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2019-2020年高中生物 “細(xì)胞膜和細(xì)胞壁”教學(xué)設(shè)計(jì) 浙教版必修1 一、教學(xué)理念 本節(jié)課在建構(gòu)主義理論下進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)。建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)不是由教師把知識簡單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程。學(xué)生是主動地建構(gòu)知識的意義，這種建構(gòu)是無法由他人來代替的；學(xué)習(xí)不是被動接收信息刺激，而是主動地建構(gòu)意義。外部信息本身沒有什么意義，意義是學(xué)習(xí)者通過新舊知識經(jīng)驗(yàn)間的反復(fù)的、雙向的相互作用過程而建構(gòu)成的；學(xué)習(xí)意義的獲得，是每個學(xué)習(xí)者以自己原有的知識經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對新信息重新認(rèn)識和編碼，建構(gòu)自己的理解；同化和順應(yīng)，是學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的兩種途徑或方式。同化是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的量變，而順應(yīng)則是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的質(zhì)變。同化－順應(yīng)－同化－順應(yīng)……循環(huán)往復(fù)，相互交替，人的認(rèn)知水平的發(fā)展，就是這樣的一個過程。學(xué)習(xí)過程不是簡單的信息輸入、存儲和提取，是新舊知識經(jīng)驗(yàn)之間的雙向的相互作用過程，也就是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境之間互動的過程。 建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)者要想完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，即達(dá)到對該知識所反映事物的性質(zhì)、規(guī)律以及該事物與其它事物之間聯(lián)系的深刻理解，最好的辦法是讓學(xué)習(xí)者去感受、去體驗(yàn)，而不是僅僅聆聽教師的介紹和講解。所以在導(dǎo)入時本人采取了實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，讓學(xué)生真真切切觀察到玉米籽粒的著色情況，真真切切的感受到細(xì)胞膜的選擇透過性。本節(jié)課以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主線貫穿始末，由實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入→科學(xué)史教學(xué)，環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生也像科學(xué)家一樣親身經(jīng)歷細(xì)胞膜的模型構(gòu)建過程，體驗(yàn)了學(xué)家探究之路。教學(xué)設(shè)計(jì)在突出學(xué)科特點(diǎn)的同時滲透了“結(jié)構(gòu)決定功能”“結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一”的辯證唯物主義觀點(diǎn)。這樣不僅強(qiáng)化知識結(jié)論的形成過程，完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，使學(xué)生能感受到形成知識的樂趣，更有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和能力，同時也符合高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)提出了“提高生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)自主、探究和合作性學(xué)習(xí)”這一理念，本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了該理念。 二、學(xué)習(xí)任務(wù)分析 細(xì)胞是生物新陳代謝結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。細(xì)胞膜位于細(xì)胞表面，是將細(xì)胞與外界環(huán)境區(qū)分開的界面，對于維持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定，控制細(xì)胞的物質(zhì)進(jìn)出等起著重要作用。細(xì)胞內(nèi)部的核被膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，它們都有膜結(jié)構(gòu)，這些單位膜的化學(xué)組成相似，基本結(jié)構(gòu)大致相同。它是后面學(xué)習(xí)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸和學(xué)習(xí)具有膜的細(xì)胞器等內(nèi)容的基礎(chǔ)。而各種化學(xué)成分并不能單獨(dú)表現(xiàn)出生命活動，對于組成細(xì)胞膜的各種化合物如何有序組合而形成完整的結(jié)構(gòu)，以及表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的功能這些內(nèi)容是學(xué)生首次接觸的，是本節(jié)學(xué)習(xí)的主要任務(wù)。其中重點(diǎn)是質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)，難點(diǎn)是質(zhì)膜的流動鑲嵌模型。 三、學(xué)習(xí)者分析 學(xué)生已經(jīng)了解了細(xì)胞，知道了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，知道細(xì)胞膜作為生命邊界系統(tǒng)的相關(guān)知識，以及前一節(jié)課的學(xué)習(xí)，為本次課進(jìn)一步深入奠定了基礎(chǔ)。高中生已具備了一定的學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力，但還不夠完善，尤其對科學(xué)的探索過程以及結(jié)論的形成缺乏正確的認(rèn)識，需要進(jìn)一步提高和完善。由于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)都是肉眼看不見的，比較抽象，學(xué)生難以理解。在教學(xué)中應(yīng)該將前面的活動很好的利用，還采取多媒體技術(shù)，展示細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)模式圖，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將微觀的內(nèi)容具體化、形象化，有助于學(xué)生理解。采用讓學(xué)生動手繪圖的方法，讓學(xué)生體會建立模型的科學(xué)思想并更深層次理解細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型。 四、教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo) 1．概述細(xì)胞膜的“流動鑲嵌模型”的基本內(nèi)容。 2．舉例說出細(xì)胞膜的選擇透性。 3．說出植物細(xì)胞壁的組成和生理作用。 能力目標(biāo) 1．運(yùn)用對照方法于課堂實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α? 2．利用分析、綜合、比較的科學(xué)思維方法，通過實(shí)驗(yàn)和演示能分析現(xiàn)象、得出結(jié)論，提高解決問題的能力。 3．分析磷脂分子在不同條件下的排列方式，提高運(yùn)用和處理信息能力。 4.嘗試一步一步地分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，親歷科學(xué)家探索的歷程，從而切身感受科學(xué)的魅力，并加深對科學(xué)過程和方法的理解。 情感態(tài)度與價值觀 1．探討質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學(xué)觀點(diǎn)，樹立辯證唯物主義觀點(diǎn)。 2.探討細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史，認(rèn)同科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，激發(fā)探求生命科學(xué)奧秘的興趣。 3．體驗(yàn)建立模型是解決問題的科學(xué)方法之一。 五、教學(xué)重難點(diǎn) 1．教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和功能。 2．教學(xué)難點(diǎn)：質(zhì)膜的流動鑲嵌模型。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)。 六、教學(xué)方法 采用問題研討法、情境教學(xué)法、討論法、多媒體演示等。 課時安排為2課時（含活動）。 七、教學(xué)過程 教學(xué)流程 教師活動 學(xué)生活動 教學(xué)意圖 （一）引入新課 （二）細(xì)胞膜的選擇透性 （三）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu) 1．脂雙層 2．膜蛋白 （四）細(xì)胞膜的流動性 (五)植物細(xì)胞壁 【情景導(dǎo)入】在大家的桌上有兩個培養(yǎng)皿甲和乙（甲中放著兩粒泡漲的玉米籽粒，乙中放著兩粒泡漲并煮熟的玉米籽粒），稀釋20倍的紅墨水，鑷子，刀片，裝有清水的燒杯和廢液缸。現(xiàn)在請大家動手將這兩組玉米種子的胚進(jìn)行染色，它們的結(jié)果是否相同？ 染色期間，教師多媒體呈現(xiàn)： 科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi),伊紅很快擴(kuò)散到整個細(xì)胞,卻不能逸出細(xì)胞。 伊紅為什么不會逸出細(xì)胞？ 此實(shí)驗(yàn)說明了什么？ 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)，展示驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 【提問】1.為什么這兩組籽粒的胚著色情況不同？ 2.是不是周圍物質(zhì)都不能進(jìn)入到活細(xì)胞內(nèi)部？ 【小結(jié)】活細(xì)胞吸收物質(zhì)具有選擇性。活細(xì)胞吸收物質(zhì)具有選擇性與在細(xì)胞最外層的細(xì)胞膜（質(zhì)膜）有關(guān)的。 【問題引導(dǎo)】質(zhì)膜的選擇透性到底是如何選擇呢，我們知道結(jié)構(gòu)與功能是相統(tǒng)一的，這需要從它的結(jié)構(gòu)談起，科學(xué)家常常會通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并設(shè)想出一些模型來解釋。 材料一：1895年，歐文頓曾用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬過的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性不一樣：凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易進(jìn)入細(xì)胞膜。你可以得出什么結(jié)論？ 教師用多媒體展示歐文頓的結(jié)論：細(xì)胞膜是由一層連續(xù)的脂類物質(zhì)所組成。 【講述】教師明確提出磷脂分子是構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分。供給學(xué)生磷脂分子的模式圖片并進(jìn)行適當(dāng)說明。 【活動】根據(jù)歐文頓的結(jié)論，學(xué)生嘗試畫出磷脂分子在以下情況中的排列方式： 1.磷脂分子在空氣――水界面上鋪展成單分子層 2.磷脂分子置于水中（單層形式） 【問題引導(dǎo)】生命活動離不開水，細(xì)胞生活在液體環(huán)境中，細(xì)胞的內(nèi)部也是液體的。 【活動】學(xué)生畫出內(nèi)外都是水的情況下，磷脂分子的排列方式 討論歐文頓的結(jié)論： 細(xì)胞膜是由一層連續(xù)的脂類物質(zhì)所組成，是否成立？ 【問題引導(dǎo)】大家的結(jié)論與科學(xué)家的結(jié)論比較，有何區(qū)別？到底誰合理，我們一起來看一個比歐文頓晚40年的實(shí)驗(yàn)。 材料二：1925年，E.Gorter和F.grendel兩位荷蘭科學(xué)家用有機(jī)溶劑丙酮從人的紅細(xì)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(xì)胞表面積的兩倍。 【小結(jié)】由脂雙層組成的膜稱為單位膜，脂雙層中的任何一層都不能稱為膜。由此可見歐文頓的結(jié)論說細(xì)胞膜是由一層連續(xù)的脂類物質(zhì)所組成并不準(zhǔn)確。 人的消化液中含有許多能夠水解蛋白質(zhì)的物質(zhì)，稱為蛋白酶。用蛋白酶處理細(xì)胞膜，會使細(xì)胞膜分解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,你對膜化學(xué)成分在種類上認(rèn)識是否還有新的結(jié)論? 蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？請學(xué)生推測 材料三：電子顯微鏡用電子束照射被檢樣品。由于電子與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。由于蛋白質(zhì)電子密度高，所以顯暗帶，磷脂分子則電子密度低呈亮帶。 1959年，羅伯特森提出了質(zhì)膜的“單位膜”結(jié)構(gòu)模型,認(rèn)為生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。 【活動】展示草履蟲分裂生殖動畫和溫度升高到一定程度，細(xì)胞膜厚度減小面積增大的動畫。 請觀察細(xì)胞的活動，想想細(xì)胞膜是靜止的嗎？ 【講述】冰凍蝕刻電子顯微法：科學(xué)家將質(zhì)膜冰凍，然后將其撕裂，發(fā)現(xiàn)撕裂面上有許多顆粒，即蛋白質(zhì)。后來通過相關(guān)研究表明，蛋白質(zhì)鑲嵌、覆蓋或者貫穿于脂雙層中，內(nèi)在膜蛋白露出膜外的部分含較多的極性氨基酸，屬親水性，與磷脂分子的親水頭部鄰近；嵌入脂雙層內(nèi)部的膜蛋白由一些非極性的氨基酸組成，與脂質(zhì)分子的疏水尾部相互結(jié)合，因此與膜結(jié)合非常緊密。 材料四：展示1970年弗雷和埃迪登的人---鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)：熒光標(biāo)記蛋白質(zhì) （注意：應(yīng)在不破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，保持細(xì)胞活性的情況下觀察。） 問題：人細(xì)胞與鼠細(xì)胞為什么能融合？這個過程發(fā)生了什么變化？是進(jìn)行怎樣的結(jié)果？這個實(shí)驗(yàn)反映了細(xì)胞膜的什么特點(diǎn)？ 【小結(jié)】磷脂分子能側(cè)向滑動，蛋白質(zhì)分子也可以移動的，所以質(zhì)膜就像是流體一樣，具有流動性。這是細(xì)胞膜的一大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的這種移動，會不會使質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)變的很不穩(wěn)定呢？ 我們前面學(xué)過，質(zhì)膜中還有一類脂質(zhì)？ 膽固醇不像磷脂和蛋白質(zhì)分子那樣會移動，它在細(xì)胞膜中是一種“剛性”的成分。剛性的膽固醇夾雜在細(xì)胞膜中，限制了磷脂的流動。所以，質(zhì)膜具有流動性，但這種流動性是有限度的，我們叫做一定的流動性，同時質(zhì)膜又是比較堅(jiān)實(shí)。 【講述】盡管近年來政府與社會一直提倡推廣食用無膽固醇食品，但我們必須認(rèn)識到膽固醇仍然是食物中必須攝取的一部分，因?yàn)樗诒３旨?xì)胞膜的穩(wěn)定性方面起著重要的作用。 【活動】根據(jù)今天所獲得的信息，你能否構(gòu)建一個細(xì)胞膜模型？ 材料五：1972年，桑格和尼克森構(gòu)建 模型： 流動鑲嵌模型 【活動】在生物膜模型的建立和完善過程中，你受到哪些啟示? 【小結(jié)】建模的基本方法 【問題】：從細(xì)胞膜的位置和結(jié)構(gòu)以及其特點(diǎn)分析細(xì)胞膜的功能及各種組分的作用。指導(dǎo)學(xué)生閱讀膜中各種組分的作用。 流動鑲嵌模型把細(xì)胞膜形容為細(xì)胞的彈性邊界。但是植物細(xì)胞、真菌、細(xì)菌和一些原生生物還有一層邊界---細(xì)胞壁。 【思考】閱讀課本相關(guān)知識， 1.了解細(xì)胞壁的主要成分、作用。 2．細(xì)胞壁是否與細(xì)胞膜一樣都有選擇透性？ 【小結(jié)】不同細(xì)胞的細(xì)胞壁成分不同，真菌的細(xì)胞壁主要成分是幾丁質(zhì)；細(xì)菌是肽聚糖。 【實(shí)驗(yàn)操作】學(xué)生按教材實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并觀察現(xiàn)象。 學(xué)生回答教師引導(dǎo)，共同得出：細(xì)胞作為一個完整的系統(tǒng)，它有邊界——細(xì)胞膜。 學(xué)生交流討論，教師幫助歸納： 1.“紅墨水分子”可以進(jìn)入死細(xì)胞內(nèi)部而不能進(jìn)入活細(xì)胞的內(nèi)部。 2水分子可以進(jìn)去。 通過交流討論，得出結(jié)論：根據(jù)相似相溶性原理，細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成。 【活動】 1. 2. 【活動】 交流討論，根據(jù)材料推結(jié)論：細(xì)胞膜是由脂雙層組成，并不是一層脂類物質(zhì)所組成，也不是多層組成。 構(gòu)建脂雙層模型---單位膜模型 學(xué)生討論，推測：膜中可能還含有蛋白質(zhì)等物質(zhì) 學(xué)生歸納：把生物膜描述為靜態(tài)的結(jié)構(gòu) 學(xué)生推論： 細(xì)胞膜應(yīng)該是流動的，“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”構(gòu)成的三層靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的模型構(gòu)建不行 結(jié)論：蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的 蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、橫跨在脂雙層中。 結(jié)論: 這是蛋白質(zhì)分子運(yùn)動的結(jié)果，體現(xiàn)出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；具有一定的流動性。 畫出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型簡圖（流動鑲嵌模型） （與老師之后呈現(xiàn)的流動鑲嵌模型進(jìn)行比對） 師生一起歸納基本內(nèi)容 學(xué)生討論 學(xué)生看書，并回答有關(guān)問題 1.細(xì)胞壁的主要成分、作用：主要成分---纖維素；作用---支持和保護(hù)。 2.水、離子和其他分子都極易通過纖維之間的空隙，與選擇透性無關(guān)。 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察活種子與死種子染色情況的不同，得出活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性。 交流討論 體會實(shí)驗(yàn)是解決生物學(xué)問題的常用方法 。 探究磷脂分子在不同條件下的排列方式，運(yùn)用信息于處理問題中，提高解決問題能力。 質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學(xué)觀點(diǎn)，樹立辯證唯物主義觀點(diǎn) 嘗試一步一步地分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，親歷科學(xué)家探索的歷程，從而切身感受科學(xué)的魅力，并加深對科學(xué)過程和方法的理解。 樹立辯證唯物主義觀點(diǎn) 嘗試構(gòu)建模型 進(jìn)行自學(xué)，收集信息，歸納總結(jié)能力得到提高。 (六) 教學(xué)反饋 多媒體展示（題目附后） 反饋和鞏固 附：(六) 教學(xué)反饋，多媒體展示 1．下列有關(guān)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的敘述，不正確的是 ( ) (A)構(gòu)成細(xì)胞膜的脂質(zhì)分子是可以運(yùn)動的 (B)組成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動的 (C)細(xì)胞膜的各種生理功能與膜分子的運(yùn)動無關(guān) (D)從整體上看，細(xì)胞膜具有一定的流動性 2．異體器官移植手術(shù)往往很難成功，最大的障礙就是異體細(xì)胞間的排斥，這主要是由于細(xì)胞膜具有識別作用，這種生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 ( ) (A)細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成 (B)細(xì)胞膜的外表面有糖被 (C)細(xì)胞膜具有一定的流動性 (D)細(xì)胞膜具有一定的選擇透過性 3．下列對于生物模型建立的完整過程的認(rèn)識，錯誤的是 ( ) (A)科學(xué)家根據(jù)觀察的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型，用現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)對假說或模型進(jìn)行檢驗(yàn)、修正和補(bǔ)充 (B)一種模型最終能否被普遍接受，取決于它能否與以后的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象 (C)生物膜的流動鑲嵌模型完美無缺 (D)隨實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對膜研究更加細(xì)致入微，有利于更完善地解釋細(xì)胞膜的功能 4．根據(jù)右圖，回答有關(guān)問題： (1)該簡圖表示的是＿＿＿＿＿＿的分子組成結(jié)構(gòu)示意圖。 (2)圖中1～3的化學(xué)成分為：①＿＿＿＿＿＿＿＿＿； ②＿＿＿＿＿＿＿＿＿；③＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (3)在該結(jié)構(gòu)的外表面，還應(yīng)具有的兩種成分是＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。 (4)[3]物質(zhì)的合成場所為＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 板書設(shè)計(jì) 第二節(jié) 細(xì)胞膜和細(xì)胞壁 成分 結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) → 功能特點(diǎn) 磷脂 → 脂雙層 能移動 蛋白質(zhì) → 鑲嵌、覆蓋、 貫穿在在脂雙層中 膜具有一定 → 選擇透性 的流動性 膽固醇 →“剛性”限制移動 結(jié)構(gòu)模型 脂雙層模型 流動鑲嵌模型