第四章生物必修一教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第四章 第一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸實(shí)質(zhì)一、教材內(nèi)容及立意分析1、課程標(biāo)準(zhǔn)要求（一）、能力要求 1、進(jìn)行探究植物細(xì)胞失水和吸水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作（課標(biāo)：通過模擬實(shí)驗(yàn)研究膜的透性 觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原） 2、舉例說明物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的類型及特點(diǎn)3、正確解讀坐標(biāo)數(shù)據(jù)圖表 (二）、內(nèi)容要求1、描述半透膜的特征2、舉例說明動(dòng)物細(xì)胞膜和植物原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜3、理解水的跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度2、教學(xué)內(nèi)容分析教材第2章和第3章分別講述了細(xì)胞的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)，第4章關(guān)于細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出則屬于細(xì)胞功能的內(nèi)容。本節(jié)是第4章的第1節(jié)，通過對(duì)水分及其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例分析，得出生物膜具有選擇透過性這一結(jié)論。與以往

2、教材不同的是，本節(jié)沒有將細(xì)胞的吸水失水放在新陳代謝一章里，而是將水的跨膜運(yùn)輸作為一個(gè)實(shí)例來分析，由物理現(xiàn)象過渡到細(xì)胞，先分析動(dòng)物細(xì)胞的水分進(jìn)出，然后通過一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)來說明植物細(xì)胞的水分進(jìn)出情況，得出水是順相對(duì)含量梯度運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)論。通過對(duì)其他物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例分析得出物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是順濃度梯度進(jìn)行，最終得出生物膜具有選擇透過性這一結(jié)論。另外，教材安排了一項(xiàng)探究活動(dòng)“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”。這是必修課中的第一個(gè)“探究”，通過這項(xiàng)探究活動(dòng)，重在使學(xué)生對(duì)探究性學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠有所體驗(yàn)和感悟，從而為以后的探究活動(dòng)打下基礎(chǔ)。本節(jié)課需2個(gè)課時(shí)完成。4、 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，結(jié)合教材以及學(xué)

3、生的實(shí)際情況，制定了以下三維目標(biāo)，并滲透于課堂教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。知識(shí)方面：1.描述半透膜的特征，理解滲透作用產(chǎn)生的兩個(gè)條件。 2.舉例說明動(dòng)物細(xì)胞膜和植物原生質(zhì)層相當(dāng)于半透膜。3.理解水的跨膜運(yùn)輸是順濃度梯度。4.舉例說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜。 情感態(tài)度和價(jià)值觀方面：體驗(yàn)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和精神。 能力方面：1.嘗試提出問題，作出假設(shè)。2.進(jìn)行關(guān)于植物細(xì)胞吸水和失水的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作。5、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)分析根據(jù)本課題內(nèi)容在整個(gè)教材的知識(shí)體系中所處的地位和作用，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)及思維方式，確定了一下的教學(xué)重難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn)：證明水分進(jìn)出細(xì)胞是順相對(duì)含量梯度的。 教學(xué)

4、難點(diǎn)：探究“植物細(xì)胞的吸水和失水”。6、教學(xué)策略設(shè)計(jì)教師在教學(xué)過程中應(yīng)靈活采用多種教學(xué)手段和方法，如觀察法、比較法、實(shí)驗(yàn)法、推理法、分析法、討論法等，設(shè)置思維坡度，循序漸進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生從個(gè)別到一般，從現(xiàn)象到本質(zhì)，從已知推未知，培養(yǎng)學(xué)生的遷移思維能力和推理能力等。 本節(jié)教材難度較大，教師對(duì)學(xué)生要多表揚(yáng)，多鼓勵(lì)，善于捕捉學(xué)生身上的閃光點(diǎn)。7設(shè)計(jì)思想 根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，本節(jié)課旨在通過模擬實(shí)驗(yàn)研究膜的透性 觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原重在使學(xué)生對(duì)探究性學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠有所體驗(yàn)和感悟，從而為以后的探究活動(dòng)打下基礎(chǔ)。8、 教學(xué)資源準(zhǔn)備 PPT課件、實(shí)驗(yàn)材料、掛圖10、教學(xué)過程設(shè)計(jì) 創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課：細(xì)胞是一

5、個(gè)開放的系統(tǒng)，它不斷地與外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)交換。物質(zhì)出入細(xì)胞必須經(jīng)過細(xì)胞的邊界細(xì)胞膜，所有物質(zhì)都能夠自由地進(jìn)出細(xì)胞嗎？細(xì)胞膜的作用又有什么特點(diǎn)呢？我們先來分析活細(xì)胞中含量最多的物質(zhì)水是如何進(jìn)出細(xì)胞的？（從這樣一個(gè)學(xué)生非常熟悉的實(shí)例入手，較快地進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。） 引導(dǎo)學(xué)生列舉生活中常見的關(guān)于細(xì)胞吸水和失水的實(shí)例，如泡在清水中的蘿卜條會(huì)軟縮，泡在鹽水中的蘿卜條會(huì)更硬挺，賣肉的小販常常給肉灑水，對(duì)農(nóng)作物一次施肥過多會(huì)造成“燒苗”現(xiàn)象，等等。這時(shí)課堂氣氛活躍，要適當(dāng)控制。 過渡：那么細(xì)胞吸水和失水的原理是什么呢？（從現(xiàn)象到原理，引入滲透裝置。） （一）滲透現(xiàn)象演示 學(xué)生對(duì)課本中的“問題探討”很難作答

6、，所以改為觀察現(xiàn)象、分析原因。 教師出示已經(jīng)安裝好的三組裝置，演示滲透現(xiàn)象（介紹裝置、半透膜性質(zhì)）。 半透膜使用魚鰾效果也比較好，在蔗糖溶液中滴入幾滴紅墨水現(xiàn)象更明顯。要明顯觀察到現(xiàn)象需10分鐘以上，所以應(yīng)課前做好準(zhǔn)備。 通過對(duì)比觀察，引導(dǎo)學(xué)生分析并討論造成三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的原因： 1.第一組裝置管內(nèi)液面升高的原因是什么？ 2.用紗布代替玻璃紙，液面沒有升高的原因？ 3.清水換成同樣濃度的蔗糖溶液，也沒有升高的原因？ 結(jié)合課件Flash演示，重點(diǎn)討論問題1。 提示：由于半透膜的存在，水分子可以通過，蔗糖分子不能通過，結(jié)果水從單位體積水分子數(shù)多的一側(cè)向少的一側(cè)擴(kuò)散得較多。 由此可知：水滲入漏斗內(nèi)

7、使液面上升必須具備兩個(gè)條件半透膜、濃度差。 明確滲透作用的含義以及滲透作用產(chǎn)生必須滿足的兩個(gè)條件。 這樣充分利用直觀教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生觀察分析，自然得出滲透作用的原理，為下一步學(xué)習(xí)做好鋪墊。過渡：這只是一個(gè)簡易的物理裝置，那么細(xì)胞的吸水和失水是否也是如此呢？我們先來看動(dòng)物細(xì)胞。 （二）動(dòng)物細(xì)胞的吸水和失水 聯(lián)系前面學(xué)過的以哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞為材料制備細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)，觀察“水分進(jìn)出哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的狀況”的三幅圖片（對(duì)圖片作一說明）。 分析討論以下問題：1.紅細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)具有一定濃度嗎？2.根據(jù)現(xiàn)象判斷紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于什么膜？3.當(dāng)外界溶液的濃度低時(shí)，紅細(xì)胞一定會(huì)吸水而漲破嗎？4.紅細(xì)胞吸水或失水的

8、多少取決于什么？通過分析討論得出：水是順相對(duì)含量的梯度進(jìn)出紅細(xì)胞的。 聯(lián)系實(shí)例說明水分進(jìn)出其他動(dòng)物細(xì)胞也是如此。 學(xué)生歸納：水分進(jìn)出動(dòng)物細(xì)胞的方向是順相對(duì)含量梯度。 這樣先從結(jié)構(gòu)較簡單的動(dòng)物細(xì)胞入手，再進(jìn)一步探究植物細(xì)胞的情況，學(xué)生較易接受。 （三）探究植物細(xì)胞的吸水和失水 植物細(xì)胞的情況比動(dòng)物細(xì)胞要復(fù)雜一些，所以大家一起來進(jìn)行探究，分四個(gè)小組進(jìn)行比賽。 小組把討論結(jié)果記錄在探究報(bào)告上。 1.提出問題 課件展示兩則生活實(shí)例及成熟的植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞圖： （1）用鹽腌蘿卜時(shí)會(huì)有水滲出，同時(shí)蘿卜的體積會(huì)減少。 （2）置于空氣中剛剛萎蔫的白菜葉片置于清水中又變得硬挺。 （上述兩則實(shí)例是學(xué)生常見的，又

9、能代表兩個(gè)側(cè)面吸水和失水。） 這與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？（從現(xiàn)象聯(lián)想到細(xì)胞。） 對(duì)比動(dòng)植物細(xì)胞圖：成熟的植物細(xì)胞具有大的中央液泡將細(xì)胞質(zhì)擠成一薄層，這一薄層稱為原生質(zhì)層，分析原生質(zhì)層。細(xì)胞內(nèi)的液體環(huán)境主要是細(xì)胞液。水分進(jìn)出植物細(xì)胞必須通過原生質(zhì)層和細(xì)胞壁。 根據(jù)上述現(xiàn)象和細(xì)胞圖，提出你想探究的問題，然后與本小組同學(xué)交流，討論哪個(gè)問題更具有探究的價(jià)值。學(xué)生提出了許多有價(jià)值的問題，如： （1）植物細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)失水和吸水的情況嗎？（較膚淺。） （2）植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水和吸水？（比較有探究價(jià)值，下節(jié)完成） （3）原生質(zhì)層是否相當(dāng)于一層半透膜？（更能反應(yīng)本質(zhì)問題。） （4）細(xì)胞壁相當(dāng)于半透膜嗎？（

10、科學(xué)性不強(qiáng)。） 經(jīng)過討論，大家覺得第3個(gè)問題更具有探究的價(jià)值，因?yàn)榇藛栴}能解決學(xué)生提出的其他問題。 2.作出假設(shè)：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)提出的假說要有一定的科學(xué)依據(jù)，說出這樣假設(shè)的理由。 植物細(xì)胞膜和液泡膜都是生物膜，它們具有與紅細(xì)胞的細(xì)胞膜基本相同的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)被中央液泡擠成一薄層。植物細(xì)胞的吸水失水和紅細(xì)胞相似 假說是否正確，需要實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。 3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 這是科學(xué)探究中最重要，也是最困難的一步，可充分展示學(xué)生的才華。根據(jù)探究報(bào)告上的提示引導(dǎo)學(xué)生步步完成。 （1）要觀察的現(xiàn)象：液泡和細(xì)胞體積、大小的變化以及原生質(zhì)層的位置。 （2）使用觀察工具

11、：原生質(zhì)層等是細(xì)胞層次的結(jié)構(gòu)，要觀察它，我們必須借助什么工具？ （3）應(yīng)選擇的材料：選擇帶有顏色的細(xì)胞，更容易觀察到現(xiàn)象的存在。這樣的材料在我們生活中很常見紫色洋蔥，也可選用新鮮的水綿、黑藻等，但需染色。 （4）選擇外界溶液：考慮兩點(diǎn):溶液是否有毒；溶液濃度大小。鹽酸、酒精、醋酸等溶液能殺死細(xì)胞，不可用，蔗糖溶液、食鹽溶液都可用，本實(shí)驗(yàn)用0.3 g/mL的蔗糖溶液效果最佳。 （5）設(shè)計(jì)思路：以小組為單位討論實(shí)驗(yàn)方案，然后進(jìn)行交流。有些小組的設(shè)計(jì)不夠嚴(yán)密，可以在大家討論的基礎(chǔ)上加以修改完善，最后拿出一個(gè)可行的方案。將植物細(xì)胞浸潤在較高濃度的蔗糖溶液中，觀察細(xì)胞和液泡大小的變化；再浸潤在清水中，觀

12、察其大小的變化。 預(yù)測結(jié)果假如原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜，水分子可以自由通過，而蔗糖分子不能通過，那么在蔗糖溶液中植物細(xì)胞失水，中央液泡會(huì)縮小，細(xì)胞皺縮；在清水中植物細(xì)胞吸水，液泡將會(huì)變大，細(xì)胞膨脹。5.進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，教師巡回指導(dǎo)。 6.分析結(jié)果（Flash演示失水和吸水的動(dòng)態(tài)變化） 由小組交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：中央液泡大小、原生質(zhì)層的位置、細(xì)胞大小。學(xué)生填表。 有些學(xué)生的實(shí)驗(yàn)比較成功，能明顯觀察到實(shí)驗(yàn)預(yù)期的現(xiàn)象，把好的裝片作為示范，有的學(xué)生觀察不到現(xiàn)象，也有學(xué)生能很快觀察到質(zhì)壁分離，復(fù)原的現(xiàn)象不太明顯。針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的情況，討論下列問題，培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高解決問題的能力

13、。 問題（1）：如果有的結(jié)果與你的預(yù)期不吻合，說明你的假設(shè)不成立嗎？應(yīng)當(dāng)如何解釋？（這樣的問題不一定非要有明確的答案，主要是通過問題，引起學(xué)生的反思。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案必須有可重復(fù)性和易操作性。） 自己的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，可能的原因是什么是表皮細(xì)胞被撕碎或撕得太厚了，是裝片中存在氣泡，還是換溶液時(shí)換得不夠徹底？ 問題（2）：假如細(xì)胞壁相當(dāng)于一層半透膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有什么不同？ 問題（3）：如果沒有細(xì)胞壁，結(jié)果會(huì)有什么不同？ 問題（4）：本小組的結(jié)論是什么？ 7.得出結(jié)論：原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜 課堂小結(jié)：本節(jié)課是通過對(duì)滲透裝置的分析，由物理現(xiàn)象過渡生物細(xì)胞的吸水和失水。我們重點(diǎn)探究了植物細(xì)胞的吸水

14、和失水，得出原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜。為了使同學(xué)們更好地熟悉探究的過程，我給大家提供了一些實(shí)驗(yàn)材料，請(qǐng)你們課下分組繼續(xù)探究植物細(xì)胞吸水和失水的外界條件，寫出探究報(bào)告。 六、第2課時(shí)教學(xué)過程設(shè)計(jì) 課前準(zhǔn)備以下實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的白蘿卜、小白菜、蔗糖、10%的鹽酸、食鹽、蒸餾水、小刀、燒杯、天平、刻度尺。 請(qǐng)根據(jù)所給材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探究植物細(xì)胞失水和吸水所需的外界條件，學(xué)生可自由分組，要求每組的探究情況都要加以記錄，形成報(bào)告，由班長進(jìn)行整理。 根據(jù)班長的匯總，大體有三種方案，可分為三組，分別推選代表進(jìn)行匯報(bào)。 第一組的設(shè)計(jì)方案是：稱重量法，制作相同大小、相同重量的兩根蘿卜條，稱重并記錄，然后分別放

15、入盛有等量蒸餾水和食鹽水的燒杯中1015分鐘，取出晾干后再稱重并對(duì)比。 經(jīng)推選，由代表1向?qū)W生匯報(bào)探究過程，在代表1匯報(bào)的同時(shí)代表2將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果巡回展示給大家（也可用實(shí)物展示臺(tái)）。教師適時(shí)給予評(píng)價(jià)。 第二組的設(shè)計(jì)方案是：測長度法，方案與第一組類似，只是測的是實(shí)驗(yàn)前后蘿卜條的長度。推選出代表3匯報(bào)探究過程，同時(shí)代表4將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果巡回展示給大家，其他學(xué)生可適當(dāng)補(bǔ)充。 教師評(píng)價(jià)：這兩組同學(xué)的設(shè)計(jì)思路都不錯(cuò)，美中不足的是沒注意單一變量的問題，不過同學(xué)們對(duì)探究活動(dòng)的一般方法已基本掌握。建議將兩組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)成一個(gè)表格進(jìn)行記錄。 第三組的設(shè)計(jì)方案是：挖洞法，在兩只大小相同的蘿卜上各挖一個(gè)相同

16、的洞，向兩個(gè)洞內(nèi)分別注入等量蒸餾水和蔗糖溶液，觀察洞內(nèi)液面的升降。 推選出代表5匯報(bào)探究過程，同時(shí)代表6將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果巡回展示給大家 教師評(píng)價(jià)：和前兩組相比，第三組同學(xué)設(shè)計(jì)方案較簡單，易操作，思路新穎，對(duì)這組同學(xué)的創(chuàng)新精神提出表揚(yáng)。通過以上探究活動(dòng)學(xué)生可總結(jié)出：1.植物細(xì)胞的原生質(zhì)層相當(dāng)于一層半透膜；2.細(xì)胞液具有一定的濃度，與外界溶液通常具有一定的濃度差。因此處于外界溶液中的成熟的植物細(xì)胞可以看作為一個(gè)滲透系統(tǒng)。 過渡：其他物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞也都是順相對(duì)含量梯度進(jìn)行的嗎？ 對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸，可先列舉幾個(gè)常見的事例，如生活于血漿中的紅細(xì)胞內(nèi)K+濃度比血漿高30倍而Na+濃度卻只有血漿中的，但紅細(xì)胞仍

17、能吸K+排Na+，又如，輪藻細(xì)胞中K+濃度比周圍環(huán)境高出63倍使學(xué)生認(rèn)識(shí)到有些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞并不是順相對(duì)含量梯度進(jìn)行的。然后讓學(xué)生分析兩個(gè)典型實(shí)例（課件展示，略）。課堂小結(jié)：本節(jié)課通過進(jìn)一步探究植物細(xì)胞的吸水和失水，更加深了學(xué)生對(duì)探究活動(dòng)的理解和掌握，并得出水進(jìn)出生物細(xì)胞是順相對(duì)含量梯度的，但進(jìn)一步分析有關(guān)實(shí)例得出其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是順相對(duì)含量梯度，最后得出細(xì)胞膜和其他生物膜是選擇透過性膜這一結(jié)論。 第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型1、課程標(biāo)準(zhǔn)2、教材分析 本節(jié)內(nèi)容主要包括探索生物膜結(jié)構(gòu)歷程和生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型。與第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”中生物膜選擇透過性等知識(shí)有一定的聯(lián)系，并為第3節(jié)“

18、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健弊髁酥R(shí)準(zhǔn)備，對(duì)整個(gè)章節(jié)的知識(shí)起到承上啟下的作用。同時(shí)與第2章中“化合物”和第3章中“細(xì)胞膜”、“生物膜系統(tǒng)”等內(nèi)容又有一定聯(lián)系。與初中教材淺顯的細(xì)胞內(nèi)容相比，本節(jié)相對(duì)比較抽象。 三、學(xué)情分析 。 3、學(xué)情分析 2.1 學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞、知道了組成細(xì)胞的分子、掌握了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，尤其是細(xì)胞膜作為最基本生命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識(shí)，為本節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 2.2 高中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)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(duì)事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并對(duì)探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。 4、 教學(xué)目

19、標(biāo)設(shè)計(jì)5、5、 教學(xué)重難點(diǎn)分析根據(jù)本課題內(nèi)容在整個(gè)教材的知識(shí)體系中所處的地位和作用，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)及思維方式，確定了一下的教學(xué)重難點(diǎn)： 教學(xué)重點(diǎn) 1、科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。 2、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。 教學(xué)難點(diǎn) 1、對(duì)科學(xué)探究過程的分析，如何體現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一； 2、生物膜的空間立體結(jié)構(gòu)； 3、生物膜的流動(dòng)性特點(diǎn)。 6、教學(xué)策略設(shè)計(jì)本節(jié)課采用“引導(dǎo)觀察分析提出假設(shè)驗(yàn)證再分析”的教學(xué)模式，融合運(yùn)用引導(dǎo)啟發(fā)、談話、聯(lián)系實(shí)例等方法，配以多媒體輔助教學(xué)。尤其在體驗(yàn)生物膜的探索歷程上給學(xué)生以動(dòng)態(tài)的感覺，及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的假說，保護(hù)學(xué)習(xí)積極性。3、設(shè)計(jì)思想依據(jù)“教師主導(dǎo)，學(xué)

20、生主體”指導(dǎo)思想，創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂環(huán)境。教學(xué)設(shè)計(jì)上主要突出科學(xué)史教育，讓學(xué)生感到身臨其境，仿佛自己就是那些科學(xué)家在思考研究；嘗試讓學(xué)生大膽假設(shè)，保持強(qiáng)烈的探究科學(xué)的激情和興趣，歸納出生物膜模型建構(gòu)的基本方法。自然地接受流動(dòng)鑲嵌模型的理論，從而滲透探索科學(xué)過程和方法的教育8、教學(xué)資源與準(zhǔn)備 1、生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體演示課件 2、自制磷脂分子、蛋白質(zhì)分子模型 9、教學(xué)流程 設(shè)問引入“問題探討”體驗(yàn)“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”闡述“流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容” 10、教學(xué)過程 設(shè)計(jì)（一）情景創(chuàng)設(shè) 教師：同學(xué)們，在前面我們制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型中，遇到過用什么材料做細(xì)胞膜的問題，現(xiàn)在有三

21、種材料：塑料袋、普通布和彈力布，你選用哪種材料呢？為什么？ 學(xué)生：細(xì)胞膜很薄，是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界。 學(xué)生：細(xì)胞膜是選擇透過性膜，能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過。 學(xué)生：植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴我們，細(xì)胞能夠在一定范圍內(nèi)脹大和縮小，說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。 學(xué)生：塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要求，只有彈力布能夠滿足前面提到的三項(xiàng)功能的要求。 教師：大家進(jìn)行選擇的依據(jù)是利用了細(xì)胞膜的功能，這體現(xiàn)了什么樣的生物學(xué)思想呢？ 學(xué)生：生物體結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的思想。 教師：實(shí)際上，彈力布也并不能完全代替生物膜

22、。要找到更好的材料，我們還需要對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有更深的認(rèn)識(shí)。 （二）師生互動(dòng) 1、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 教師：人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是有一個(gè)過程的，科學(xué)家當(dāng)年正是懷著對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，開始了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的孜孜以求地探索，歷經(jīng)了一百多年時(shí)間，走過了一條曲折的道路，直到現(xiàn)在仍有許多科學(xué)家在繼續(xù)深入研究。讓我們一起重溫一下這段歷史，會(huì)讓大家對(duì)科學(xué)過程和本質(zhì)的理解有所啟發(fā)。我想讓大家穿過時(shí)空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是當(dāng)時(shí)的一位科學(xué)家，你會(huì)怎樣去研究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)？（提示學(xué)生，引導(dǎo)他們明白限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，還不能親眼看到生物膜，無法想像它的結(jié)構(gòu)是什么樣的，通過什么辦法進(jìn)行第一步的探究

23、呢？引導(dǎo)學(xué)生看教材后明白當(dāng)時(shí)科學(xué)家是從生理功能入手來探究的，通過實(shí)驗(yàn)觀察，科學(xué)家才有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评恚岢瞿な怯芍|(zhì)組成這一假說，提示學(xué)生作出科學(xué)探究過程中作出假設(shè)后的步驟是什么（通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)），從而進(jìn)入下面的學(xué)習(xí)。 學(xué)生：可以從現(xiàn)象入手，去進(jìn)行推測。 教師：這就是生物學(xué)研究上常用的一種科學(xué)方法假說法。這也是我們今天探究生物膜的結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的方法，下面，就讓我們沿著科學(xué)家的足跡，和科學(xué)家一起來研究這個(gè)問題。 問題（1）：探究細(xì)胞膜的組成成分是什么？ 展示材料：歐文頓的實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)的圖片時(shí)間：19世紀(jì)末 1895年 人物：歐文頓（E. Overton） 實(shí)驗(yàn)：用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通

24、透性進(jìn)行過上萬次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。 教師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)，你能提出什么假說？ 學(xué)生：提出假說：膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。 教師：在得出結(jié)論之后，還有沒有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？ 學(xué)生：有必要，通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題。 教師：那為什么一開始不直接對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？ 學(xué)生：當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)。 教師：這說明什么問題呢？ 學(xué)生：這說明技術(shù)對(duì)科學(xué)研究的重要作用。 教師：直至20世紀(jì)初，科學(xué)家才能第一次將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞中分離出來，化學(xué)分析表明，膜的主要成分的確是磷脂和蛋白質(zhì)。從而

25、以實(shí)驗(yàn)說明了歐文頓的假說是成立的。也就是說假說是在實(shí)驗(yàn)與觀察的基礎(chǔ)上提出來的，同時(shí)又需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來證明。 問題（2）：探究這些物質(zhì)是如何組成膜的？ 出示資料：1917年歐文朗繆爾將提取的膜質(zhì)鋪展在水盤的水面上，發(fā)現(xiàn)脂在水面上形成一薄層，單脂層親水的頭朝向水面，疏水的尾背離水面。于是他提出：磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，結(jié)構(gòu)既有疏水基團(tuán)（尾部），又有親水基團(tuán)（頭部）。因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面。這樣磷脂分子可以在空氣和水的界面上展開為一層。 教師：大家分組討論，利用手中的磷脂分子模型擺出下面兩種情況下

26、磷脂的分布情況在空氣-水界面上完全浸沒在水中 學(xué)生：小組代表上黑板演示 展示材料：戈特 和格倫德對(duì)血影的研究 時(shí)間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實(shí)驗(yàn)：兩位科學(xué)分離純化了紅細(xì)胞，從一定數(shù)量的紅細(xì)胞中抽提脂類，按Langmuir的方法進(jìn)行展層，并比較展層后的脂單層的面積和根據(jù)體積所推算的總面積，發(fā)現(xiàn)提取的脂鋪展后所測的面積同實(shí)際測量的紅細(xì)胞的表面積之比為（1.82.2）1，約為兩倍。教師：假如你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家，當(dāng)你做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細(xì)胞的兩倍時(shí)，大膽地展開你的想象力，你能做出什么假說？ 學(xué)生：細(xì)胞膜中的磷脂是兩層的。 教師：那這兩層磷脂分子在細(xì)胞中又

27、是怎樣排布的呢？再分小組討論、利用你手中的模型擺出來吧。 學(xué)生：分組討論，共可有六種排布方式，并提出細(xì)胞膜應(yīng)兩面都處于水環(huán)境中，所以討論得到正確的排布方式。 問題（3）：蛋白質(zhì)和磷脂的位置關(guān)系又是如何的呢？ 展示材料：羅伯特森的單位膜模型 時(shí)間：1959年 人物：J. D. Robertson羅伯特森 實(shí)驗(yàn)：用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗明暗三層結(jié)構(gòu)，厚約7.5 nm，它由厚約3.5 nm的雙層脂質(zhì)分子和內(nèi)外表面各為厚約2 nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。 提出假說：連續(xù)的脂質(zhì)雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相

28、結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。他提出真核細(xì)胞與原核細(xì)胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于：把生物膜的結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。 單位膜結(jié)構(gòu)模型繼承了前人的有關(guān)結(jié)論，又成功地利用了先進(jìn)的電子顯微鏡的觀察結(jié)果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)很快又被新的技術(shù)手段下的實(shí)驗(yàn)所否定。問題（4）：有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？ 教師放映變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、白細(xì)胞吞噬病原體、細(xì)胞分裂的動(dòng)畫，讓學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)膜不是剛性結(jié)構(gòu)。展示材料：熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn) 時(shí)間：1970年 人物：Larry Frye等

29、實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜種細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。 提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。 教師：很好，在繼承前人的結(jié)論基礎(chǔ)上，結(jié)合新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，又有科學(xué)家提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1972年桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。 好，學(xué)到這里，縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程，我們有些話題想讓大家思考討論。 以討論小組的形式開展課堂討論交流。 （1）生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請(qǐng)說說你的看法。 學(xué)生：生物膜的流

30、動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。 的確，流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等，迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達(dá)幾十種之多，生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點(diǎn)和特點(diǎn)基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。 （2）縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生

31、物膜模型的探索過程，你能談?wù)剬?shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用？ 學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如血影的制取和化學(xué)成分的鑒定技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)膜的化學(xué)組成；電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。 （3）分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是如何得到體現(xiàn)的？ 學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如

32、，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中，一般來說，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。 （4）分析生物膜模型的建立過程，你受到什么啟示？ 學(xué)生：科學(xué)研究是要在實(shí)

33、驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅岢黾僬f，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地驗(yàn)證假說。 學(xué)生：科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步了，可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長期的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作。 學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程不是一帆風(fēng)順的，往往是在繼承的基礎(chǔ)上不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的。 學(xué)生：科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。 教師：那流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？ （1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)。 （2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分

34、或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。 （3）在細(xì)胞膜的外側(cè)，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流有密切聯(lián)系。 （4）磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運(yùn)動(dòng)的，也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。 第4章 第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?、 課程標(biāo)準(zhǔn)要求1.1 課程標(biāo)準(zhǔn)：說明物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式；進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)解讀。1.2 我的理解：物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式包括三種跨膜運(yùn)輸和胞吞胞吐方式，與細(xì)胞膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。要求學(xué)生能夠舉例說明并描述這些運(yùn)輸方式的基本特征，并且與之前所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。同

35、時(shí)訓(xùn)練學(xué)生解讀圖表數(shù)據(jù)的能力，學(xué)會(huì)分析資料及數(shù)據(jù)并得出相關(guān)結(jié)論。2、 教學(xué)內(nèi)容分析物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞绞侨私贪嫔锉匦?第4章細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出第3節(jié)。本章共3節(jié)內(nèi)容，第1節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例，第2節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型。第1節(jié)結(jié)合實(shí)例說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜；膜為什么具有選擇透過性？這與第2節(jié)膜結(jié)構(gòu)有關(guān)；第3節(jié)是在學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之后，帶領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)探究細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出功能的方式和原理。這3節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能結(jié)構(gòu)功能原理。這樣的編排符合認(rèn)識(shí)的規(guī)律，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。本節(jié)教材既是對(duì)前面知識(shí)的進(jìn)一步探究、完善，又為后面學(xué)生理解某些生理過程中，物質(zhì)（如光合作用、細(xì)胞呼吸過程物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，抗體、激素、遞質(zhì)等的分泌）通過生物膜運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)作必要的知識(shí)準(zhǔn)備。3、 學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)具備了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、水分跨膜運(yùn)輸實(shí)例的基礎(chǔ)，掌握了蛋白質(zhì)多樣性的知識(shí)，為本節(jié)的學(xué)習(xí)奠定了認(rèn)知基礎(chǔ)。同時(shí)，高一學(xué)生已具備了一定的觀察、比較、分析、解決問題、表達(dá)能力，自主學(xué)習(xí)意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)事物的探究有熱情?；谶@樣的學(xué)情，本節(jié)通過動(dòng)畫、文字、圖表資料等具體展示某