生物膜的流动镶嵌模型一节的问题驱动教学设计

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1、“生物膜的流动镶嵌模型”一节的“问题驱动”教学设计山东省青岛市城阳第一高级中学满玉怀摘要：采用科学探究的一般过程及方法,来突破生物膜模型构建的发展史这一主要内容。通过资料展示,学生自主阅读分析,采用层层设问的形式,引导学生以绘制平面图的方式,对生物膜模型进行构建,体验知识的生成过程,培养学生的探究意识,分析解决问题的能力,从而达成教学目标。立足于新课程理念,尝试通过阅读资料和构建模型的方式,帮助学生学会像科学家一样探索、掌握细胞膜的研究历程和流动镶嵌模型的内容。关键词：流动镶嵌模型问题驱动教学设计1．教材分析

2、“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版高中生物必修1《分子与细胞》第4章第2节内容。该节内容在编排上按时间顺序介绍了科学家对生物膜结构探索历程的一些重要实验和推论，让学生在重温科学发现史的过程中自然而然形成流动镶嵌模型的理论，同时培养学生的探究意识和思维能力。2．教学目标2.1知识目标①简述流动镶嵌模型的基本内容。②运用模型解释有关生物学现象。2.2能力目标①分析研究史料，锻炼逻辑推理能力。②提炼提出假说（模型）的思维方法。2.3情感目标①讨论实验技术进步对生物膜研究所起的作用。②讨论建立结构模型过程中结构如何适应

3、功能。③体验生物膜结构的流动美和镶嵌美。3．教学重点和难点1）重点：生物膜的结构特点、科学家探索生物膜结构历程的经典实验。2）难点：流动镶嵌模型的基本内容、结构与功能相适应的辨证思想。54．教学过程4．1导入　肾脏病患者晚期要通过血液透析来维持生命，医院的透析设备就是模仿细胞膜的结构与功能研制的；癌变与细胞膜的结构改变也密切相关，随着对细胞膜研究的深入，不久的将来，许多医学难题将被人类攻破。设计意图:让学感知细胞膜与日常生活的联系,激发产生强烈的探究动机。4.2课堂探究4.2.1探究活动一生物膜的成分——磷脂

4、及其排列方式【呈现科学史料】1895年，科学家欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：凡是易溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。【提出问题】根据欧文顿所观察到的实验现象，大学可以得出什么结论?【展示】教师展示磷脂分子的结构模型，指出磷脂分子亲水性头部和疏水性尾部。【提出问题】磷脂分子在空气-水界面如何排布？要求：学生小组合作，在预先准备的卡纸上绘出磷脂分子在空气-水界面的排布。小组间交流，修正，达成一致后，继续呈现科学史：1925年，两位荷兰科学家用丙酮抽提红

5、细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞表面积的2倍。【提出问题】依据所观察到的实验现象，大家能得出什么结论？明确细胞膜所处的环境：膜两侧均为有水，（膜内侧：细胞内液；膜外侧：细胞外液）5【提出问题】细胞膜上的磷脂分子应如何排布？要求：学生小组继续合作，在预先准备的卡纸上绘出细胞膜上磷脂分子的排布，小组代表展示本组的结果并作合理的解释。设计意图：以小组为单位，合作交流，结合科学实验事实，以画直观图的形式把自己的想法反映出来，与同伴交流，相互学习。培养思维能力，合作能力。4.2.2探究活

6、动二：探究生物膜的成分——蛋白质【呈现科学史料】科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。【提出问题】生物膜中还有什么成分？补充说明，后来的研究发现生物膜中还有少量的糖类。因此生物膜的主要成分为磷脂和蛋白质。4.2.3探究活动活动三：探究磷脂分子和蛋白质分子的组合方式呈现科学史料：1959年，罗伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。并构建了“单位膜”模型。 小组尝试构建“单位膜”模型,不

7、急于结论，继续呈现科学史料：人们研究人工的无蛋白质的脂双层膜对不同分子的通透性。发现，脂溶性的物质易透过人工膜，但葡萄糖、氨基酸、钠离子等难以透过。而生物膜却可以透过上述物质。 提出问题：蛋白质在细胞膜上是如何排布的？大家构建的单位膜模型是否合理？5学生对已构建的模型修改，展示出蛋白质不光有镶在表面的，还有部分或全部嵌入的，还有横跨整个磷脂双分子层的。展示科学史料：1970年，Frye和Edidin的人—鼠细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37℃培养40min后，两种颜色均

8、匀分布在融合后的生物膜表面。(同时播放荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合的模拟动画)【提出问题】生物膜中的蛋白质、磷脂分子具有什么特点？生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子都是运动的。得出生物膜的结构特点是具有流动性。分小组总结归纳流动镶嵌模型的要点，每组选代表进行交流。5.归纳总结：首先，引导学生回味探索历程，概括细胞膜流动镶嵌模型的建构过程，然后，播放课件（如图1），引导学生概括膜的成分、结构、功能之间的