細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)單元教學(xué) 第1課時

6/6第三章第1節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能(第一課時)六安中學(xué)趙照1.教材分析本節(jié)課內(nèi)容為人教版第三章第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，課程標(biāo)準(zhǔn)對本節(jié)課內(nèi)容的要求是：概述細(xì)胞都是由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開，能控制物質(zhì)進(jìn)出，并參與細(xì)胞間的信息交流。教學(xué)提示里的要求是：利用廢舊物品制作細(xì)胞膜模型。本節(jié)課是第三章的開篇，在本單元學(xué)習(xí)中需讓學(xué)生形成一定的結(jié)構(gòu)功能觀、系統(tǒng)觀和科學(xué)論證的方法。因此，結(jié)合課標(biāo)要求和單元學(xué)習(xí)主題，本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點為探究細(xì)胞膜的組成結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)進(jìn)一步理解細(xì)胞膜的功能。2.學(xué)情分析學(xué)生在初中已經(jīng)初步了解了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核，對細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出的功能也有所了解。在上一章已學(xué)習(xí)不同有機物的基本結(jié)構(gòu)和功能，根據(jù)日常生活常識（如用有機溶劑去除油脂）能初步認(rèn)識相似相溶現(xiàn)象。對結(jié)構(gòu)功能觀也有初步的認(rèn)知。學(xué)生在此階段已逐漸熟悉高中生物學(xué)的課程安排和能力要求，已初步養(yǎng)成獨立思考、小組合作的習(xí)慣。但對于科學(xué)發(fā)展、科學(xué)探究的認(rèn)識仍然比較膚淺，也未能形成獨立探究的能力，辯證性思維有待進(jìn)一步發(fā)展。因此，本節(jié)課的學(xué)習(xí)難點是，在探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)過程中去培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)論證能力。3.學(xué)習(xí)目標(biāo)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)及單元教學(xué)安排，本課時學(xué)習(xí)目標(biāo)為：（1）通過對胰島素分泌及傳遞信息過程的分析，概述細(xì)胞膜作為系統(tǒng)邊界的功能。（2）通過分析細(xì)胞膜組分及結(jié)構(gòu)探究歷程中的科學(xué)史資料，建構(gòu)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，形成結(jié)構(gòu)功能觀。（3）通過分析資料、提出假說、分析論據(jù)、不斷質(zhì)疑、完善主張，形成科學(xué)論證思路，感悟科學(xué)在質(zhì)疑和創(chuàng)新中不斷發(fā)展。4.開放性學(xué)習(xí)環(huán)境本節(jié)課需要學(xué)生小組合作，三人一組建構(gòu)細(xì)胞膜的流動鑲嵌結(jié)構(gòu)模型，需提前準(zhǔn)備一些模具。本節(jié)課還需用到多媒體和投影設(shè)備。5.教學(xué)過程學(xué)習(xí)任務(wù)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入播放視頻介紹我國在結(jié)晶牛胰島素人工合成方面的創(chuàng)舉。胰島素是調(diào)節(jié)血糖的一種重要激素，由胰島B細(xì)胞合成，然后分泌出去，作用于其他組織細(xì)胞，從而降低血糖。那么這一過程與細(xì)胞的哪些結(jié)構(gòu)有關(guān)呢，細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)又是怎樣協(xié)調(diào)配合，共同完成生命活動的呢？聽講、思考、感悟宣揚我國科學(xué)壯舉，激發(fā)學(xué)生愛國主義情懷，培養(yǎng)學(xué)生文化自信。探究細(xì)胞膜的功能胰島素從胰島細(xì)胞中釋放出來，必然要穿過細(xì)胞的最外層結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜，科學(xué)家在看不見摸不著的情況下就判定細(xì)胞存在這樣的結(jié)構(gòu)，科學(xué)家作出這樣判斷的依據(jù)是什么呢？細(xì)胞膜又具有怎樣的功能呢？展示對細(xì)胞的臺盼藍(lán)染劑染色實驗。提問：1.為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？2.據(jù)此推測，細(xì)胞膜作為細(xì)胞的邊界，應(yīng)該具有什么功能？3.胰島素作用于其他細(xì)胞進(jìn)行信息交流，與細(xì)胞膜有關(guān)嗎？閱讀教材，了解細(xì)胞膜的其他功能。追問：有一種糖尿病，注射胰島素并不起作用，研究發(fā)現(xiàn)，是因為靶細(xì)胞上的受體出現(xiàn)了問題，那么，細(xì)胞膜具有的信息交流功能有何意義呢？歸納總結(jié)細(xì)胞膜的三個功能。并通過打比喻的方式讓學(xué)生對細(xì)胞膜有著感性認(rèn)識。設(shè)疑：細(xì)胞膜為何具有這樣的功能？與其結(jié)構(gòu)成分有關(guān)嗎？思考、作答。從系統(tǒng)角度分析細(xì)胞膜的存在，及隔開環(huán)境的功能。根據(jù)實驗現(xiàn)象推導(dǎo)細(xì)胞膜具有控制物質(zhì)進(jìn)出的功能。自主學(xué)習(xí)，了解細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間信息交流的功能。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理、自主學(xué)習(xí)能力。探究細(xì)胞膜的組成成分如何檢測細(xì)胞膜中的成分呢？如果你是科學(xué)家，你該如何選檢測呢？（提示：復(fù)習(xí)回顧前一章對物質(zhì)的化學(xué)鑒定方法）但是，早期的科學(xué)家并沒有這樣的技術(shù)或條件來進(jìn)行化學(xué)檢測，那又該如何探究細(xì)胞膜中的成分呢？提供資料：資料1.歐文頓實驗1895年,蘇黎世大學(xué)的歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì),以同樣的實驗方式對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行了上萬次的實驗,結(jié)果如圖所示,發(fā)現(xiàn)除水以外的物質(zhì)穿膜的擴散速度與脂溶性成正比，即溶于脂質(zhì)的物質(zhì)易于透過細(xì)胞膜。提問：根據(jù)歐文頓實驗結(jié)果，結(jié)合我們?nèi)粘Ｋ姷南嗨葡嗳墁F(xiàn)象（如用有機溶劑去除衣服上的油漬），你有何主張？追問：大家對這一主張有質(zhì)疑嗎？資料2.丹尼利和戴維森實驗1935年,英國學(xué)者丹尼利和戴維森研究了細(xì)胞膜的張力,他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的表面張力明顯低于油-水界面的表面張力。補充資料：人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)油脂滴表面如果吸附有蛋白質(zhì)成分則表面張力會降低。提問：你又可以得出什么主張，為什么？追問：大家對這一主張有質(zhì)疑嗎？（提示：下雨會導(dǎo)致地面潮濕，現(xiàn)在你發(fā)現(xiàn)地面潮濕，則剛才一定下雨了。這一推斷對嗎？）資料3.20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶（一種只能催化蛋白質(zhì)水解的有機催化劑）分解。請完善你的主張。當(dāng)無法通過技術(shù)手段直接觀測時，科學(xué)家是通過什么辦法得出細(xì)胞膜的成分的呢？回顧細(xì)胞膜成分的探究過程，展示科學(xué)論證一般思路的概念圖。當(dāng)然，通過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，我們利用哺乳動物的紅細(xì)胞，制備純凈細(xì)胞膜并進(jìn)行化學(xué)分析，進(jìn)一步證實細(xì)胞膜的成分主要為脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，其中脂質(zhì)有磷脂和膽固醇，磷脂含量最多。有些細(xì)胞膜還含有少量的糖類。細(xì)胞膜的成分如何構(gòu)成細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)的呢？下面，我們就繼續(xù)利用科學(xué)論證方法繼續(xù)探究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。提取后利用化學(xué)檢測的辦法。根據(jù)相似相溶想象提出：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的。小組討論并提出質(zhì)疑：水不屬于脂溶性物質(zhì)，可以穿過細(xì)胞膜，細(xì)胞還可以吸收氨基酸、葡萄糖等非脂溶性物質(zhì)。思考作答：細(xì)胞膜上可能還附有蛋白質(zhì)。提出質(zhì)疑：導(dǎo)致表面張力降低也不一定就是有蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成?；仡?，思考，感悟。歸納細(xì)胞膜的組成成分。復(fù)習(xí)回顧已有知識，引出新知。通過資料分析，培養(yǎng)學(xué)生提取信息，推理分析能力。通過質(zhì)疑，樹立學(xué)生科學(xué)的懷疑精神，培養(yǎng)其質(zhì)疑能力。培養(yǎng)學(xué)生的辯證性思維。通過對探究過程的分析，使學(xué)生認(rèn)識到在科學(xué)探究過程中提出假說的重要性，假說還需要進(jìn)一步證明才能被認(rèn)可，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。發(fā)展學(xué)生科學(xué)論證的科學(xué)素養(yǎng)。探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)問題1.組成細(xì)胞膜的磷脂分子如何排列？展示資料：資料4.磷脂的分子結(jié)構(gòu)圖及特點。（一端為親水的頭，一端為兩個脂肪酸疏水的尾。）資料5.朗繆爾實驗：把磷脂分子放到空氣-水界面上，通過儀器檢測到它的排列形式。資料6.荷蘭科學(xué)家戈特和格倫德爾利用朗繆爾的技術(shù),從哺乳動物的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì),將在空氣-水界面上鋪展成單分子層的脂質(zhì)所占的面積，約為紅細(xì)胞表面積的2倍。根據(jù)材料，你覺得細(xì)胞膜上的磷脂應(yīng)如何排列？請各小組思考討論，用磷脂分子模具排一排，追問：對細(xì)胞膜上的排列方式有無質(zhì)疑？問題2.蛋白質(zhì)又是如何分布的呢？展示細(xì)胞膜的電鏡照片。補充電子顯微鏡的成像原理：已知暗帶是因為電子穿透的較少,明帶是因為電子穿透的較多。與脂質(zhì)相比，蛋白質(zhì)對電子的阻擋作用很大，透過樣品的電子較少，相對較暗；而脂雙層由于對電子阻擋作用很小，透過樣品的電子較多，相對較亮。請結(jié)合電鏡圖，提出你組假說，并利用模具排一排。蛋白質(zhì)真的如此排列嗎？展示資料：資料7.沒有蛋白質(zhì)的磷脂雙分子層（人工脂質(zhì)體）在電鏡下也是呈暗-亮-暗帶。資料8.通過更先進(jìn)的技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜中提取的脂質(zhì)在空氣一水界面上鋪展成單分子層的面積，小于細(xì)胞表面積的2倍。資料9.冰凍蝕刻技術(shù)顯示內(nèi)外磷脂分子層蝕刻面的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同。結(jié)合以上材料，你有質(zhì)疑嗎？小組合作、討論，提出主張，并修正你組的結(jié)構(gòu)模型。小組合作，動手排列，展示并說明理由。小組間提出質(zhì)疑：為何不是4層磷脂分子層？為何頭部朝細(xì)胞內(nèi)外兩側(cè)。小組合作，利用磷脂分子模型初步建構(gòu)細(xì)胞膜的模型結(jié)構(gòu)。初步形成蛋白質(zhì)排列模型。分析資料，對原有模型進(jìn)行質(zhì)疑，提出新的主張，修正完善模型。通過模型建構(gòu)，初步培養(yǎng)學(xué)生建模能力和建模思維。通過質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維。培養(yǎng)學(xué)生觀察分析并進(jìn)行推理的能力。培養(yǎng)學(xué)生合作動手能力，形成辯駁、尋求證據(jù)論證的科學(xué)觀。感悟科學(xué)的發(fā)展通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你對科學(xué)的發(fā)展有哪些感悟？（提示：細(xì)胞膜成分和結(jié)構(gòu)的探究過程需要哪些條件，是一蹴而就的嗎？需要什么樣的方法？）回顧本節(jié)課內(nèi)容，小組討論后得出：科學(xué)的發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步和支持，科學(xué)的發(fā)展是曲折的，需要不斷質(zhì)疑，大膽假設(shè)，小心論證。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神。形成科學(xué)論證的思路。6.板書設(shè)計7.作業(yè)評價1.利用廢舊物品制作細(xì)胞膜模型，制作后完成自評和他評。（評價：科學(xué)性、規(guī)范性、藝術(shù)性）項目科學(xué)性(70%)規(guī)范性（10%）藝術(shù)性（20%）總分各結(jié)構(gòu)形態(tài)準(zhǔn)確，種類齊全（30%）各結(jié)構(gòu)大小比例合適（20%）各結(jié)構(gòu)位置準(zhǔn)確，能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系（20%）操作規(guī)范作品精美自我評價他人評價查閱資料，了解科學(xué)家在探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能過程中運用的科學(xué)技術(shù)。8.教學(xué)反思課前教學(xué)設(shè)計時最大的困惑是教材內(nèi)容與課標(biāo)要求不一致，課標(biāo)并未要求探究細(xì)