【教案】+細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計(jì)2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

必修一第3章第1節(jié)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析《細(xì)胞膜的流動(dòng)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(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能》（第二課時(shí)），與第一課時(shí)細(xì)胞膜的功能等知識(shí)有一定的聯(lián)系，并為第四章《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健纷髁酥R(shí)準(zhǔn)備。這節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是“功能—結(jié)構(gòu)”，體現(xiàn)“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念。本節(jié)依據(jù)時(shí)間軸呈現(xiàn)“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)探索歷程”的關(guān)鍵科學(xué)史資料，內(nèi)容包括“對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”和“流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容”兩方面。對(duì)于前者的學(xué)習(xí)，著重于讓學(xué)生運(yùn)用分析與比較、歸納與概括等方法進(jìn)行相關(guān)的探究活動(dòng)，意在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和學(xué)習(xí)探究的能力；而對(duì)于后者的學(xué)習(xí)，則是以前者為基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和探究學(xué)習(xí)的過程中，理解和掌握細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)。二、學(xué)情分析本節(jié)授課對(duì)象是普通高中高一的學(xué)生，已有一定的知識(shí)與能力儲(chǔ)備，學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜的功能特點(diǎn)以及組成成分；已具備一定的對(duì)比、分析和歸納推理能力，具有好奇心和一定的質(zhì)疑精神。但是知識(shí)與能力稍有欠缺，對(duì)于結(jié)構(gòu)如何與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)還理解得不夠透徹；學(xué)生還未掌握科學(xué)研究的一般思路，科學(xué)探究意識(shí)薄弱。三、教學(xué)目標(biāo)（1）生命觀念：通過重溫科學(xué)家探究細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的過程，掌握細(xì)胞膜的組成成分和結(jié)構(gòu)，能夠說出流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容，體會(huì)生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。（2）科學(xué)思維：通過分析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型建立的歷程及其他資料，能基于事實(shí)和證據(jù)進(jìn)行推理、論證，提出或否定假說（或模型），加深對(duì)“模型與建?！钡睦斫猓形蚩茖W(xué)在質(zhì)疑與創(chuàng)新中不斷發(fā)展。（3）科學(xué)探究：通過重走細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探究過程，掌握“觀察現(xiàn)象→提出假說→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”科學(xué)研究的一般思路；通過制作模型，掌握科學(xué)探究的實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)方法。（4）社會(huì)責(zé)任：通過“脂質(zhì)體藥物”的分析，體會(huì)科學(xué)知識(shí)與解決現(xiàn)實(shí)問題之間的密切聯(lián)系，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。四、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。2.教學(xué)難點(diǎn)：“觀察現(xiàn)象→提出假說→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→修正假說”科學(xué)研究的一般思路。五、教學(xué)方法（1）問題驅(qū)動(dòng)法：圍繞“對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”的幾則關(guān)鍵科學(xué)史資料和補(bǔ)充資料展開，以問題串的形式逐步深入學(xué)習(xí)，設(shè)置環(huán)環(huán)相扣具有啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，以此突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，最終真正實(shí)現(xiàn)思維發(fā)展的目的。（2）模型構(gòu)建法：以用簡易的教具，完成細(xì)胞膜物理模型的構(gòu)建任務(wù)，引導(dǎo)體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，增強(qiáng)動(dòng)手能力的同時(shí)，還構(gòu)建了思維模型。（3）合作探究法：以小組合作的形式完成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)物理模型的構(gòu)建任務(wù)，利于思維的形成。六、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入溫故知新：細(xì)胞膜的功能有哪些？學(xué)生思考并回答：1、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流激發(fā)學(xué)生由細(xì)胞膜的功能過渡到對(duì)于其結(jié)構(gòu)的好奇心。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)探索過程探究一：細(xì)胞膜的組成成分【資料1】歐文頓實(shí)驗(yàn)1895年歐文頓用500多種物質(zhì)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，容易穿過細(xì)胞膜；不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，不容易穿過細(xì)胞膜。問題1：根據(jù)“相似相溶”的原理，你可以從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中推測出什么結(jié)論呢？【資料2】丹尼利和戴維森實(shí)驗(yàn)：他們研究細(xì)胞膜的張力，發(fā)現(xiàn)細(xì)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(zhì)成分則表面張力會(huì)降低。問題2：你可以從中推測出什么結(jié)論呢？問題3：以上兩則資料對(duì)細(xì)胞膜成分的認(rèn)識(shí)，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)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(jìn)一步驗(yàn)證接下來應(yīng)該如何做？【資料3】細(xì)胞膜成分鑒定實(shí)驗(yàn)一：20世紀(jì)初，科學(xué)家從哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞分離出細(xì)胞膜，離心過濾并進(jìn)行了化學(xué)分析。問題5：科學(xué)家利用紅細(xì)胞制備細(xì)胞膜并進(jìn)行成分分析的結(jié)果是？問題6：為什么選擇哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞來制備細(xì)胞膜？【資料4】細(xì)胞膜成分鑒定實(shí)驗(yàn)二科學(xué)家陸續(xù)測定了不同細(xì)胞的細(xì)胞膜的成分及含量：問題7：請(qǐng)概述細(xì)胞膜的成分組成？小結(jié)1：細(xì)胞膜的主要組成成分是，還含有少量。探究二：細(xì)胞膜上磷脂分子的排布方式【資料5】磷脂分子的結(jié)構(gòu)：磷脂分子具有親水的頭部和疏水的尾部。任務(wù)1：猜想磷脂分子在空氣—水界面排布方式并構(gòu)建模型？【資料6】細(xì)胞的生活環(huán)境：單細(xì)胞單細(xì)胞生物草履蟲生活在有水的環(huán)境中；人體血細(xì)胞生活在血液中，血液的主要成分是水；人體其他組織細(xì)胞生活在組織液中，其主要成分也是水，并且細(xì)胞內(nèi)有85%~90%的化合物是水。任務(wù)2：猜想磷脂分子在細(xì)胞膜中的排布方式并構(gòu)建模型。小結(jié)2：磷脂分子頭部，尾部朝內(nèi)，排成連續(xù)層，構(gòu)成膜的。探究三：細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)分子的排布方式【資料9】羅伯特森實(shí)驗(yàn)：羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。問題8：猜想暗處和亮處分別代表什么物質(zhì)？試猜想細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的分布方式？【資料11】細(xì)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(zhì)的排布方式。任務(wù)3：修正并構(gòu)建細(xì)胞膜模型?！举Y料12】細(xì)胞冰凍蝕刻實(shí)驗(yàn)：運(yùn)用凍蝕技術(shù)即用冷刀斷開冰凍標(biāo)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(zhì)在細(xì)胞膜上的的排布有什么特點(diǎn)？探究四：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)問題11：羅伯特森的“三明治模型”指出膜是一個(gè)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，你認(rèn)同這一觀點(diǎn)嗎？請(qǐng)舉例說明。【資料13】人—鼠熒光蛋白標(biāo)記細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：用綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合，剛?cè)诤系募?xì)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(gè)實(shí)驗(yàn)有何現(xiàn)象，表明了什么？小結(jié)3：（1）蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中；（2）細(xì)胞膜具有性（結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）。學(xué)生思考并回答：回答1：細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的?；卮?：細(xì)胞膜是由蛋白質(zhì)組成的?；卮?：通過對(duì)現(xiàn)象的推理?；卮?：確定細(xì)胞膜的脂質(zhì)成分有磷脂和膽固醇，組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多?；卮?：①無細(xì)胞壁，細(xì)胞容易吸水漲破；②無細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器，易制得純凈的細(xì)胞膜。總結(jié)1：細(xì)胞膜的主要組成成分是磷脂和蛋白質(zhì)，還含有少量糖類。小組討論，完成模型構(gòu)建。小組討論，完成磷脂分子模型構(gòu)建?？偨Y(jié)2：磷脂分子頭部朝外，尾部朝內(nèi)，排成連續(xù)兩層，構(gòu)成膜的基本支架?；卮?：假說1:蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)假說2:脂質(zhì)一蛋白質(zhì)一脂質(zhì)回答9：細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不可能是三明治模型，蛋白質(zhì)存在其他的排布方式?；卮?0：蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。問題11：不認(rèn)同，比如說變形蟲的攝食、細(xì)胞的分裂、運(yùn)動(dòng)?；卮?2：細(xì)胞膜不是靜止不動(dòng)，而是具有流動(dòng)性。小結(jié)：（1）蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中；（2）細(xì)胞膜具有性流動(dòng)性。（結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）理解材料對(duì)實(shí)驗(yàn)的重要性，知道哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。培養(yǎng)信息獲取和處理能力。掌握細(xì)胞膜的成分。使學(xué)生深入理解磷脂分子的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維和科學(xué)探究能力，小組合作完成模型的建構(gòu)。學(xué)生由猜想到科學(xué)史材料的驗(yàn)證，相當(dāng)于重溫了科學(xué)家探索之路。小組為單位探究，成功構(gòu)建了細(xì)胞膜上磷脂分子的排布模型。課堂氛圍好，學(xué)生思維活躍，動(dòng)手能力強(qiáng)。直觀感知了科學(xué)探究的一般思路。學(xué)生猜想，科學(xué)史驗(yàn)證，體現(xiàn)了“提出假說”的科學(xué)研究思路。聯(lián)系與生活所認(rèn)知的事實(shí)以及相悖的資料，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的精神，了解蛋白質(zhì)的排布方式。運(yùn)用類比推理、模型與建模的方法發(fā)展科學(xué)思維。同時(shí)在小組合作探究下，共同建構(gòu)了細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)分子的排列模型。學(xué)生感知了技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了研究的發(fā)展，通過生活實(shí)例，掌握了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為具有流動(dòng)性。聯(lián)系生活實(shí)際和認(rèn)知的規(guī)律，對(duì)羅伯特森的靜態(tài)模型提出質(zhì)疑，形成“結(jié)構(gòu)與功能觀”的生命觀念。實(shí)驗(yàn)提供證據(jù)，修正假說。流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容任務(wù)：閱讀教材P44—P45關(guān)于流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容，思考下列問題，并嘗試用自己的話概括流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。1.細(xì)胞膜的基本支架是什么？2.蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上如何分布？3.什么叫糖被？分布在膜的哪一側(cè)？4.磷脂雙分子層作為基本支架的作用?5.蛋白質(zhì)以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中的作用?6.細(xì)胞膜具有流動(dòng)性的意義?7.糖被分布在膜外側(cè)有何作用？用自己的語言說出流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容，對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)形成整體的認(rèn)知。磷脂雙分子層構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架，蛋白質(zhì)鑲在表面，部分嵌入和貫穿脂雙層，糖被具保護(hù)、潤滑和細(xì)胞間識(shí)別作用。掌握細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的生命觀念；培養(yǎng)學(xué)生觀察和提取信息的能力，語言表達(dá)能力。能說出細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容，并且深刻領(lǐng)會(huì)結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生命觀念?；仡櫦?xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程表格總結(jié)整個(gè)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探究歷程，明其中蘊(yùn)含的科學(xué)探究的一般方法和科學(xué)啟示。思考：通過分析科學(xué)家建立生物模型的過程，你對(duì)科學(xué)的過程和方法有哪些領(lǐng)悟？理解“提出假說”的科學(xué)探究思想，通過回顧細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的時(shí)間軸，體會(huì)科學(xué)發(fā)展永無止境等科學(xué)啟示。回答：學(xué)習(xí)科學(xué)家敢于質(zhì)疑、鍥而不舍精神。同時(shí)要掌握“觀察現(xiàn)象-提出假說-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-修正假說”科學(xué)探究一般思路?；仡櫩茖W(xué)家鍥而不舍的探索之路，培養(yǎng)科學(xué)探究意識(shí)和形成生命觀念，升華情感。學(xué)生積極回答問題，充分利用所學(xué)的知識(shí)來回答問題，升華主題。練習(xí)鞏固展示訓(xùn)練案認(rèn)真完成鞏固練習(xí)及時(shí)檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在解題過程中加深了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和鞏固。課后任務(wù)下圖是由磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，它可以作為藥物的運(yùn)載體，將其運(yùn)送到特定的細(xì)胞發(fā)揮作用。在脂質(zhì)體中，能在水中結(jié)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(qǐng)推測：脂質(zhì)體到達(dá)細(xì)胞后，藥物將如何進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用？學(xué)生課后思考并討論，結(jié)合本節(jié)知識(shí)回答：回答問題1：由雙層磷脂分子構(gòu)成的脂質(zhì)體，兩層磷脂分子之