)系是“功能—結構”，體現(xiàn)“結構與功能相適應”的生命觀念。本節(jié)依據(jù)時間軸呈現(xiàn)“細胞膜結構探索歷程”的關鍵科學史資料，內容包括“對細胞膜結構的探索歷程”和“流動鑲嵌模型的基本內容”兩方面。對于前者的學習，著重于讓學生運用分析與比較、歸納與概括等方法進行相關的探究活動，意在培養(yǎng)學生的科學思維和學習探究的能力；而對于后者的學習，則是以前者為基礎，在培養(yǎng)學生科學思維和探究學習的過程中，理解和掌握細胞膜流動鑲嵌模型的基本要點。二、學情分析本節(jié)授課對象是普通高中高一的學生，已有一定的知識與能力儲備，學習了細胞膜的功能特點以及組成成分；已具備一定的對比、分析和歸納推理能力，具有好奇心和一定的質疑精神。但是知識與能力稍有欠缺，對于結構如何與功能相適應的觀點還理解得不夠透徹；學生還未掌握科學研究的一般思路，科學探究意識薄弱。三、教學目標（1）生命觀念：通過重溫科學家探究細胞膜結構的過程，掌握細胞膜的組成成分和結構，能夠說出流動鑲嵌模型的基本內容，體會生物結構與功能相適應的觀點。（2）科學思維：通過分析細胞膜結構模型建立的歷程及其他資料，能基于事實和證據(jù)進行推理、論證，提出或否定假說（或模型），加深對“模型與建?！钡睦斫猓形蚩茖W在質疑與創(chuàng)新中不斷發(fā)展。（3）科學探究：通過重走細胞膜結構的探究過程，掌握“觀察現(xiàn)象→提出假說→實驗驗證”科學研究的一般思路；通過制作模型，掌握科學探究的實驗思路和實驗方法。（4）社會責任：通過“脂質體藥物”的分析，體會科學知識與解決現(xiàn)實問題之間的密切聯(lián)系，增強社會責任感。四、教學重難點1.教學重點：細胞膜流動鑲嵌模型的基本內容。2.教學難點：“觀察現(xiàn)象→提出假說→實驗驗證→修正假說”科學研究的一般思路。五、教學方法（1）問題驅動法：圍繞“對細胞膜結構的探索歷程”的幾則關鍵科學史資料和補充資料展開，以問題串的形式逐步深入學習，設置環(huán)環(huán)相扣具有啟發(fā)性的問題，讓學生在探究中學習，以此突出重點、突破難點，最終真正實現(xiàn)思維發(fā)展的目的。（2）模型構建法：以用簡易的教具，完成細胞膜物理模型的構建任務，引導體驗科學發(fā)現(xiàn)過程，增強動手能力的同時，還構建了思維模型。（3）合作探究法：以小組合作的形式完成細胞膜結構物理模型的構建任務，利于思維的形成。六、教學過程教學內容教師活動學生活動設計意圖導入溫故知新：細胞膜的功能有哪些？學生思考并回答：1、將細胞與外界環(huán)境分隔開2、控制物質進出細胞3、進行細胞間的信息交流激發(fā)學生由細胞膜的功能過渡到對于其結構的好奇心。細胞膜的結構探索過程探究一：細胞膜的組成成分【資料1】歐文頓實驗1895年歐文頓用500多種物質對細胞進行上萬次的通透性實驗。發(fā)現(xiàn)溶于脂質的物質，容易穿過細胞膜；不溶于脂質的物質，不容易穿過細胞膜。問題1：根據(jù)“相似相溶”的原理，你可以從實驗現(xiàn)象中推測出什么結論呢？【資料2】丹尼利和戴維森實驗：他們研究細胞膜的張力，發(fā)現(xiàn)細胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。人們發(fā)現(xiàn)油脂滴表面如果吸附有蛋白質成分則表面張力會降低。問題2：你可以從中推測出什么結論呢？問題3：以上兩則資料對細胞膜成分的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取與檢測？問題4：從現(xiàn)象推出的假說一定正確么？為進一步驗證接下來應該如何做？【資料3】細胞膜成分鑒定實驗一：20世紀初，科學家從哺乳動物成熟的紅細胞分離出細胞膜，離心過濾并進行了化學分析。問題5：科學家利用紅細胞制備細胞膜并進行成分分析的結果是？問題6：為什么選擇哺乳動物成熟紅細胞來制備細胞膜？【資料4】細胞膜成分鑒定實驗二科學家陸續(xù)測定了不同細胞的細胞膜的成分及含量：問題7：請概述細胞膜的成分組成？小結1：細胞膜的主要組成成分是，還含有少量。探究二：細胞膜上磷脂分子的排布方式【資料5】磷脂分子的結構：磷脂分子具有親水的頭部和疏水的尾部。任務1：猜想磷脂分子在空氣—水界面排布方式并構建模型？【資料6】細胞的生活環(huán)境：單細胞單細胞生物草履蟲生活在有水的環(huán)境中；人體血細胞生活在血液中，血液的主要成分是水；人體其他組織細胞生活在組織液中，其主要成分也是水，并且細胞內有85%~90%的化合物是水。任務2：猜想磷脂分子在細胞膜中的排布方式并構建模型。小結2：磷脂分子頭部，尾部朝內，排成連續(xù)層，構成膜的。探究三：細胞膜上蛋白質分子的排布方式【資料9】羅伯特森實驗：羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構。問題8：猜想暗處和亮處分別代表什么物質？試猜想細胞膜上蛋白質的分布方式？【資料11】細胞膜厚度數(shù)據(jù)問題9：根據(jù)電鏡照片和膜厚度的證據(jù)，這說明了什么？猜想蛋白質的排布方式。任務3：修正并構建細胞膜模型?！举Y料12】細胞冰凍蝕刻實驗：運用凍蝕技術即用冷刀斷開冰凍標本，使斷裂面暴露。磷脂分子層磷脂分子層膜蛋白問題10：蛋白質在細胞膜上的的排布有什么特點？探究四：細胞膜的結構特點問題11：羅伯特森的“三明治模型”指出膜是一個靜態(tài)的結構，你認同這一觀點嗎？請舉例說明?！举Y料13】人—鼠熒光蛋白標記細胞融合實驗：用綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合，剛融合的細胞一半發(fā)綠色的熒光，一半發(fā)紅色的熒光，經(jīng)過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。問題12：這個實驗有何現(xiàn)象，表明了什么？小結3：（1）蛋白質在磷脂雙分子層中；（2）細胞膜具有性（結構特點）。學生思考并回答：回答1：細胞膜是由脂質組成的?；卮?：細胞膜是由蛋白質組成的。回答3：通過對現(xiàn)象的推理?；卮?：確定細胞膜的脂質成分有磷脂和膽固醇，組成膜的脂質中磷脂含量最多。回答5：①無細胞壁，細胞容易吸水漲破；②無細胞核和眾多的細胞器，易制得純凈的細胞膜?？偨Y1：細胞膜的主要組成成分是磷脂和蛋白質，還含有少量糖類。小組討論，完成模型構建。小組討論，完成磷脂分子模型構建?？偨Y2：磷脂分子頭部朝外，尾部朝內，排成連續(xù)兩層，構成膜的基本支架?；卮?：假說1:蛋白質一脂質一蛋白質假說2:脂質一蛋白質一脂質回答9：細胞膜結構不可能是三明治模型，蛋白質存在其他的排布方式?；卮?0：蛋白質鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。問題11：不認同，比如說變形蟲的攝食、細胞的分裂、運動?；卮?2：細胞膜不是靜止不動，而是具有流動性。小結：（1）蛋白質鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中；（2）細胞膜具有性流動性。（結構特點）理解材料對實驗的重要性，知道哺乳動物成熟紅細胞的結構特點調動學生自主學習的積極性。培養(yǎng)信息獲取和處理能力。掌握細胞膜的成分。使學生深入理解磷脂分子的特點，培養(yǎng)學生的理性思維和科學探究能力，小組合作完成模型的建構。學生由猜想到科學史材料的驗證，相當于重溫了科學家探索之路。小組為單位探究，成功構建了細胞膜上磷脂分子的排布模型。課堂氛圍好，學生思維活躍，動手能力強。直觀感知了科學探究的一般思路。學生猜想，科學史驗證，體現(xiàn)了“提出假說”的科學研究思路。聯(lián)系與生活所認知的事實以及相悖的資料，激發(fā)學生的探究欲望，培養(yǎng)學生敢于質疑的精神，了解蛋白質的排布方式。運用類比推理、模型與建模的方法發(fā)展科學思維。同時在小組合作探究下，共同建構了細胞膜上蛋白質分子的排列模型。學生感知了技術進步推動了研究的發(fā)展，通過生活實例，掌握了細胞膜的結構特點為具有流動性。聯(lián)系生活實際和認知的規(guī)律，對羅伯特森的靜態(tài)模型提出質疑，形成“結構與功能觀”的生命觀念。實驗提供證據(jù)，修正假說。流動鑲嵌模型的基本內容任務：閱讀教材P44—P45關于流動鑲嵌模型的基本內容，思考下列問題，并嘗試用自己的話概括流動鑲嵌模型的基本內容。1.細胞膜的基本支架是什么？2.蛋白質在細胞膜上如何分布？3.什么叫糖被？分布在膜的哪一側？4.磷脂雙分子層作為基本支架的作用?5.蛋白質以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中的作用?6.細胞膜具有流動性的意義?7.糖被分布在膜外側有何作用？用自己的語言說出流動鑲嵌模型的基本內容，對細胞膜的結構形成整體的認知。磷脂雙分子層構成細胞膜的基本骨架，蛋白質鑲在表面，部分嵌入和貫穿脂雙層，糖被具保護、潤滑和細胞間識別作用。掌握細胞膜的流動鑲嵌模型的生命觀念；培養(yǎng)學生觀察和提取信息的能力，語言表達能力。能說出細胞膜流動鑲嵌模型的內容，并且深刻領會結構和功能相適應的生命觀念。回顧細胞膜結構的探索歷程表格總結整個細胞膜結構的探究歷程，明其中蘊含的科學探究的一般方法和科學啟示。思考：通過分析科學家建立生物模型的過程，你對科學的過程和方法有哪些領悟？理解“提出假說”的科學探究思想，通過回顧細胞膜結構發(fā)展的時間軸，體會科學發(fā)展永無止境等科學啟示。回答：學習科學家敢于質疑、鍥而不舍精神。同時要掌握“觀察現(xiàn)象-提出假說-實驗驗證-修正假說”科學探究一般思路?；仡櫩茖W家鍥而不舍的探索之路，培養(yǎng)科學探究意識和形成生命觀念，升華情感。學生積極回答問題，充分利用所學的知識來回答問題，升華主題。練習鞏固展示訓練案認真完成鞏固練習及時檢測學生的學習情況。在解題過程中加深了對知識點的理解和鞏固。課后任務下圖是由磷脂分子構成的脂質體，它可以作為藥物的運載體，將其運送到特定的細胞發(fā)揮作用。在脂質體中，能在水中結晶的藥物被包在雙分子層中，脂溶性的藥物被包在兩層磷脂分子之間。問題1：為什么兩類藥物的包裹位置各不相同？問題2：請推測：脂質體到達細胞后，藥物將如何進入細胞內發(fā)揮作用？學生課后思考并討論，結合本節(jié)知識回答：回答問題1：由雙層磷脂分子構成的脂質體，兩層磷脂分子之