第一篇：探究學(xué)習(xí) 激發(fā)興趣 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計(jì)

探究學(xué)習(xí)激發(fā)興趣——《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計(jì)

生物組：劉鴻雁

倡導(dǎo)并實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性和學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，是新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，也是提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的一種重要途徑。通過實(shí)施探究性學(xué)習(xí)，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的求知欲。我對(duì)人教版高中生物《分子與細(xì)胞》(必修1)中《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討和反思。1 教學(xué)設(shè)計(jì) 1.1 導(dǎo)課的設(shè)計(jì)

以結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)為切入點(diǎn)，展示水、葡萄糖、K+通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的不同方式，學(xué)生觀察并說出這三種物質(zhì)采用不同的方式通過細(xì)胞膜，這個(gè)現(xiàn)象跟細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)。再通過設(shè)問：“光學(xué)顯微鏡觀察不到生物膜結(jié)構(gòu)，那么科學(xué)家如何認(rèn)識(shí)到生物膜的結(jié)構(gòu)呢？”增加學(xué)生求知的欲望，直接過渡到探索生物膜結(jié)構(gòu)的歷程。1.2 探究學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)

以時(shí)間為順序，將教材中生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程進(jìn)行整合，分成兩部份：生物膜化學(xué)成分的探究和生物膜結(jié)構(gòu)的探究。在進(jìn)行膜成分探究時(shí)，以教師引導(dǎo)為主，學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容。在清楚歐文頓的實(shí)驗(yàn)后，思考?xì)W文頓為什么會(huì)提出膜是由脂質(zhì)組成的假說。經(jīng)過這部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)科學(xué)家當(dāng)時(shí)對(duì)膜成分的探究歷程已經(jīng)有了清楚的了解，教師再讓學(xué)生自己總結(jié)出科學(xué)探究的一般模式是要經(jīng)過觀察現(xiàn)象、提出問題、提出假說、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論這樣幾個(gè)步驟。整個(gè)探究過程學(xué)習(xí)完之后，有關(guān)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容也就相當(dāng)清楚了，教師再指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。2 教學(xué)反思

2.1 導(dǎo)課的重要性

導(dǎo)課是課堂教材的首要環(huán)節(jié)，要想提高課堂教學(xué)效率，導(dǎo)課的設(shè)計(jì)很重要。在生物課教學(xué)過程中，學(xué)生處于主體地位，因此教師在導(dǎo)入新課時(shí)，要掌握一定的方法創(chuàng)設(shè)合適的情境。

本節(jié)主要探究生物膜的結(jié)構(gòu)模型，在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過細(xì)胞膜主要是由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和少量糖類組成，并且細(xì)胞膜的功能具有選擇透過性。

激發(fā)學(xué)生的探究興趣才可以為探究生物膜的結(jié)構(gòu)作鋪墊，因此我采用以下導(dǎo)課方式：采用動(dòng)畫的方式向?qū)W生展示不同物質(zhì)通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的方式不同。一方面效果非常直觀，另一方面，動(dòng)畫可以引起學(xué)生注意。再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行思考、分析，提出進(jìn)入細(xì)胞方式的不同是由于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)引起的。學(xué)生的思維被調(diào)動(dòng)起來后，就能更快更好的融入到教學(xué)中，以活躍的思維來進(jìn)行本節(jié)的探究活動(dòng)。

2.2 教材資源呈現(xiàn)方式的重要性

對(duì)于教材資源的利用，采用不同的呈現(xiàn)方式，效果差別很大。本節(jié)教材內(nèi)容比較完整，通過探索歷程來了解膜的成分和結(jié)構(gòu)。我作為新教師，對(duì)教材的理解有一定的局限，因此最初的教學(xué)設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，只是依照教材編排順序，對(duì)每個(gè)時(shí)期的科學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解。試圖按時(shí)間順序，按部就班地進(jìn)行生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。但是這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)過于注重探究過程中的具體過程，在課堂上顯得很單調(diào)乏味，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究積極性，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

其實(shí)，在生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程中，許多科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)都是有聯(lián)系的，如歐文頓的實(shí)驗(yàn)、20世紀(jì)初科學(xué)家對(duì)紅細(xì)胞的膜進(jìn)行化學(xué)分析的實(shí)驗(yàn)及荷蘭兩位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，都是為了探究生物膜的化學(xué)成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。如果將這三部份整合起來，看作一個(gè)整體來分析，其中又蘊(yùn)含著科學(xué)探究的一般規(guī)律。

因此將教材資源重新編排，將生物膜的探究歷程劃分為兩部份來學(xué)習(xí)，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，學(xué)生可以提出自己的觀點(diǎn)或見解，師生共同研究學(xué)習(xí)，有利于滿足高中生思維發(fā)展的需要；另一方面，教師及時(shí)的給予引導(dǎo)，教會(huì)學(xué)生怎樣學(xué)習(xí)，怎樣思考，有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

最終，整個(gè)探索歷程在師生的良好互動(dòng)中順利地進(jìn)行，學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)，能力也在不斷提升，對(duì)生物學(xué)的興趣和情感也在不斷加深。

“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)教學(xué)嘗試

生物組：劉鴻雁 教材處理

“生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”共分兩小節(jié)：第一節(jié)是“植物的激素調(diào)節(jié)”，第二節(jié)是“人和高等動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”。高二學(xué)生已在初中，學(xué)習(xí)過人體的主要激素及其生理作用的知識(shí)，他們對(duì)第二小節(jié)的內(nèi)容有一定的了解，而對(duì)于第一小節(jié)的內(nèi)容比較陌生。因此，我講將兩小節(jié)內(nèi)容的教學(xué)順序作了調(diào)整。即先學(xué)習(xí)第二小節(jié)內(nèi)容，再學(xué)習(xí)第一小節(jié)內(nèi)容，這樣更符合學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)入新課更自然。2 教材分析

“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”是“植物的激素調(diào)節(jié)”第一課時(shí)的內(nèi)容，植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程，是本課題教學(xué)的重點(diǎn)。通過本課題的教學(xué)，主要是讓學(xué)生理解科學(xué)家的認(rèn)識(shí)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，體現(xiàn)科學(xué)家的邏輯思維的特點(diǎn)，而不是要記住這段歷史。因此，對(duì)該內(nèi)容的教學(xué)應(yīng)給予高度的重視。同時(shí)要讓學(xué)生知道，生長(zhǎng)素是植物體一定部位合成的并以一定方式輸送到作用部位的微量有機(jī)物-----吲哚乙酸，它的作用具有雙重性。3 教學(xué)過程

3．1 實(shí)物，探究興趣的激發(fā)

課前兩周，指導(dǎo)研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生，利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的恒溫箱等，做植物向性運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀察。啟發(fā)學(xué)生選用透明的容器，沿容器的壁種植綠豆種子做植物向性實(shí)驗(yàn)，透明容器便于觀察。選幾套現(xiàn)象明顯的實(shí)驗(yàn)裝置，在課堂上展示。讓學(xué)生猜測(cè)產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能的原因。大家立刻七嘴八舌的議論開了，充分議論之后，讓學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)。然后，讓參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的學(xué)生介紹實(shí)際的操作過程和設(shè)計(jì)思路。猜對(duì)的同學(xué)欣喜，猜錯(cuò)的同學(xué)豁然開朗。也有不少同學(xué)問道：“我這樣設(shè)計(jì)行不行？” 課堂氣氛比較活躍。此時(shí)，教師指出這就是植物的向性運(yùn)動(dòng)。.3．2 計(jì)算，人文精神的培養(yǎng)

提問：植物為什么能產(chǎn)生向性運(yùn)動(dòng)呢？引出植物的激素調(diào)節(jié)→生長(zhǎng)素的調(diào)節(jié)這一課題。在介紹生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程時(shí)，教師將相關(guān)的作出過重大貢獻(xiàn)科學(xué)家，按時(shí)間順序逐行呈現(xiàn)在大屏幕上：1880達(dá)爾文(英國(guó))→1910鮑森－詹森(丹麥)→1928溫特(荷蘭)→1934郭葛(荷蘭)。對(duì)每位科學(xué)家作簡(jiǎn)要的介紹，然后讓學(xué)生計(jì)算一下，從前到后所經(jīng)歷的時(shí)間：54年。通過簡(jiǎn)單計(jì)算，問學(xué)生有何感想？教師借此契機(jī)教育學(xué)生：一項(xiàng)科學(xué)發(fā)明、科學(xué)發(fā)現(xiàn)有時(shí)需要幾年、幾十年仍至幾代人的艱辛努力，要成就事業(yè)需要有持之以恒的精神、堅(jiān)韌不拔的毅力。3．3 激勵(lì)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅

呈現(xiàn)給學(xué)生一組Flash動(dòng)畫：①大小和形態(tài)相同的兩個(gè)暗室②暗室內(nèi)有兩個(gè)大小和形態(tài)相同的完整胚芽鞘③暗室壁上有大小、形態(tài)和位置相同的兩個(gè)孔。教師演示并簡(jiǎn)要說明：將兩孔一個(gè)打開，另一個(gè)關(guān)閉，給以單側(cè)光照射，請(qǐng)大家預(yù)測(cè)一下可能發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？經(jīng)過小組討論以后，讓學(xué)生發(fā)表自己的見解。學(xué)生甲：“無光的不生長(zhǎng)、有光的生長(zhǎng)。因?yàn)闊o光不能光合作用?！睂W(xué)生乙：“無光的死亡、有光的生長(zhǎng)?！睂W(xué)生丙：“有光的向光生長(zhǎng)、無光的不會(huì)死亡而是直立生長(zhǎng)。因?yàn)榫曼S也是在幾乎無光的條件下培育的，它并沒有死亡?！比缓螅處煵シ艅?dòng)畫。當(dāng)學(xué)生們看到實(shí)際情況與丙生說得一樣時(shí)，大家情不自禁的給以熱烈的掌聲。相信它帶給孩子的不僅是一時(shí)的感動(dòng)，更有可能會(huì)影響他未來的生活建構(gòu)。

第一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)后，多數(shù)學(xué)生還未能建立對(duì)照實(shí)驗(yàn)的概念。呈現(xiàn)給學(xué)生第二組動(dòng)畫：大小相同的兩個(gè)胚芽鞘，一個(gè)尖端套上錫泊，另一個(gè)在尖端稍下套上錫泊，都給以單側(cè)光照射。請(qǐng)學(xué)生預(yù)測(cè)結(jié)果并闡述自己的觀點(diǎn)。然后，播放動(dòng)畫驗(yàn)證學(xué)生的預(yù)測(cè)。讓更多的學(xué)生在同學(xué)和教師那里讀到贊賞。此時(shí)，多數(shù)學(xué)生已經(jīng)悟出：這就是研究問題常用的方法----對(duì)照實(shí)驗(yàn)。提問：對(duì)照實(shí)驗(yàn)通常只能有幾個(gè)變量？如果一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，說明什么問題？然后，讓學(xué)生進(jìn)行“角色扮演”，以小科學(xué)家的身份，給觀察到的現(xiàn)象下結(jié)論并思考下一步要做的工作。由于課堂氣氛熱烈，學(xué)生的思維也異?；钴S。不久就有幾個(gè)小組，想出了下一步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)結(jié)果。雖然與經(jīng)典設(shè)計(jì)有所不同，但其中合乎邏輯的部分，教師都給予了充分的肯定，學(xué)生信心倍增。3．4 閱讀，充分挖掘教材

讓學(xué)生閱讀教材小字部分內(nèi)容。提問：1．如何理解文中的“生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，主要從形態(tài)學(xué)的上端向下端運(yùn)輸，而不能倒轉(zhuǎn)過來運(yùn)輸?！?2．如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論？經(jīng)過小組討論，學(xué)生們對(duì)第二個(gè)問題提出了二種設(shè)想：剪取大小、長(zhǎng)短相同的兩段枝條，在它們的上端分別放置含生長(zhǎng)素的瓊脂，一段時(shí)間后，在枝條的下端：①用化學(xué)分析的方法測(cè)定所得物質(zhì)的分子量。②用酸堿指示劑檢測(cè)有無酸性物質(zhì)。教師提示：生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)的含量是多少？實(shí)際情況下這兩種方法的可行性如何？有沒有更直接、更簡(jiǎn)便的方法？能否從它的作用方面來考慮。經(jīng)過教師點(diǎn)撥，小組再次討論，得出了大家比較認(rèn)可的第三個(gè)方案：在兩枝條的下端分別放空白瓊脂塊a和b，一段時(shí)間后，再將a和b分別放在去尖的胚芽鞘上方，觀察哪一個(gè)會(huì)生長(zhǎng)。教師對(duì)這一方案表示滿意。

根據(jù)吲哚乙酸的結(jié)構(gòu)式小資料，給學(xué)生提出兩個(gè)問題：①要將吲哚乙酸配置成高濃度的溶液你打算用什么溶劑？②吲哚乙酸是高分子有機(jī)物嗎？對(duì)于第一個(gè)問題，學(xué)生們通過觀察分子結(jié)構(gòu)式，很快發(fā)現(xiàn)吲哚乙酸難溶于水，因?yàn)樗闹饕糠质且粋€(gè)吲哚環(huán)。對(duì)于第二個(gè)問題，學(xué)生們通過計(jì)算很快得到它的分子量是175，屬小分子有機(jī)物。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的角度來分析吲哚乙酸。這樣既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)吲哚乙酸的感性認(rèn)識(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生多角度分析問題的能力。4 體會(huì)和感想

4.1 充分挖掘課程資源，更好地“用教材”

“小資料”、“課外讀”和正文中小字部分是選學(xué)內(nèi)容，雖然沒有直接劃入考試范圍，但是，它有利于開闊學(xué)生的視野，啟發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，我們應(yīng)該以它為載體來培養(yǎng)學(xué)生的智能，從而使素質(zhì)教育真正得到落實(shí)。事實(shí)上，現(xiàn)在的高考也體現(xiàn)了素質(zhì)教育的理念，如2001年全國(guó)高考理科綜合第25題，就是關(guān)于生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，將做植物向性運(yùn)動(dòng)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，在課堂上與大家共享，目的是讓師生的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入教學(xué)過程，讓教學(xué)“活”起來；另一方面，可以改變學(xué)生在教學(xué)中的地位，真正從被動(dòng)的知識(shí)接受者，轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的共同建構(gòu)者，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。可見，師生的生活經(jīng)驗(yàn)也是一種寶貴的課程資源。4.2 搭“腳手架”，讓學(xué)生成為知識(shí)的建構(gòu)者

知識(shí)雖然可以通過聽講、閱讀等方式獲得，但是如果是通過學(xué)生自己已有的經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)建構(gòu)生成的，印象是深刻而持久的。而且在獲得知識(shí)的同時(shí)，也獲得了學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)。生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程是人類早已知曉的，但是這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想、推理過程和結(jié)論對(duì)于學(xué)生來說仍是未知的，針對(duì)其中的某些環(huán)節(jié)，或“告訴”或留“空白”，盡可能地把這些知識(shí)，設(shè)計(jì)成學(xué)生課堂上能夠完成的探究型的課題，讓學(xué)生沿著科學(xué)家的探索思路，領(lǐng)悟科學(xué)家的思維過程，讓這些知識(shí)成為學(xué)生再創(chuàng)造和再發(fā)現(xiàn)的過程。探究過程中教師要適時(shí)提示，即搭“腳手架” 讓學(xué)生沿概念框架逐步攀升，從而主動(dòng)地完成知識(shí)的意義建構(gòu)。4.3 媒體，探索研究的工具

胚芽鞘向光性實(shí)驗(yàn)耗時(shí)過多，無法在課堂上完成，實(shí)際生活中的向光性實(shí)例，學(xué)生往往只觀察到結(jié)果而缺乏過程性，充分利用現(xiàn)代媒體教學(xué)手段，將整個(gè)生長(zhǎng)過程制作成Flash動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)過程高度濃縮。通過在課堂上播放，能較好的觀察到生長(zhǎng)的全過程，根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行慢放、定格或回放，便于學(xué)生深入思考，隨時(shí)討論和評(píng)價(jià)?？梢?，媒體不再是教師傳授知識(shí)的手段和方法，而是用來創(chuàng)設(shè)情境，作為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作探索和會(huì)話交流的認(rèn)知工具。

第二篇：“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要 從激發(fā)興趣、閱讀分析、小組合作、動(dòng)手模擬、體驗(yàn)技術(shù)、歸納創(chuàng)新這幾個(gè)方面完成“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)的教學(xué)過程，通過探究讓學(xué)生凝聚到學(xué)習(xí)活動(dòng)中來，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在知識(shí)、能力和情感領(lǐng)域的自主發(fā)展。

關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)成分 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 流動(dòng)鑲嵌模型 小組合作

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

教材分析

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一課是人教版《分子與細(xì)胞》第四章第二節(jié)的內(nèi)容，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”所反映的生物膜對(duì)物質(zhì)的進(jìn)出控制具有選擇性等知識(shí)點(diǎn)有一定的聯(lián)系，并作為第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡幕A(chǔ)。整章內(nèi)容表現(xiàn)為“實(shí)例――結(jié)構(gòu)――功能”的結(jié)構(gòu)體系，本節(jié)內(nèi)容起承上啟下的作用。高中學(xué)生已具備了一定的觀察、認(rèn)知和思維能力，對(duì)事物的本質(zhì)具有探索的欲望，但往往缺乏思考的連續(xù)性和邏輯性。本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)旨在教師的引導(dǎo)下，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí)，使學(xué)生的能力和情感也得到提升。教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo)

① 簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容；

② 舉例說明生物膜具有的流動(dòng)性特點(diǎn)。

2.2 能力目標(biāo)

① 分析科學(xué)家建立生物膜結(jié)構(gòu)模型過程，嘗試提出問題，大膽做出假設(shè)；

② 發(fā)揮空間想象能力，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

① 形成生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辨證觀點(diǎn)；

② 認(rèn)同技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，形成用發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)的觀念。教學(xué)重難點(diǎn)

3.1 教學(xué)重點(diǎn)

① 對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程；

② 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。

3.2 教學(xué)難點(diǎn)

① 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(yīng)的觀點(diǎn)；

② 生物膜的流動(dòng)性特點(diǎn)。教學(xué)過程

4.1 播放動(dòng)畫，導(dǎo)入新課

教師播放變形蟲攝食視頻，展示教材中“問題探討”欄目列出的三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析哪種材料更加類似于變形蟲的細(xì)胞膜。學(xué)生很快回答：彈力布。教師追問原因，引導(dǎo)學(xué)生分析出因?yàn)閺椓Σ季哂袆?dòng)態(tài)的特點(diǎn)。繼續(xù)追問包括細(xì)胞膜在內(nèi)的生物膜的結(jié)構(gòu)到底是怎樣，引出課題。

設(shè)計(jì)意圖：通過動(dòng)畫使學(xué)生的注意力迅速聚焦到課堂，在幾種材料的取舍中，學(xué)生確立了生物膜動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，為課堂教學(xué)的順利開展做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

4.2 閱讀資料，分析結(jié)構(gòu)成分

教師展示資料一：

19世紀(jì)末，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次的研究，發(fā)現(xiàn)脂溶性分子易透過細(xì)胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。20世紀(jì)初，科學(xué)家第一次將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被能溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。

教師提出問題：閱讀資料，你認(rèn)為生物膜的成分是什么？為什么這么認(rèn)為？閱讀后對(duì)于科學(xué)研究的過程有何體會(huì)？

設(shè)計(jì)意圖：資料及問題比較簡(jiǎn)單，學(xué)生閱讀分析可自主解答前兩個(gè)問題，有利于培養(yǎng)高中生自主學(xué)習(xí)、獲取信息的能力。同時(shí)學(xué)生感受到科學(xué)研究的反復(fù)性和艱苦性，體會(huì)到崇高的科研精神，對(duì)其情感、態(tài)度與價(jià)值觀的發(fā)展具有引導(dǎo)作用。

4.3 利用教具，建立結(jié)構(gòu)模型

教師展示資料二：

1925年，荷蘭科學(xué)家E.Gorter和F.Grendel用丙酮分離出哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞膜中的脂質(zhì)，在空氣―水界面上鋪展成單分子層，測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍。

教師提出問題：“膜內(nèi)的磷脂分子鋪成單層后，面積就會(huì)擴(kuò)大兩遍，對(duì)此現(xiàn)象如何解釋”？

學(xué)生在討論后得出膜內(nèi)有兩層磷脂分子的結(jié)論。

教師講解磷脂分子具有親水性頭部和疏水性尾部知識(shí)，要求學(xué)生繪制磷脂分子在“空氣―水”界面分布的模擬簡(jiǎn)圖（圖1）。

小組合作一：動(dòng)手設(shè)計(jì)膜中磷脂分子的排布方式。

在學(xué)生對(duì)于磷脂分子性質(zhì)掌握的基礎(chǔ)之上，分小組討論并利用道具模擬設(shè)計(jì)膜內(nèi)磷脂分子的排布方式。

設(shè)計(jì)意圖：磷脂分子的排布是微觀的，學(xué)生缺乏形象認(rèn)識(shí)。教師若直接展示結(jié)構(gòu)模型，必然失去探究性學(xué)習(xí)的過程，不能獲得較好的教學(xué)效果。通過教師引導(dǎo)學(xué)生逐步進(jìn)入探究的殿堂，學(xué)生小組合作探究到兩層磷脂分子的排布方式，既使學(xué)生感受學(xué)習(xí)的樂趣，又增強(qiáng)小組分工合作的能力。學(xué)生對(duì)本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可能會(huì)遇到瓶頸。首先學(xué)生不一定能準(zhǔn)確的得出“雙層磷脂分子”的結(jié)論，后續(xù)過程將很 難開展，筆者在這種情況下利用學(xué)案的對(duì)折和展開的對(duì)比分析進(jìn)行突破。第二個(gè)瓶頸是學(xué)生可能會(huì)對(duì)磷脂分子的性質(zhì)掌握不透徹或者即使在掌握了磷脂分子親疏水性，在設(shè)計(jì)膜中磷脂分子的排布方式的環(huán)節(jié)中也會(huì)粘貼出“頭部相靠，尾部朝向兩側(cè)”的錯(cuò)誤模型，所以在小組動(dòng)手操作之前教師可以以人紅細(xì)胞為例介紹膜外和膜內(nèi)的液體環(huán)境。

教師引導(dǎo)：我們共同設(shè)計(jì)出細(xì)胞膜中磷脂分子的排布模式圖（圖2）。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)完成了嗎？還缺什么？蛋白質(zhì)又是以什么方式排布在膜中的呢？

教師展示資料三：

1959年羅伯特森在電子顯微鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗三層結(jié)構(gòu)。通過課件中語(yǔ)音介紹電子顯微鏡技術(shù)：“電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質(zhì)電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶。”

教師提出問題：羅伯特森提出生物膜是“蛋白質(zhì)―脂質(zhì)―蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)模型，并且描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。對(duì)此你認(rèn)同嗎？

第三篇：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計(jì)

第二節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型教學(xué)設(shè)計(jì)

李思虎

【教材分析】

人教版必修1第4章共3節(jié)內(nèi)容，第1節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例》，第2節(jié)《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》，第3節(jié)《物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健?。?節(jié)主要說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜，膜為什么具有選擇透過性？這與膜結(jié)構(gòu)有關(guān)，膜結(jié)構(gòu)又是解釋物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞降幕A(chǔ)。這3節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能—結(jié)構(gòu)—功能。由此可見，本節(jié)內(nèi)容在第4章中起著承上啟下的作用，有助于幫助學(xué)生建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

本節(jié)主要包括兩大部分內(nèi)容：

1、科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。利用科學(xué)史教育素材，通過引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)家們的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力，加深對(duì)科學(xué)過程和方法的理解，明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)是長(zhǎng)期的過程；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說并非一成不變，需要不斷修正、發(fā)展和完善；科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系，技術(shù)的進(jìn)步可以更好地促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。

2、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，學(xué)生必須展開想象力，通過制作模型等，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)，理解和掌握生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】

1．知識(shí)與技能

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

②舉例說明生物膜具有流動(dòng)性特點(diǎn)。

③簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

2．過程與方法

①通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程，學(xué)習(xí)做出假設(shè)。

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

3．情感態(tài)度與價(jià)值觀

①生物膜結(jié)構(gòu)的研究是立足于生物膜所具有的功能特點(diǎn)上開展的，樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的辯證唯物主義自然觀。

②正確認(rèn)識(shí)科學(xué)價(jià)值觀，理解假說的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅⑼ㄟ^實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

③正確認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的進(jìn)步在促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展中的作用。

【教學(xué)重點(diǎn)】流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。

【教學(xué)難點(diǎn)】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(yīng)的觀點(diǎn)。

【教學(xué)方法】談話法、探究法 【教具準(zhǔn)備】多媒體課件 【課時(shí)安排】1課時(shí) 【教學(xué)過程】

一、創(chuàng)設(shè)情境，興趣導(dǎo)入

PPT展示細(xì)胞膜詩(shī)一首，引入細(xì)胞膜的功能。是誰(shuí)

隔開了原始海洋的動(dòng)蕩 是誰(shuí)，奏鳴了生命的交響。是誰(shuí)，為我日夜守邊防 是誰(shuí)，為我傳信報(bào)安康。沒有你，我會(huì)是何等模樣！

教師：鳥兒會(huì)飛是因?yàn)橛谐岚?，魚兒會(huì)游是因?yàn)橛辛骶€型的身體和鰭，是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)決定功能，要知道細(xì)胞膜為什么有這些功能就需要了解它的結(jié)構(gòu)。

二、探究細(xì)胞膜的組成成分

呈現(xiàn)科學(xué)史料：1895年，E.Overton選用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易穿過細(xì)胞膜。

探究：依據(jù)E.Overton所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？

學(xué)生分析得出結(jié)論，體驗(yàn)推理過程。（細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成）

引導(dǎo)學(xué)生提出新問題：細(xì)胞膜中的磷脂分子如何排列的呢？

呈現(xiàn)科學(xué)史料：1925年，兩位荷蘭科學(xué)家對(duì)血影的研究，他們用丙酮抽提細(xì)胞膜中的脂類物質(zhì)在水面鋪成單分子層，聚攏后測(cè)得的總面積是紅細(xì)胞表面積的2倍。

設(shè)問1：依據(jù)所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你們能得出什么結(jié)論？

認(rèn)真思考得出結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。

設(shè)問2：磷脂分子如果鋪在水面上應(yīng)該是什么樣的？

探究脂質(zhì)分子的排列方式，討論，板書。

設(shè)問3：磷脂分子是否排列成兩層？如何排布？

探究脂質(zhì)分子排列成兩層的方式，板書。

引導(dǎo)學(xué)生提出新問題。

呈現(xiàn)科學(xué)史料：電鏡下的細(xì)胞膜呈現(xiàn)了暗亮暗三層結(jié)構(gòu)。

設(shè)問1：的代表什么物質(zhì)呢？亮的代表什么物質(zhì)呢？

設(shè)問2：蛋白質(zhì)分子位于磷脂雙分子層的什么位置？

蛋白質(zhì)是怎樣排布在磷脂雙分子層上的呢？（蛋白質(zhì)覆蓋在磷脂分子的兩側(cè)）

講述羅伯特森的“蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)”靜態(tài)模型的特點(diǎn)。

設(shè)問：該結(jié)構(gòu)模型是否與細(xì)胞膜的相關(guān)生理相適應(yīng)？

從現(xiàn)實(shí)生活中尋找證據(jù)，觀看錄像：變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)。

分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)，設(shè)問：“蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)”的靜態(tài)模型是否有缺陷，應(yīng)如何修正？

科學(xué)史料中尋找支持實(shí)驗(yàn)：①1970年，F(xiàn)rye和Edidin的人――鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，整合后的細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。將細(xì)胞放在37度培養(yǎng)40分鐘后，兩種顏色均勻分布在融合后的細(xì)胞膜表面。

引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作構(gòu)建細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型。

三、總結(jié)歸納 教師：那流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？

（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)。

（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。

（3）在細(xì)胞膜的外側(cè)，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流有密切聯(lián)系。

（4）磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運(yùn)動(dòng)的，也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性?！菊n堂小結(jié)】

我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個(gè)在繼承中不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對(duì)科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點(diǎn)學(xué)習(xí)了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)，這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系 【回顧反思】

“對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”這部分內(nèi)容可以聯(lián)系第一章之第二節(jié)，關(guān)于“細(xì)胞學(xué)說的建立過程”，不僅要讓學(xué)生知道生物學(xué)的基本理論知識(shí)，還要讓學(xué)生明白科學(xué)探索是一個(gè)在繼承中不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的過程，其道路是曲折的，更要讓學(xué)生尊重科學(xué)，用發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)，樹立辨證的科學(xué)觀。這樣通過科學(xué)探索史的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自我啟示，加深對(duì)科學(xué)過程和方法的理解。

“流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容”的闡述一定要清晰，有條理，便于對(duì)這部分知識(shí)的理解掌握，同時(shí)也為更好的理解下一節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健碧峁┝酥R(shí)基礎(chǔ)。

第四篇：《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計(jì)

《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)容和地位

1.1 “生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)是人教版《必修1分子與細(xì)胞》第四章《細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出》之第二節(jié)，與第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”所反映的生物膜對(duì)物質(zhì)的進(jìn)出控制具有選擇性等知識(shí)有一定的聯(lián)系，并對(duì)第三節(jié)學(xué)習(xí)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健弊髁酥R(shí)準(zhǔn)備。所以，這節(jié)的內(nèi)容安排很巧妙，對(duì)整個(gè)章節(jié)的知識(shí)起到了承上啟下的作用。

1.2 本節(jié)主要包括了兩大部分內(nèi)容：①.科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。這是一個(gè)很好的科學(xué)史教育素材，通過引導(dǎo)學(xué)生一步一步地分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)的魅力，自然而然地接受流動(dòng)鑲嵌模型的理論，更重要的是讓學(xué)生加深對(duì)科學(xué)過程和方法的理解，明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷修正、發(fā)展和完善；科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系，技術(shù)的進(jìn)步可以更好地促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。②.細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，學(xué)生必須展開想象力，在頭腦中構(gòu)建細(xì)胞膜的空間結(jié)構(gòu)，理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)，這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。

2、學(xué)情分析

2.1 學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞、知道了組成細(xì)胞的分子、掌握了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，尤其是細(xì)胞膜作為最基本生命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識(shí)，為本節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 高中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，分析思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步建立，但還很不完善，對(duì)事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并對(duì)探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考。

3、設(shè)計(jì)思路

3.1 調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

學(xué)生在第2章的學(xué)習(xí)中曾經(jīng)制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時(shí)就遇到過用什么材料做細(xì)胞膜的問題。本節(jié)課可以從這個(gè)問題入手，讓學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度分析，用什么材料做細(xì)胞膜，能更好地體現(xiàn)細(xì)胞膜的功能。關(guān)于這個(gè)問題，學(xué)生已有的知識(shí)是：細(xì)胞膜很薄，是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界；細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過；植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生，細(xì)胞能夠在一定范圍內(nèi)漲大和縮小，說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。教材中“問題探討”欄目列出了三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，其中塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要求，只有彈力布能夠滿足上述三項(xiàng)功能的要求。通過這個(gè)問題的討論，學(xué)生就會(huì)認(rèn)識(shí)到建立細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)來思考。當(dāng)然，細(xì)胞膜不可能是由彈力布構(gòu)成的。細(xì)胞膜到底具有怎樣的結(jié)構(gòu)，才能使它具有上述功能呢？

3.2 本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上主要突出科學(xué)史的教育，科學(xué)史的教學(xué)是在新教材中特別強(qiáng)調(diào)和突出的，在舊教材中涉及不多，要教好不容易。老師備課過程要細(xì)致策劃如何有效地引導(dǎo)學(xué)生分析不同時(shí)期不同科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)及假說，評(píng)價(jià)他們的貢獻(xiàn)；要能通過一連串的環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)學(xué)生思維，要讓學(xué)生感到身臨其境，仿佛自己就是那個(gè)科學(xué)家在思考研究；最后讓學(xué)生從中總結(jié)出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般規(guī)律。

3.3 生物膜結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建是本節(jié)要突破的一個(gè)難點(diǎn)問題。本節(jié)課中，教師自制了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的模型，讓學(xué)生根據(jù)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自己來構(gòu)建磷脂分子的排列方式、蛋白質(zhì)與磷脂的組合方式，這樣讓學(xué)生不但形象、直觀的了解了模型構(gòu)建的過程、也讓他們置身其中、探索奧妙并體驗(yàn)了成功的喜悅。

3.4 細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型這個(gè)難點(diǎn)的講解可通過多媒體課件來突破，有順序和層次地介紹。通過幻燈片放映各個(gè)科學(xué)家研究的圖片、動(dòng)畫，增強(qiáng)了這些內(nèi)容的立體感、豐富了教學(xué)內(nèi)容、使學(xué)生在樂趣中學(xué)、在輕松中學(xué)。[教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

①簡(jiǎn)述生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容 ；

②舉例說明生物膜具有的流動(dòng)性的特點(diǎn) ；

③通過分析科學(xué)家建立生物膜模型的過程闡述科學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律。

2、過程與方法

①分析科學(xué)家建立生物膜結(jié)構(gòu)模型過程，嘗試提出問題，大膽作出假設(shè) ；

②發(fā)揮空間想象能力，構(gòu)建細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)。

3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀

①使學(xué)生樹立生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)辨證觀點(diǎn) ；

②培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懴胂竽芰?；

③認(rèn)識(shí)到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)、樹立辨證的科學(xué)觀。教學(xué)重點(diǎn)

1、科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程。

2、生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)

1、對(duì)科學(xué)探究過程的分析，如何體現(xiàn)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一；

2、生物膜的空間立體結(jié)構(gòu)；

3、生物膜的流動(dòng)性特點(diǎn)。

教具準(zhǔn)備

1、生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的多媒體演示課件

2、自制磷脂分子、蛋白質(zhì)分子模型

教學(xué)流程

設(shè)問引入→“問題探討”→體驗(yàn)“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”→闡述“流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容”

教學(xué)過程

（一）情景創(chuàng)設(shè)

教師：同學(xué)們，在前面我們制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型中，遇到過用什么材料做細(xì)胞膜的問題，現(xiàn)在有三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，你選用哪種材料呢？為什么？

學(xué)生：細(xì)胞膜很薄，是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界。

學(xué)生：細(xì)胞膜是選擇透過性膜，能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出，讓一部分物質(zhì)通過，其他物質(zhì)不能通過。

學(xué)生：植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴我們，細(xì)胞能夠在一定范圍內(nèi)脹大和縮小，說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。

學(xué)生：塑料袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布能夠滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部分物質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要求，只有彈力布能夠滿足前面提到的三項(xiàng)功能的要求。

教師：大家進(jìn)行選擇的依據(jù)是利用了細(xì)胞膜的功能，這體現(xiàn)了什么樣的生物學(xué)思想呢？

學(xué)生：生物體結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的思想。教師：實(shí)際上，彈力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我們還需要對(duì)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)有更深的認(rèn)識(shí)。

（二）師生互動(dòng)

1、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

教師：人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是有一個(gè)過程的，科學(xué)家當(dāng)年正是懷著對(duì)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，開始了對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的孜孜以求地探索，歷經(jīng)了一百多年時(shí)間，走過了一條曲折的道路，直到現(xiàn)在仍有許多科學(xué)家在繼續(xù)深入研究。讓我們一起重溫一下這段歷史，會(huì)讓大家對(duì)科學(xué)過程和本質(zhì)的理解有所啟發(fā)。我想讓大家穿過時(shí)空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是當(dāng)時(shí)的一位科學(xué)家，你會(huì)怎樣去研究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)？（提示學(xué)生，引導(dǎo)他們明白限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，還不能親眼看到生物膜，無法想像它的結(jié)構(gòu)是什么樣的，通過什么辦法進(jìn)行第一步的探究呢？引導(dǎo)學(xué)生看教材后明白當(dāng)時(shí)科學(xué)家是從生理功能入手來探究的，通過實(shí)驗(yàn)觀察，科學(xué)家才有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?，提出膜是由脂質(zhì)組成這一假說，提示學(xué)生作出科學(xué)探究過程中作出假設(shè)后的步驟是什么（通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)），從而進(jìn)入下面的學(xué)習(xí)。

學(xué)生：可以從現(xiàn)象入手，去進(jìn)行推測(cè)。

教師：這就是生物學(xué)研究上常用的一種科學(xué)方法——假說法。這也是我們今天探究生物膜的結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的方法，下面，就讓我們沿著科學(xué)家的足跡，和科學(xué)家一起來研究這個(gè)問題。

問題（1）：探究細(xì)胞膜的組成成分是什么？

展示材料①：歐文頓的實(shí)驗(yàn)及其相關(guān)的圖片

時(shí)間：19世紀(jì)末 1895年

人物：歐文頓（E.Overton）實(shí)驗(yàn)：用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行過上萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。

教師：根據(jù)實(shí)驗(yàn)，你能提出什么假說？

學(xué)生：提出假說：膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。

教師：在得出結(jié)論之后，還有沒有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？

學(xué)生：有必要，通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題。

教師：那為什么一開始不直接對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？

學(xué)生：當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)。

教師：這說明什么問題呢？

學(xué)生：這說明技術(shù)對(duì)科學(xué)研究的重要作用。

教師：直至20世紀(jì)初，科學(xué)家才能第一次將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞中分離出來，化學(xué)分析表明，膜的主要成分的確是磷脂和蛋白質(zhì)。從而以實(shí)驗(yàn)說明了歐文頓的假說是成立的。也就是說假說是在實(shí)驗(yàn)與觀察的基礎(chǔ)上提出來的，同時(shí)又需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來證明。

問題（2）：探究這些物質(zhì)是如何組成膜的？

出示資料②：1917年歐文·朗繆爾將提取的膜質(zhì)鋪展在水盤的水面上，發(fā)現(xiàn)脂在水面上形成一薄層，單脂層親水的頭朝向水面，疏水的尾背離水面。于是他提出：磷脂分子是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，結(jié)構(gòu)既有疏水基團(tuán)（尾部），又有親水基團(tuán)（頭部）。因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面。這樣磷脂分子可以在空氣和水的界面上展開為一層。

教師：大家分組討論，利用手中的磷脂分子模型擺出下面兩種情況下磷脂的分布情況①在空氣-水界面上②完全浸沒在水中

學(xué)生：小組代表上黑板演示

展示材料③：戈特 和格倫德對(duì)血影的研究

時(shí)間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel

實(shí)驗(yàn)：兩位科學(xué)分離純化了紅細(xì)胞，從一定數(shù)量的紅細(xì)胞中抽提脂類，按Langmuir的方法進(jìn)行展層，并比較展層后的脂單層的面積和根據(jù)體積所推算的總面積，發(fā)現(xiàn)提取的脂鋪展后所測(cè)的面積同實(shí)際測(cè)量的紅細(xì)胞的表面積之比為（1.8～2.2）∶1，約為兩倍。

教師：假如你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家，當(dāng)你做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細(xì)胞的兩倍時(shí)，大膽地展開你的想象力，你能做出什么假說？

學(xué)生：細(xì)胞膜中的磷脂是兩層的。

教師：那這兩層磷脂分子在細(xì)胞中又是怎樣排布的呢？再分小組討論、利用你手中的模型擺出來吧。

學(xué)生：分組討論，共可有六種排布方式，并提出細(xì)胞膜應(yīng)兩面都處于水環(huán)境中，所以討論得到正確的排布方式。

問題（3）：那蛋白質(zhì)和磷脂的位置關(guān)系又是如何的呢？

展示材料④：羅伯特森的單位膜模型

時(shí)間：1959年

人物：J.D.Robertson羅伯特森

實(shí)驗(yàn)：用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)，厚約7.5 nm，它由厚約3.5 nm的雙層脂質(zhì)分子和內(nèi)外表面各為厚約2 nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。

提出假說：連續(xù)的脂質(zhì)雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。他提出真核細(xì)胞與原核細(xì)胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于：把生物膜的結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。

單位膜結(jié)構(gòu)模型繼承了前人的有關(guān)結(jié)論，又成功地利用了先進(jìn)的電子顯微鏡的觀察結(jié)果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)很快又被新的技術(shù)手段下的實(shí)驗(yàn)所否定。

問題（4）：有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？

教師放映變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、白細(xì)胞吞噬病原體、細(xì)胞分裂的動(dòng)畫，讓學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)膜不是剛性結(jié)構(gòu)。展示材料⑤：熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)

時(shí)間：1970年

人物：Larry Frye等

實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜種細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。

教師：很好，在繼承前人的結(jié)論基礎(chǔ)上，結(jié)合新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，又有科學(xué)家提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。

好，學(xué)到這里，縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程，我們有些話題想讓大家思考討論。

以討論小組的形式開展課堂討論交流。

（1）生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請(qǐng)說說你的看法。

學(xué)生：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。的確，流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等，迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達(dá)幾十種之多，生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點(diǎn)和特點(diǎn)基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。

（2）縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程，你能談?wù)剬?shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用？

學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如血影的制取和化學(xué)成分的鑒定技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)膜的化學(xué)組成；電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。（3）分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)是如何得到體現(xiàn)的？

學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中，一般來說，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。

（4）分析生物膜模型的建立過程，你受到什么啟示？

學(xué)生：科學(xué)研究是要在實(shí)驗(yàn)和觀察的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地驗(yàn)證假說。

學(xué)生：科學(xué)研究依賴于技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步了，可以得到更多新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勤工作。

學(xué)生：科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程不是一帆風(fēng)順的，往往是在繼承的基礎(chǔ)上不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的。

學(xué)生：科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，需要不斷完善。

教師：那流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？

（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)。

（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。

（3）在細(xì)胞膜的外側(cè)，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流有密切聯(lián)系。

（4）磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運(yùn)動(dòng)的，也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。

［評(píng)價(jià)反饋］

1、精選練習(xí)

（1）變形蟲的任何部位能伸出偽足，人體的某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理活動(dòng)的完成說明細(xì)胞膜具有下列哪一特點(diǎn)

A.選擇透過性 B.一定的流動(dòng)性 C.保護(hù)作用 D.細(xì)胞識(shí)別

（2）1985年 Overton在研究各種未受精卵細(xì)胞的透性時(shí)，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)透過細(xì)胞膜十分困難。這表明組成細(xì)胞膜的主要成分中有___________。

（3）1925年 Corter Grendel用丙酮提取細(xì)胞膜的脂，并將它在空氣—水界面上展開時(shí)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)單層分子的面積相當(dāng)于原來細(xì)胞表面積的兩倍。由此可以認(rèn)為細(xì)胞膜由___________組成。

（4）1970年，科學(xué)家用不同熒光染料標(biāo)記的抗體，分別與鼠和人細(xì)胞膜上的一種抗原相結(jié)合，使它們分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將兩種細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞時(shí)，開始時(shí)一半呈綠色，另一半呈紅色，但在 37 ℃水浴中保溫40 min后，融合細(xì)胞上的兩種顏色的熒光呈現(xiàn)均勻分布。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明___________，其原因是___________。

參考答案：

（1）B（2）脂質(zhì)（3）磷脂雙分子層（4）細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性 構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子（抗原）是可以運(yùn)動(dòng)的課堂小結(jié)

我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個(gè)在繼承中不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對(duì)科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點(diǎn)學(xué)習(xí)了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)，這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。

布置作業(yè)

在引入時(shí)，我們問到大家還能想出什么更好的制作細(xì)胞膜的材料，你們可以調(diào)動(dòng)已有的生活經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合今天所講的生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，利用生活上找得到的廢棄物做一個(gè)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。

第五篇：“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”基于科學(xué)史的教學(xué)設(shè)計(jì)

“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”基于科學(xué)史的教學(xué)設(shè)計(jì) 劉本舉（濮陽(yáng)市第一高級(jí)中學(xué)河南濮陽(yáng) 457000）

摘要：利用生物膜研究的科學(xué)史資料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于資料的課堂 探究性學(xué)習(xí)，注重學(xué)生自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式，達(dá)成知識(shí)、能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維目標(biāo)。關(guān)鍵詞：流動(dòng)鑲嵌模型科學(xué)史教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 1.教材與學(xué)情分析

1.1 教材分析“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)是人教版《必修1—分子與細(xì)胞》第四章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”的第二節(jié)，是前面第3章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”第1節(jié)“細(xì)胞膜—系統(tǒng)的邊界”的一個(gè)延伸與拓展，并且和本章第1節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”有密切聯(lián)系，為第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健钡膶W(xué)習(xí)做了知識(shí)準(zhǔn)備，這三節(jié)內(nèi)容的聯(lián)系主線是：功能（實(shí)例）——結(jié)構(gòu)——功能（原理）。所以，本節(jié)在第四章中起著承上啟下的作用。本節(jié)課的主要內(nèi)容有：①科學(xué)家探索細(xì)胞膜化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)的科學(xué)史；②生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型。前者是適合學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的較好素材。把科學(xué)家探索細(xì)胞膜的有關(guān)實(shí)驗(yàn)整理并轉(zhuǎn)化為適合學(xué)生課堂探究的小課題，讓學(xué)生親歷探究過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的魅力，同時(shí)加強(qiáng)了科學(xué)方法教育，并且初步學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。在評(píng)價(jià)模型時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維能力，并體驗(yàn)了科學(xué)結(jié)論的可修正性與發(fā)展性。經(jīng)歷了主體性探究活動(dòng)后，對(duì)流動(dòng)鑲嵌模型的接受是水到渠成的，這樣既避免了傳統(tǒng)教學(xué)方法導(dǎo)致的死記硬背現(xiàn)象，又能使學(xué)生在思維與推理能力上得到發(fā)展。并且學(xué)生能夠在大量的感知、表象、與再造想象的基礎(chǔ)上借助自己的分析與探究實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)鑲嵌模型的間接理解。

1.2 學(xué)情分析高中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，但是對(duì)問題探索的動(dòng)力主要來自對(duì)相關(guān)問題的好奇與有趣水平，目的性不十分明確，所以教師的思維導(dǎo)向就顯得十分重要。本節(jié)課利用科學(xué)史實(shí)驗(yàn)資料，設(shè)計(jì)學(xué)生要探究的問題，讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下進(jìn)行基于資料和問題的課堂探究活動(dòng)，問題的設(shè)計(jì)層層深入，按照學(xué)生的思維水平和能力達(dá)到一定深度，使學(xué)生順利由感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)過度。2．設(shè)計(jì)思路與探究性學(xué)習(xí)的程序

本節(jié)課蘊(yùn)含有豐富的科學(xué)史教育素材?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出

要注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)，所以，本教學(xué)設(shè)計(jì)充分利用科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)以及所提出的假說，有效引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，在這個(gè)過程中轉(zhuǎn)變學(xué)生的接受學(xué)習(xí)方式，讓他們充分進(jìn)行自主、合作、探究性學(xué)習(xí)，在問題引導(dǎo)下積極思維，在合作討論中有效學(xué)習(xí)，在評(píng)價(jià)中感受探索的樂趣，在整個(gè)探究性學(xué)習(xí)中升華知識(shí)。制作多媒體課件，以便于展示相關(guān)資料和圖片，提高課堂教學(xué)效率，使直觀性增強(qiáng)，學(xué)生更易于接受。探究學(xué)習(xí)流程如下： 3.教學(xué)過程 3.1 引出課題

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了生命系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)，同學(xué)們想一想：①最小的生命系統(tǒng)是什么？②最小生命系統(tǒng)的邊界是什么？③細(xì)胞膜有哪些功能？④如果讓你制作一個(gè)真核細(xì)胞模型，制作細(xì)胞膜的材料有：塑料袋、普通布和彈力布，根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)分析，用哪種材料做細(xì)胞膜，更適于體現(xiàn)細(xì)胞膜的特點(diǎn)？為什么？以上問題依次提出，把學(xué)生的思維引向思考細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如何。在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上繼續(xù)提問：彈力布有彈性，那它能完全具備生物膜的特點(diǎn)嗎？ 顯然彈力布不具有生物膜的選擇透過功能，那么生物膜含有哪些物質(zhì)？究竟具有怎樣的結(jié)構(gòu)？科學(xué)家也是帶著這些問題，對(duì)生物膜進(jìn)行了100多年的探索。今天就讓我們沿著科學(xué)家的足跡，體驗(yàn)整個(gè)探索歷程。

此時(shí)給學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)：①學(xué)會(huì)如何分析實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)分析與推理；②初步學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；③學(xué)習(xí)如何客觀評(píng)價(jià)科學(xué)學(xué)說，體驗(yàn)科學(xué)研究與發(fā)現(xiàn)的特征。3.2 基于科學(xué)史資料的學(xué)生課堂探究活動(dòng) 下述資料全部用多媒體課件呈現(xiàn)。

資料一：歐文頓（E.Overton）的物質(zhì)通透性實(shí)驗(yàn)（1895年）

用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬(wàn)次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。

提出問題：①根據(jù)你所學(xué)習(xí)的有關(guān)知識(shí)，你能得出什么結(jié)論？②生物膜是由脂質(zhì)組成的，這個(gè)結(jié)論的依據(jù)是對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是對(duì)膜成分的提取和鑒定？③在推理分析得到結(jié)論之后還有必要對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？④為什么一開始不對(duì)生物膜直接進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？

學(xué)生按照學(xué)習(xí)小組進(jìn)行交流、討論，小組代表回答，其他小組進(jìn)行補(bǔ)充、評(píng)價(jià)與修正，教師總結(jié)。在這個(gè)過程中，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)推理，得出結(jié)論。不僅如此，從科學(xué)方法入手，還使學(xué)生學(xué)習(xí)了科學(xué)假設(shè)的提出，并認(rèn)同假設(shè)必須有實(shí)驗(yàn)支持，假設(shè)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證才能成為科學(xué)理論。最后告訴學(xué)生，后來的科學(xué)研究表明，細(xì)胞膜的確含有大量脂質(zhì)，其中主要是磷脂分子。

資料二：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel的紅細(xì)胞膜實(shí)驗(yàn)（1925年）

兩位科學(xué)分離純化了紅細(xì)胞膜，從一定數(shù)量的紅細(xì)胞膜中抽提脂類，在水面上進(jìn)行展層，并比較展層后的脂單層面積和根據(jù)體積所推算紅細(xì)胞的總面積，發(fā)現(xiàn)提取的脂分子鋪展后所測(cè)面積同實(shí)際測(cè)量的紅細(xì)胞的總表面積之比為（1.8～2.2）∶1，約為兩倍。提出問題：假如讓你幫助當(dāng)時(shí)的科學(xué)家分析，大膽地展開你的想象力，你能提出什么假說？ 這個(gè)問題能有效訓(xùn)練科學(xué)推理能力和創(chuàng)新思維能力?？梢宰寣W(xué)生討論2分鐘，通過討論與交流，可以想到細(xì)胞膜中可能是雙層脂質(zhì)分子，順利提出假說。

資料三：朗姆瓦（Langmuir）的磷脂分子實(shí)驗(yàn)（1917年，在Gorter和Grendel之前）

將磷脂溶于苯和水中，當(dāng)苯揮發(fā)完以后，磷脂分子分布散亂，經(jīng)過推擠，磷脂分子排列成了單層，而且磷脂分子的一端都浸入水中，另一端浮于水面。為什么會(huì)出現(xiàn)這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？ 由于學(xué)生對(duì)磷脂分子一無所知，這個(gè)問題應(yīng)該用講授法進(jìn)行教學(xué)。通過多媒體課件展示磷脂分子的結(jié)構(gòu)圖，講解磷脂分子的結(jié)構(gòu)與特性：一個(gè)磷脂分子由頭部和尾部組成，頭部由一分子膽堿、一分子磷酸和一分子甘油組成，尾部由兩個(gè)脂肪酸分子構(gòu)成。頭部由極性分子組成，所以是親水的，尾部是非極性分子，所以是疏水的。所以磷脂分子在水的表面排布時(shí)，親水端浸入水中，疏水端浮于水面（學(xué)生對(duì)分子的極性及相似相容原理不理解，教師可以舉例略作解釋）。該問題的解決主要是為學(xué)生探究細(xì)胞膜內(nèi)磷脂分子的排布方式做好準(zhǔn)備。

學(xué)生了解磷脂分子的結(jié)構(gòu)與特性后，教師可以提出新問題，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究。我們已經(jīng)知道了細(xì)胞中有2層磷脂分子，也知道了磷脂分子的結(jié)構(gòu)與特性，這兩層磷脂分子在細(xì)胞膜中是怎樣排布的呢？有多少種可能的排布方式？請(qǐng)?jiān)诩埳袭嫵瞿阏J(rèn)為所有可能的排布方式。建議教師讓三位學(xué)生到黑板上去畫，其余學(xué)生在紙上畫，以便于檢查和評(píng)價(jià)學(xué)生的結(jié)果。一般情況下，學(xué)生可以畫出下列四種可能的排布方式：

提出問題：同學(xué)們，根據(jù)你們已有的知識(shí)推理，磷脂雙分子層最可能是其中的哪種排布方式呢？說說你的理由。

給學(xué)生留出充分的討論探究的時(shí)間，然后小組代表回答，其余小組補(bǔ)充、評(píng)價(jià)、修正，最后教師總結(jié)并對(duì)學(xué)生的探究結(jié)果給予肯定。（根據(jù)學(xué)生的討論或回答情況，可以適當(dāng)提示：細(xì)胞膜的內(nèi)、外兩側(cè)是怎樣的環(huán)境？磷脂分子在兩側(cè)都是水溶液的環(huán)境中應(yīng)該以怎樣的狀態(tài)存在呢？）在這個(gè)探究活動(dòng)中，學(xué)生利用已有的知識(shí)進(jìn)行科學(xué)推理與分析，細(xì)胞內(nèi)外都是水溶液，磷脂分子頭部親水而尾部疏水，所以雙層磷脂分子的頭部朝向細(xì)胞膜的兩側(cè)，尾部均朝向膜中間，即尾對(duì)尾。這種理解屬于深層次理解，達(dá)到了知其然更知其所以然。

資料四：2O世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。提出問題：從該實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論? 學(xué)生對(duì)蛋白酶的專一性還不是很了解，可以通過下列問題提示：①初中生物課上我們學(xué)習(xí)了食物的消化，食物中的蛋白質(zhì)是在哪里開始化學(xué)性消化的？為什么？②胃蛋白酶可以消化淀粉和脂肪嗎？為什么？

通過上述問題，學(xué)生會(huì)很順利地推理出“細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)”這一結(jié)論。此時(shí)新問題順勢(shì)而出：我們已經(jīng)知道了細(xì)胞膜中的磷脂雙分子層的排布方式，蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜中是如何分布的？和磷脂雙分子層位置關(guān)系如何？

資料五：羅伯特森（J.D.Robertsen）的電鏡實(shí)驗(yàn)（1959年）

用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)。厚約7.5 nm，由厚約3.5 nm的較亮層，以及內(nèi)外表面各為厚約2 nm的較暗層構(gòu)成。

提出問題：你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么問題？（可以提示學(xué)生，當(dāng)時(shí)羅伯特森用鋨酸處理了實(shí)驗(yàn)材料，蛋白質(zhì)經(jīng)鋨酸作用后形成高電子密度的鋨黑，在電鏡下可見。）

這個(gè)問題學(xué)生很容易能回答出來。然后告訴學(xué)生，羅伯特森于1959年提出了單位膜模型：連續(xù)的脂質(zhì)雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。

介紹單位膜模型后，告訴學(xué)生單位膜模型有其不足之處。1972年，桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）利用免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，蛋白質(zhì)分子不僅在膜的兩側(cè)，中間也有。這就推翻了羅伯特森認(rèn)為的蛋白質(zhì)只在膜的兩側(cè)的觀點(diǎn)。提出問題：根據(jù)以前所學(xué)知識(shí)，你能找出單位膜模型還有什么不足之處嗎？說一說你的理由。讓學(xué)生利用已有的知識(shí)評(píng)價(jià)單位膜模型，有利于學(xué)生批判性思維能力的提高，并且能很好地讓學(xué)生認(rèn)同科學(xué)理論的可修正性，對(duì)于情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)的達(dá)成起到很好的作用。但是這個(gè)問題有一定難度，教師可以提示學(xué)生：關(guān)于第二點(diǎn)不足，我們?cè)倏匆豢磫挝荒つＰ偷幕緝?nèi)容，其中提到“蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合”，這樣羅伯特森就把蛋白質(zhì)和磷脂看作了靜止的結(jié)構(gòu)，同學(xué)們想一想，你們認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？能不能根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)找到反駁的證據(jù)？

學(xué)生可以找到有關(guān)證據(jù)，如變形蟲的運(yùn)動(dòng)，白細(xì)胞的吞噬作用等，此時(shí)，教師可以通過多媒體展示變形蟲的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，告訴學(xué)生兩個(gè)物種的細(xì)胞可以在促融劑的作用下融合為一個(gè)，這就充分說明了細(xì)胞膜不是靜止的。關(guān)于細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，既讓學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜的流動(dòng)性有了感性認(rèn)識(shí)，又為后面引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)埋下了伏筆。

提出問題：20世紀(jì)60年代，就有人對(duì)單位膜的靜態(tài)觀點(diǎn)提出異議。后來，科學(xué)家的繼續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜不是靜止的，而是具有一定的流動(dòng)性，如果讓你們?cè)O(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方法，去研究這個(gè)問題，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)該如何進(jìn)行？

由于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較陌生，所以采用問題引導(dǎo)式進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生一步步走向成功，體驗(yàn)成功的樂趣。①膜的流動(dòng)性，從微觀上是如何體現(xiàn)的？②觀察到什么現(xiàn)象才能說明細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子是運(yùn)動(dòng)的？③不做任何處理的細(xì)胞，其膜蛋白分子的運(yùn)動(dòng)直接在顯微鏡下觀察可以嗎？④染色時(shí)要注意什么問題？染料應(yīng)該有什么特點(diǎn)？⑤應(yīng)該怎樣對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色？⑥細(xì)胞那么小？可能一半染一種顏色，另一半染其他顏色嗎？怎樣能得到兩個(gè)半球不一樣顏色的細(xì)胞？ 以上問題，采用臺(tái)階遞進(jìn)式提出，引導(dǎo)學(xué)生步步深入，在這個(gè)過程中學(xué)生思維能力和實(shí)驗(yàn)探究能力的提高是必然的。然后出示資料六，告訴學(xué)生，科學(xué)家和我們想的是一樣的。讓學(xué)生體驗(yàn)成功的快樂。

資料六：Larry Frye等的人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)（1970年）利用免疫熒光染色技術(shù)，將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光抗體染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，37℃條件下培養(yǎng)40分鐘，發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。1℃條件下培養(yǎng)40分鐘，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的兩極顏色未改變，只是在融合的部位有部分顏色混合。

提出問題：該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么問題？

學(xué)生通過思考很容易得出結(jié)論：細(xì)胞膜不是靜止的。而是具有一定的流動(dòng)性，并且流動(dòng)性的強(qiáng)弱和溫度有關(guān)。

此時(shí)，很自然地告訴學(xué)生，1972年，桑格和尼克森通過觀察和實(shí)驗(yàn)，并在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了生物膜分子模型，即流動(dòng)鑲嵌模型，并被人們所接受。經(jīng)歷了前面的探究過程，學(xué)生接受流動(dòng)鑲嵌模型是水到渠成的。流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容：①磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)； ②蛋白質(zhì)分子鑲嵌、貫穿或覆蓋在磷脂雙分子層上； ③在細(xì)胞膜的外側(cè)，有糖蛋白構(gòu)成的糖被；④磷脂分子和大多數(shù)的蛋白質(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的，體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。

提出問題：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請(qǐng)說說你的看法。以小組討論的形式進(jìn)行課堂活動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)流動(dòng)鑲嵌模型進(jìn)行客觀地評(píng)價(jià)。有利于學(xué)生批判性思維能力的發(fā)展，并且促進(jìn)學(xué)生認(rèn)同科學(xué)結(jié)論的可修正性與發(fā)展性，順利達(dá)成情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)。通過這個(gè)過程，學(xué)生普遍認(rèn)識(shí)到生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不是完美無缺的，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，流動(dòng)鑲嵌模型將會(huì)得到進(jìn)一步的完善。

根據(jù)學(xué)生的情況，教師還可以介紹Wallach于1975年提出的晶格鑲嵌模型以及Jain和White于1977年提出的板塊鑲嵌模型，其目的是讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到科學(xué)理論的發(fā)展性，從情感態(tài)度與價(jià)值觀方面更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。再提出問題：縱觀整個(gè)生物膜模型的研究過程，從科學(xué)研究的角度看，你受到了哪些啟示？ 這個(gè)問題仍采取小組討論—代表回答—教師評(píng)價(jià)與總結(jié)的方式，問題的探討有助于學(xué)生感悟科學(xué)研究的過程與特點(diǎn)，對(duì)于科學(xué)研究的繼承性、合作性、修正性與發(fā)展性有更深刻的認(rèn)識(shí)。3.3 布置作業(yè)

利用生活廢棄物制作一個(gè)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。

該作業(yè)的完成有助于學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型，并且有助于學(xué)生的興趣發(fā)展。主要參考文獻(xiàn)：

1.劉本舉．例析科學(xué)史的教育功能與教學(xué)實(shí)踐．生物學(xué)教學(xué)，2006，2

2.劉本舉．資料型探究活動(dòng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用和體會(huì)．生物學(xué)教學(xué)，2004，11 英文題目：Teaching designing according to science history about “fluid mosaic model” Key word: fluid mosaic model

science history

Teaching designing 作者： Liu benju 歡迎閱讀本文檔！