分子與細(xì)胞第3章細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)阮想梅生物膜的流動鑲嵌模型-基于學(xué)生自主模型構(gòu)建的教學(xué)

1、生物膜的流動鑲嵌模型基于學(xué)生自主模型建構(gòu)成都七中嘉祥外國語學(xué)校生物組 阮想梅課標(biāo)解讀1.課標(biāo)要求：建構(gòu)并使用細(xì)胞模型2.課標(biāo)解讀：生物膜的流動鑲嵌模型是細(xì)胞模型中最重要的部分。課標(biāo)要求建構(gòu)模型，此處的建構(gòu)體現(xiàn)了學(xué)生的自主性。然而模型的建構(gòu)并非閉門造車，應(yīng)當(dāng)建立在前任已有的觀察結(jié)果和實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上。本課依據(jù)此，設(shè)計以資料串的形式串聯(lián)科學(xué)家的前期結(jié)果，學(xué)生基于此進行建構(gòu)。二、教材與學(xué)情分析1.教材地位人教版必修1第4章共3節(jié)內(nèi)容，第1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)跨膜運輸?shù)姆绞健钡幕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，

2、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。2.教材材料支撐本節(jié)主要包括兩大部分內(nèi)容：科學(xué)家對細(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)家們的實驗和結(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，加深對科學(xué)過程和方法的理解，明白科學(xué)發(fā)現(xiàn)是長期的過程；科學(xué)家的觀點并不全是真理，還必須通過實踐驗證；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)的進步可以更好地促進科學(xué)的發(fā)展。生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，能較好地解釋人們對細(xì)胞膜

3、功能的認(rèn)識，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鑲嵌模型的基本要點。3.學(xué)情分析高一的學(xué)生具備了一定的知識水平，他們已經(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，為本節(jié)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。高中學(xué)生雖然具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，但還很不完善，對事物的探索具有好奇心，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并對探索科學(xué)的過程與方法及結(jié)論的形成缺乏理性的思考，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)史實驗資料設(shè)計學(xué)生要探究的問題，讓學(xué)生在問題引導(dǎo)下進行基于資料和問題的課堂探究活動。問題的設(shè)

4、計層層深入，按照學(xué)生的思維水平和能力達到一定深度，使學(xué)生順利由感性認(rèn)識向理性認(rèn)識過渡。三、教學(xué)目標(biāo)與重難點1.教學(xué)目標(biāo)（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)律是由簡單到復(fù)雜螺旋式上升的。（生命觀念）（2）簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容。解釋生物膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性（包括膜脂的流動性和膜蛋白的運動性），樹立結(jié)構(gòu)與功能觀。（生命觀念）（3）通過再現(xiàn)流動性趨模型建構(gòu)過程中，學(xué)生與科學(xué)精英的思維對話，完善科學(xué)思維（包括模型建構(gòu)，提出假說，設(shè)計實驗）的品質(zhì)，建構(gòu)流動鑲嵌模型。（科學(xué)思維，科學(xué)探究）（4）正確認(rèn)識STS（科學(xué)-技術(shù)-社會）在當(dāng)今生活中的重要作用，將ST

5、S的教育理念植根于學(xué)生的培養(yǎng)與塑造中。（社會責(zé)任）2.教學(xué)重難點根據(jù)材料支撐，學(xué)生獨立建構(gòu)生物膜的流動鑲嵌模型。（重點、難點）四、教學(xué)策略通過研究教材，對教材提供的素材進行靈活處理，為學(xué)生提供充分有效而有序的資料；以問題的形式啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)；師生共同合作、構(gòu)建模型、設(shè)計實驗、相互評價等活動，培養(yǎng)學(xué)生合作探究自主學(xué)習(xí)的能力，感受科學(xué)家探索的歷程和探索過程的艱辛。教學(xué)器材的應(yīng)用如下：本節(jié)課主要亮點在于模型建構(gòu)，將看不見的磷脂分子和蛋白質(zhì)分子具象化，讓學(xué)生體會科學(xué)家模型建構(gòu)的過程，從而形成科學(xué)思維和科學(xué)探究的品質(zhì)。主要模型工具包括：解剖盤，圓形磁鐵，橡皮泥等（制作的磷脂分子與蛋白質(zhì)的磁性模型可

6、粘在鐵制的解剖盤上，解剖盤豎起展示，可使全班學(xué)生大都看到設(shè)計結(jié)果）五、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計說明導(dǎo)入展示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，啟發(fā)學(xué)生感知模型對生物結(jié)構(gòu)的描述具有概括和形象的特點。從而引入本節(jié)課的主題生物膜的流動鑲嵌模型。緊接著讓學(xué)生自己選擇材料，塑料布、普通布、彈力布作為細(xì)胞膜，并提示結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原則。思考：學(xué)生發(fā)言，談一談選擇彈力布的2點原因：彈力布可以選擇性的透過物質(zhì)。彈力布具有伸縮的性能，滿足細(xì)胞的生長發(fā)育。啟發(fā)學(xué)生，要建立的模型，也必須是建立在結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原則上。膜的成分展示資料：1.歐文頓用500多種物質(zhì)對細(xì)胞的通透性進行上萬次的實驗。細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性

7、是不一樣的：溶于脂質(zhì)的物質(zhì)比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。2.科學(xué)家在實驗中發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(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。分析資料，得出結(jié)論膜的成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。提高學(xué)生資料分析能力，并引出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。磷脂的性質(zhì)與排布展示磷脂的結(jié)構(gòu)，教師講解磷脂的結(jié)構(gòu)特點，并安排小組活動，用手里的磁扣在解剖盤上構(gòu)建各種不同環(huán)境中磷脂的排布方式。構(gòu)建單層磷脂平鋪在水面上的結(jié)構(gòu)，磷脂存在與水中形成球滴的結(jié)構(gòu)。小組代表展示自己擺出的結(jié)構(gòu)，并分享這樣擺的原因，其他同學(xué)給予評。充分運用已有知識進行模型建構(gòu)，并達到升華磷脂結(jié)構(gòu)認(rèn)知的作用。細(xì)胞膜的基本骨架為磷脂雙分子層回到膜

8、結(jié)構(gòu)的主題中，兩種排布方式，哪一種更可能是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)呢。啟發(fā)學(xué)生設(shè)計實驗證明磷脂雙分子層的正確性。并提出問題：為什么選擇紅細(xì)胞為抽提細(xì)胞膜的材料？如果不用紅細(xì)胞，而用口腔上皮細(xì)胞為抽提的實驗材料，那么平鋪在水面上的膜面積與細(xì)胞表面積有怎樣的比例關(guān)系？學(xué)生表達看法，并在教師的啟發(fā)下說出：細(xì)胞內(nèi)外都是水，因此第二種更加合理。學(xué)生設(shè)計實驗，并關(guān)注實驗方法的設(shè)置與實驗材料的選擇。對選擇紅細(xì)胞和口腔上皮細(xì)胞的設(shè)計做出評價。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實驗探究能力和實驗設(shè)計能力，并使學(xué)生認(rèn)同實驗正確選材的重要性。羅伯特森的模型教師介紹羅伯特森在電子顯微鏡下觀測到的結(jié)構(gòu)：電鏡下看到細(xì)胞膜的暗亮暗三層結(jié)構(gòu)。因蛋白質(zhì)電子密

9、度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低，則呈亮帶。學(xué)生自主構(gòu)建出羅伯特森當(dāng)時能夠構(gòu)建的生物膜結(jié)構(gòu)模型，并請一組學(xué)生在黑板上來展示，解釋原因，小組間互相評價。通過材料分析讓學(xué)生的思維高度與科學(xué)家的思維高度相互契合。膜的流動性告訴學(xué)生，當(dāng)時的科學(xué)家對靜態(tài)的生物膜的模型提出了很多質(zhì)疑，那么生物膜到底應(yīng)不應(yīng)該是靜態(tài)的呢？此時讓學(xué)生帶著問題觀看視頻細(xì)胞在體內(nèi)的各種活動，從而引導(dǎo)學(xué)生交流討論：為什么生物膜不能是靜態(tài)的？教師提問，用一個怎樣的實驗才能證明細(xì)胞膜為動態(tài)的呢？請同學(xué)們帶著問題閱讀課本P67上的第二段，嘗試用自己的語言來描述實驗的過程。在證明完成之后，回顧羅伯特森的模型，將靜態(tài)改為流動。觀看視頻，交流從視頻中得到哪些信息。這些信息說明細(xì)胞膜具有哪些特點。學(xué)生閱讀完成之后，播放flash動畫，請同學(xué)自己敘述人-鼠細(xì)胞融合的過程，并請學(xué)生深入分析，該實驗在哪些現(xiàn)象中展現(xiàn)了細(xì)胞膜具有流動性。并舉例說明還有哪些可以說明細(xì)胞膜具有流動性的實例。學(xué)生通過閱讀思考表達應(yīng)用的微探究模式，達成能力的提升。膜蛋白的排布方式教師再次給出新技術(shù)，冰凍蝕刻技術(shù)展現(xiàn)了細(xì)胞膜蛋白的排布方式，并請學(xué)生對其看到的蛋白質(zhì)分布方式進行描述。觀察得出結(jié)論：有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的嵌入磷脂雙分子層內(nèi)部，有的貫穿于磷脂雙分子層中深入理解膜蛋白的三種排布方式。流動鑲嵌模型內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生看書，并完成相關(guān)練習(xí)