《生物膜的流動鑲嵌模型》教學案例

吳敏敏

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0145-01

一、教材分析

本節(jié)是高中生物人教版必修1第4章第2節(jié)內(nèi)容。在本章中共3節(jié)內(nèi)容，前一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)膶嵗敝兄饕f明細胞膜是選擇透過性膜，膜為什么具有選擇透過性？這就與膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，膜的結(jié)構(gòu)又是解釋后一節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞健钡幕A。由此可見，本節(jié)內(nèi)容在第4章中起著承上啟下的作用，有助于學生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點。

在本節(jié)的內(nèi)容編排中，首先回顧了科學家對細胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。在此，通過引導學生一步一步地分析科學家的實驗和結(jié)論，使學生切身感受科學的魅力，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，更重要的是讓學生加深對科學過程和方法的理解，使其明白科學發(fā)現(xiàn)的過程是一個長期的過程；真理須通過實踐驗證；科學學說是需要不斷修正、發(fā)展和完善的；科學技術(shù)的進步可以更好地促進科學的發(fā)展。其次，闡述了細胞膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識。在此，學生必須展開想象力，在頭腦中構(gòu)建細胞膜的空間結(jié)構(gòu)，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，繼而為理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞阶鱿轮R的鋪墊。

二、學情分析

雖然，學生對組成細胞的分子、細胞的基本結(jié)構(gòu)，細胞膜是生命系統(tǒng)的邊界等知識已有了解，為本節(jié)知識的學習奠定了基礎。但是，因為我所教的班級是學校中的平行班，大部分學生的學習基礎薄弱，學生學習的欲望不強烈，對生物的學習積極性也一般，所以要想喚醒學生沉睡的欲望，調(diào)動學生的積極性，就只能通過提高課堂中活動的交互性，突出課程的趣味性，加強與生活的聯(lián)系，才能來充分激發(fā)他們的學習興趣。

三、教學目標

1.知識目標

（1）通過分析科學家建立生物膜模型的過程，闡述科學發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。

（2）舉例說明生物膜具有流動性特點。

（3）簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2.情感態(tài)度與價值觀目標

（1）生物膜結(jié)構(gòu)的研究是基于生物膜的功能特點來開展的，此節(jié)需要樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應的辯證唯物主義自然觀。

（2）理解假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，需要有嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⒁ㄟ^實驗進一步驗證，進而來形成正確的科學價值觀。

（3）正確認識實驗技術(shù)手段的進步在促進科學的發(fā)展中的作用。

3.能力目標

（1）通過分析科學家建立生物膜模型的過程，學習做出假設。

（2）發(fā)揮空間想象力，通過制作模型，構(gòu)建細胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

四、教學重點、難點

1.教學重點：流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2.教學難點：探討建立生物膜模型的過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應的觀點。

五、教學過程

（一）溫故知新，導入新課

回顧上節(jié)所學的細胞膜的功能特點，教師引導思考細胞膜的這一特性要求其結(jié)構(gòu)具有什么樣的特點，進而進入今天所學。

（二）構(gòu)建新知，解決問題

PPT呈現(xiàn)資料，讓學生閱讀實驗資料探究，小組討論合作學習

實驗一：1895年E.Overton用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學物質(zhì)對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發(fā)現(xiàn)：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。

問題：（1）你能推測出什么結(jié)論？（2）在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？

實驗二：20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細胞不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)）分解。

問題：（1）你能推測出什么結(jié)論？（2）在此實驗中為什么要選用紅細胞膜來進行分析？

實驗三：1925年，兩位荷蘭科學家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細胞膜脂質(zhì)實驗：將抽提出的脂質(zhì)在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其分子所占的面積相當于所用的紅細胞表面積的2倍。

問題：（1）你能推測出什么結(jié)論？（2）細胞膜中的脂質(zhì)為什么會排列為連續(xù)兩層呢？細胞膜中的磷脂分子會排列成怎樣的兩層呢？用磷脂分子模型排列出來比較哪種情況膜穩(wěn)定性強？

教師補充介紹：磷脂分子結(jié)構(gòu)（由親水的頭部和疏水的尾部來構(gòu)成）

思考：脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成膜的呢？蛋白質(zhì)位于脂雙層的什么位置？

實驗四：1959年，J.D.Robertsen根據(jù)電鏡下觀察到的細胞膜暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)，提出單位膜結(jié)構(gòu)模型。

問題：（1）單位膜結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容是什么？（2）單位膜結(jié)構(gòu)有什么缺陷？（3）有哪些證據(jù)證明細胞膜中的物質(zhì)是不斷運動的呢？ 教師放映變形蟲的變形運動動畫。

實驗五：20世紀60年代，科學家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細胞學說結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)顆粒存在的方式。

實驗六：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠細胞融合實驗。

問題：該實驗表明什么？

實驗七：展示1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型示意圖。

問題：（1）細胞膜的組成成分？（2）細胞膜的基本支架？（3）蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層上如何排布的？（4）細胞膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特點？

（三）手工制作，交流展示

教師提供材料：制作生物膜模型的廢舊物品（電線，泡沫，鐵絲，藥丸的球形蠟殼等），引導同學現(xiàn)場制作生物膜模型，并展示與評價他人作品。

（四）課堂小結(jié)：用概念圖的形式師生共同進行總結(jié)。

（五）布置作業(yè)：教材P69練習，《三維設計》本節(jié)的隨堂基礎鞏固。

六、教學反思

在本節(jié)的教學設計中首先由科學探究史的呈現(xiàn)與環(huán)環(huán)相扣的問題來引導學生探究體驗科學研究的一般過程；其次在教師的引導下讓學生自己總結(jié)出流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容，并且讓學生在學習模型的建構(gòu)中，充分利用自己身邊的材料制作了生物膜模型，使其加深了對相關(guān)知識的理解，同時變廢為寶，進而引導學生探索生活中廢物的利用和教學資源的開發(fā)。

這節(jié)課的內(nèi)容雖然較為抽象不易理解，但在設計時既有資料的探究、小組的討論學習、又有通過多媒體課件的展示、學生模型的制作等多種手段來促進學生動腦、動口、動眼、動手，由此充分激發(fā)了學生的學習興趣，充分落實了新課程標準所倡導的自主、探究、合作學習的教學方式，有效的實現(xiàn)了課程的三維目標，貫徹了新課改的精神。不足之處是在模型的構(gòu)建中需進一步打開學生的思維。