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2019-2020年人教版高一生物必修1教學(xué)設(shè)計4-2生物膜的流動鑲嵌模型 一．教材分析 該節(jié)內(nèi)容位于人教版生物必修1教材的第4章第2節(jié)。這節(jié)內(nèi)容是以科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程為主線，介紹生物膜的結(jié)構(gòu)。體現(xiàn)了新課改，以科學(xué)史教會學(xué)生探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過科學(xué)史引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物膜結(jié)構(gòu)模型，為下一節(jié)學(xué)習(xí)跨膜運輸?shù)姆绞酱蛳禄A(chǔ)。 二．學(xué)情分析 學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了生物膜的功能，和物質(zhì)進出細胞的實例，對生物膜有一定認知。在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)的過程中學(xué)生已有了構(gòu)建模型的經(jīng)驗。 三．設(shè)計思路 通過對科學(xué)家們實驗現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學(xué)生提出假設(shè)的能力。認知科學(xué)探究的方法：提出假說法。并將其相關(guān)流程內(nèi)化，為學(xué)生在實踐中運用提出假說法打下基礎(chǔ)。 根據(jù)科學(xué)家們實驗現(xiàn)象和結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生一步一步構(gòu)建生物膜的結(jié)構(gòu)模型，從而深化學(xué)生對生物膜流動鑲嵌模型的理解。 四．教學(xué)目標(biāo) 1．知識目標(biāo)： (1) 學(xué)生能說出生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 (2) 學(xué)生能復(fù)述科學(xué)家探索生物膜結(jié)構(gòu)的科學(xué)史 2．能力目標(biāo)： (1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象，通過觀察、討論、推測提出假說的能力。 (2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識構(gòu)建模型的能力。 3．情感價值觀目標(biāo)： (1) 培養(yǎng)嚴謹?shù)耐评砗痛竽懴胂竽芰? (2) 認識到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用。 (3) 體驗科學(xué)研究的方法，科學(xué)研究中傳承、發(fā)展及艱辛的歷程 五．教學(xué)重點和難點 1．教學(xué)重點 (1) 根據(jù)實驗現(xiàn)象，通過觀察、討論、推測提出假說。 (2) 根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識構(gòu)建模型。 (3) 生物膜的流動鑲嵌模型學(xué)說的基本內(nèi)容 2．教學(xué)難點：探討建立生物膜模型的過程 六．教學(xué)用具 磷脂模型、蛋白質(zhì)模型、白磁盤、ppt課件、學(xué)案 七．教學(xué)過程 教學(xué)流程 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計目的 引入 1．30秒視頻：示細胞膜的功能 2．與細胞膜具有相同功能的結(jié)構(gòu)還有 出示生物膜的聯(lián)系圖 3．結(jié)構(gòu)決定功能，生物膜具有什么樣的結(jié)構(gòu)，使它能具有：系統(tǒng)邊界、選擇性控制物質(zhì)的運輸和信息交流的功能呢？ 從視頻中提取信息，回憶細胞膜的功能。 從已有的知識激發(fā)學(xué)生對未知的好奇，并能幫助學(xué)生更好的構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。 一．發(fā)現(xiàn)歷程 (一)生物膜成分的探究 生物膜的結(jié)構(gòu)是科學(xué)家們經(jīng)歷了很多實驗后發(fā)現(xiàn)的。 1．探究一：歐文頓用500多種物質(zhì)對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)更容易通過細胞膜。 2．討論：（1）最初認識到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？ （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？3．20世紀初，科學(xué)家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來?；瘜W(xué)分析表明，膜的主要成分是：脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 根據(jù)歐文頓實驗現(xiàn)象提出假設(shè)：細胞膜含有脂質(zhì)。并寫在學(xué)案上 討論后得出結(jié)論。 培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象提出假設(shè)的能力。 使學(xué)生明確，提出假設(shè)后應(yīng)進行驗證。 (二) 生物膜結(jié)構(gòu)的探究 1．構(gòu)建細胞膜的脂質(zhì)主要是磷脂。磷脂“頭”部是親水的，“尾”部是疏水的。 模型構(gòu)建1：當(dāng)磷脂分子放于空氣與水的界面后，會怎么排列？ 模型構(gòu)建2：用玻棒將磷脂分子攪動后，使其浸沒到水中，磷脂分子又將怎樣排列呢？ 找出模型構(gòu)建不同的組。引發(fā)學(xué)生爭議，磷脂分子在水中是怎樣排列的。無結(jié)果，則需要更多的證據(jù)，引出下一個科學(xué)實驗。 2．探究二：1925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從人體的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。 模型構(gòu)建3：根據(jù)你們的假設(shè)和細胞膜所處的環(huán)境，構(gòu)建細胞膜中磷脂分子的排列模型。 過渡：膜的主要成分除了脂質(zhì)還有蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)與磷脂又是怎樣排列的？ 3．探究三：1959年羅伯特森在電鏡下觀察到細胞膜具有“暗—亮—暗”結(jié)構(gòu) 密度大的物質(zhì)呈暗帶，密度小的物質(zhì)相對較明。而蛋白質(zhì)密度大，磷脂密度小。 模型構(gòu)建4：根據(jù)電鏡下觀察到的“暗—亮—暗”構(gòu)建細胞膜的結(jié)構(gòu) 羅伯特森建的模型也是“蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)。羅伯特森認為這一結(jié)構(gòu)是靜止不動的。 出圖引導(dǎo)學(xué)生回憶細胞的生命活動中分泌蛋白的排出過程，細胞膜是運動的。 4．探究四：小鼠細胞與人細胞的融合實驗 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注細胞融合過程，膜發(fā)生的變化，說明了什么？ 所以細胞膜具有流動性 模型構(gòu)建1 學(xué)生討論后，在黑板上用模型擺放出磷脂分子放于空氣與水的界面后的排列方式，構(gòu)建模型。并介紹構(gòu)建模型的思路：磷脂分子頭部親水與水面接觸；尾部疏水，伸展在空中 模型構(gòu)建2 學(xué)生討論后，分組用模型擺放出磷脂分子浸沒到水中的排列方式。并介紹構(gòu)建模型的思路： 組1展示：磷脂分子頭朝外，尾 朝內(nèi)，因為磷脂分子團外面是水。 另一組展示： 磷脂分子頭朝內(nèi)，尾 朝外，因為磷脂分子團里面是水。 提出假設(shè)：細胞膜中的磷脂是雙層的。并寫在學(xué)案上 模型構(gòu)建3 學(xué)生分組用磷脂分子模型擺放細胞膜中磷脂分子的排列結(jié)構(gòu)。并請一學(xué)生代表到黑板上構(gòu)建模型，并介紹思路： 細胞膜內(nèi)外側(cè)都是水環(huán)境，所以兩層的磷脂分子是頭朝外，尾朝內(nèi)。 模型構(gòu)建4： 學(xué)生分組用模型擺放蛋白質(zhì)與磷脂的排列的。以組為單位，展示其構(gòu)建的細胞膜的模型。并介紹思路： 蛋白質(zhì)密度大位于外磷脂分子的兩側(cè)，磷脂分子密度小位于中間。 學(xué)生看書后上講臺分享實驗過程后提出的假說。并寫在學(xué)案上 蛋白質(zhì)分子是運動的。 得出磷脂分子也是運動的。 引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)資料構(gòu)逐步構(gòu)建和完善模型。 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同，思考不同的原因。當(dāng)無結(jié)論時因?qū)ふ腋嗟淖C據(jù)。 讓學(xué)生自己探索出磷脂分子的排列能更好的理解和記憶。 用學(xué)過的知識引發(fā)學(xué)生對羅伯特森靜止不動的細胞模型的質(zhì)疑。 二．流動鑲嵌模型 在此基礎(chǔ)上，1972年桑格和尼克森提出了流動鑲嵌模型 “同學(xué)們請閱讀書上68頁，流動鑲嵌模型主要內(nèi)容是？” 指著黑板上的模型問：“在羅伯特森的模型中蛋白質(zhì)的位置屬于鑲、嵌入還是貫穿？” “那嵌入的蛋白質(zhì)該怎樣放？” “那貫穿的蛋白質(zhì)該怎樣放？ 圖示流動鑲嵌模型 “同學(xué)們，我們黑板上的模型和這張圖相比還有什么不同？” “模型中缺少的結(jié)構(gòu)，是什么？有什么功能？請閱讀書上相關(guān)內(nèi)容后回答” “我這有兩個糖的支鏈模型，請同學(xué)幫我放到黑板上的模型中，并說出為什么這樣放？” 這也再次證明了結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。 請同學(xué)們在學(xué)案上畫出生物膜的流動鑲嵌模型 學(xué)生看書后找出流動鑲嵌模型的重點 1． 磷脂雙分子是基本支架 2． 蛋白質(zhì)是鑲、嵌入、貫穿在磷脂分子中的 分析后得出是鑲 學(xué)生上臺在黑板上的模型中安放嵌入和貫穿的蛋白質(zhì) 比較后得出缺少的結(jié)構(gòu)。 看書后得出這一結(jié)構(gòu)是糖蛋白，與識別有關(guān) 將糖的支鏈模型，放到黑板上的模型中 說出糖蛋白只位于細胞膜的一側(cè)（外側(cè)），因為其與識別有關(guān)。 學(xué)案上畫出生物膜的流動鑲嵌模型 培養(yǎng)學(xué)生從書本中提取信息的能力 引導(dǎo)學(xué)生逐步建立、完善流動鑲嵌模型 動學(xué)畫能讓學(xué)生進一步加深對流動鑲嵌模型的理解 三．總結(jié)科學(xué)探究方法“提出假說” “請同學(xué)們回顧生物膜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷程，這里面蘊涵了什么樣的科學(xué)探究方法” “看書后，請總結(jié)這種方法的核心內(nèi)容?！? 回顧生物膜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷程，總結(jié)得出“提出假說”法。 “提出假說”法的核心內(nèi)容為：觀察實驗現(xiàn)象——提出假說——驗證 讓學(xué)生總結(jié)“提出假說”法，能讓學(xué)生的認知更深刻。 板書： 生物膜的結(jié)構(gòu)——流動鑲嵌模型 一． 發(fā)現(xiàn)歷程 1．化學(xué)成分：脂質(zhì)和蛋白質(zhì) 糖蛋白 蛋白質(zhì) 磷脂 雙分子層 2．膜結(jié)構(gòu)