必修一第3章第1節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《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系，并為第四章《物質跨膜運輸的方式》作了知識準備。這節內容的內在聯系是“功能—結構”，體現“結構與功能相適應”的生命觀念。本節依據時間軸呈現“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，能基于事實和證據進行推理、論證，提出或否定假說（或模型），加深對“模型與建模”的理解，感悟科學在質疑與創新中不斷發展。（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實問題之間的密切聯系，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，設置環環相扣具有啟發性的問題，讓學生在探究中學習，以此突出重點、突破難點，最終真正實現思維發展的目的。（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，引導體驗科學發現過程，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。發現溶于脂質的物質，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“相似相溶”的原理，你可以從實驗現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，發現細胞的表面張力明顯低于油一水界面的表面張力。人們發現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】細胞的生活環境：單細胞單細胞生物草履蟲生活在有水的環境中；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】細胞膜厚度數據問題9：根據電鏡照片和膜厚度的證據，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。【資料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”指出膜是一個靜態的結構，你認同這一觀點嗎？請舉例說明。【資料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綠色的熒光，一半發紅色的熒光，經過40min后，兩種顏色的熒光均勻分布。問題12：這個實驗有何現象，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。回答2：細胞膜是由蛋白質組成的。回答3：通過對現象的推理。回答4：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。總結1：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。總結2：磷脂分子頭部朝外，尾部朝內，排成連續兩層，構成膜的基本支架。回答8：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。回答10：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。回答12：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，體現了“提出假說”的科學研究思路。聯系與生活所認知的事實以及相悖的資料，激發學生的探究欲望，培養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。聯系生活實際和認知的規律，對羅伯特森的靜態模型提出質疑，形成“結構與功能觀”的生命觀念。實驗提供證據，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展的時間軸，體會科學發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“觀察現象-提出假說-實驗驗證-修正假說”科學探究一般思路。回顧科學家鍥而不舍的探索之路，培養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揮作用？學生課后思考并討論，結合本節知識回答：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