2019-2020年人教版高一生物必修1比赛教学设计4-2生物膜的流动镶嵌模型.doc

2019-2020年人教版高一生物必修1比赛教学设计4-2生物膜的流动镶嵌模型一、教材分析“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版必修1第4章的第2节内容，本节主要是介绍了科学家对细胞膜结构的探索历程，其中体现了科学探究中常用的提出假说、严谨推理和实验验证等科学基本方法。这是一个很好的科学史教育素材，可以引导学生追随科学家的脚印,进入探究情境,尝试自己一步步建立生物膜的模型,体验生物膜的建构历程,领会生物膜的流动镶嵌模型的结构与功能相适应的特点。并且明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学真理的提出必须通过实践验证，还需要不断修正、发展和完善；并且科学发展同时还需要科学技术的支撑。二、学情分析在学习本节内容前，学生对细胞的基本结构有了一定的了解，尤其对细胞膜的成分及功能有了相关的了解，这些可以作为学生学习本节内容的基础。而且高中的学生已经具备根据已知的知识和给定的事实和条件，来抽象、归纳出相关信息，对自然科学问题进行逻辑推理和论证，得出相关的结论或做出相关的判断，并能把推理过程表达出来的推理能力。虽然还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，但可以引导学生通过对科学史的探索过程来体验生物膜的建构历程，领会相关的科学方法。三、教学重点、难点重点：1、科学家对生物膜结构的探索历程。 2、生物膜流动镶嵌模型学说的基本内容。难点：生物膜结构的构建过程 四、课堂教学设计思路引入：以猜谜语的形式引入使课堂带有趣味性。谜底是细胞膜，但是在谜语中隐藏着细胞膜的三个功能，根据生物学观点认为结构和功能是相适应的，要具备这样的功能，细胞膜应该具备什么样的结构？重点、难点的突破：科学家对生物膜结构的探索历程也就是如何进行生物膜结构的构建过程，这是我们要解决的重难点。根据探索历程，把生物膜结构的构建过程分成四个阶段：生物膜成分分析膜结构的科学探索膜结构特点的探索生物膜结构模型的提出。对每个阶段突破主要采用“资料分析提出问题（要求）做出假设/假说（构建模型）实验验证”的教学模式。在教学设计上主要突出科学史的教育，在备课过程要细致策划如何有效地引导学生分析不同时期不同科学家的实验及假说，通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，体现学生“自主、探究、合作”的学习方式，感受科学家探索的历程和过程的艰辛。小组活动安排：构建模型或提出假说，修改模型，进行实验设计。（课前老师指导学生以小组的形式制备了磷脂分子和蛋白质分子的模型），让学生形象、直观的了解了模型构建的过程，同时也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。1、根据相关资料让学生课堂中以小组的形式自己来构建生物膜中磷脂分子的排列方式。2、让学生根据实验现象自主构建罗伯特森构建的模型进行实验验证，提出质疑学生对已构建的模型修改，展示出蛋白质在脂双层中的不同位置。（使学生进一步认识假设需要实验验证）。3、根据事实资料对罗伯特森的静态统一模型提出质疑，并大胆提出自己的假说，根据提供的材料进行实验设计，证明生物膜是可以流动的。五、教学目标1、知识与技能简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容；举例说明生物膜具有的流动性的特点；通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。2、过程与方法分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设；发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。3、情感、态度和价值观使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点；培养学生严谨的推理和大胆想象能力；认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。六、教具准备1、生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件2、学生自制的磷脂分子、蛋白质分子模型七、课时安排：1课时八、教学过程教学内 容教师组织引导学生活动设计意图导入猜谜语：是谁,隔开了原始海洋的动荡；是谁,为我日夜守边防；是谁,为我传信报安康。没有你,我一个小小的细胞会是何等模样?生物学观点认为结构和功能是相适应的？那么生物膜具有什么样的结构，使其能完成以上的功能呢？这是这节课我们要探究的内容。学生很快指出谜底是细胞膜，并在老师的指导下找出隐藏在谜语中细胞膜的三个功能。以猜谜语的形式引入使课堂带有趣味性。对细胞膜等生物膜结构的探索历程1、生物膜成分分析分析资料 (E.Overton的实验)提出假说：膜是由脂质组成的实验论证：1925年，荷兰科学家E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞的细胞膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。学生分析资料，根据资料作出判断。让学生初步明白根据“E.Overton的实验”提出的不是结论，而只能是一种猜测，即假说，这种猜测对不对，需要验证。2、膜结构的科学探索(1) 磷脂分子的排列资料分析：磷脂的结构特点（亲水的头部和疏水的尾部）提出探究问题：磷脂分子在水表面（空气水界面）上将怎样排布？磷脂分子在水体内，呈球状，又是怎样排布的呢？根据学生对问题的解决提问学生的这种磷脂排列方式是不是和细胞膜？学生小组活动，提出假说，构建相关模型生物膜中的磷脂是双分子层。实验验证：提供科学家曾经做过的实验（荷兰科学家 E. Gorter & F. Grendel的实验）。(2) 蛋白质分子的在磷脂双分子层中的分布资料分析：罗伯特森实验让学生根据该实验现象自主构建罗伯特森构建的模型分析资料提出问题：如果蛋白质只是镶在生物膜的磷脂双子层表面，能让葡萄糖、氨基酸、钠离子通过吗？学生对已构建的模型修改，展示出蛋白质不光有镶在表面的，还有部分或全部嵌入的，还有横跨整个磷脂双分子层的（使学生进一步认识假设需要实验验证）。实验验证：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了:蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。（1）磷脂分子的排列学生分组活动：每组利用事先准备好的磷脂分子模型，根据其特点摆出磷脂分子在水体内，呈球状的部面图。（可分组展示并让学生解说）学生分组活动：根据细胞膜内外都有水环境的特点，提出假说，构建相关模型生物膜中的磷脂是双分子层。(如图)（2）蛋白质分子的在磷脂双分子层中的分布学生根据罗伯特森实验现象自主构建罗伯特森构建的模型：“蛋白质脂质蛋白质”的静态统一模型。（如图）学生对已构建的模型修改。展示出蛋白质不光有镶在表面的，还有部分或全部嵌入的，还有横跨整个磷脂双分子层的在膜结构的科学探索中，通过学生自己动手用自制模型构建磷脂分子和蛋白质的排列方式，这可以让学生形象、直观的了解了模型构建的过程，同时也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。同时也让我们的学生认识到我们构建的模型（也即假说）是需要实验验证的。在蛋白质分布的探讨中同学们通过对已构建的模型修改，使学生进一步认识假设需要实验验证，任何一个科学真理是要经得起考验的。3、膜结构特点的探索：罗伯特森的静态统一模型 流动镶嵌模型资料分析，提出问题：细胞膜是静止的，变形虫为什么会运动？提出假设：细胞膜等生物膜是可以流动的。科学实验证明：以实验探究的形式进行（给学生提供以下的主要实验材料及用具荧光染料：有红色、绿色等不同颜色，可标记细胞膜表面的蛋白质分子细胞：小鼠细胞、人细胞。设计一探究细胞膜上蛋白质分子能否运动的实验方案）。方案：不同颜色荧光标记细胞融合观察现象。教师引导总结得出：膜上蛋白质分子是可以运动的。资料分析：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。得出结论磷脂分析具有流动性。总结：细胞膜等生物膜的结构特点是具有一定的流动性根据老师给出的资料大胆地提出假设：细胞膜等生物膜是可以流动的。让学生以小组讨论的形式，根据老师提供的材料设计实验方案，证明细胞膜上蛋白质分子是能运动的。与老师一起分析资料，得出结论磷脂分析具有流动性。学生对科学探究的一般过程基本了解了之后，在膜结构特点的探索中，让学生自己来感受一下这个过程：自己提出假设，自己来设计实验证明，有利于加深学生的印象，并且也锻炼了学生实验设计的思维能力。4、生物膜结构模型的提出建立流动镶嵌模型：1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）在新的观察和实验证据的基础上提出“流动镶嵌模型”。比较流动镶嵌模型与静态统一模型的异同。 老师总结：虽然我们探讨的是细胞膜的结构与特点，但由于细胞膜与其他生物膜具有相似的结构与特点，所以我们又称为“生物膜的流动镶嵌模型”比较流动镶嵌模型与静态统一模型的异同，并回答。通过比较流动镶嵌模型与静态统一模型的异同，了解学生学习的掌握情况。流动镶嵌模型的主要内容及结构特点指导学生构建并完成流动镶嵌模型的相关概念图。绘制生物膜的概念图通过让学生绘制生物膜的概念图，不仅让学生巩固知识，而且帮助学生构建相关的概念模型。九、板书生物膜的流动镶嵌模型 细胞膜 磷脂双分子层：基本骨架 （生物膜 ） （可以流动的） 结构特点：具有一定的流动性 蛋白质分子：镶嵌、嵌插、贯穿十、教学反思：1、成功之处：科学家对细胞膜结构的探索历程,这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论。在教学中通过对教材和学生的分析，将探究性学习方式引入生物课堂，让知识的生成主要通过学生的积极思考，通过自己的探究来获得，而不是老师直接给予。该堂课上下来，我感觉学生是喜欢这种类型的课的，在老师的引导下，他们是积极参与，主动思考的，他们可以通过自己动手动脑来“做”科学，主动观察现象、分析现象，主动设计实验，主动预测结果等等，通过对“细胞膜结构的探索”的探究式学习，初步学会用实验去探究生物现象的能力，建立起“现象分析提出问题（要求）做出假设（构建模型）实验验证”的科学探究概念。并且在得出每一个结论与推论后，笔者问学生科学探究是不是接结束了，学生说不是，而是在得到的结论与推论的基础上重新提出新的思考、新的问题，说明学生通过体验探究过程，明白什么是科学实验探究。这个也正是我们老师想教给学生的一种科学探究的方法和理念，对于学生在今后的学习、生活中都是有影响的。2、不足之处：在生生互动上，小组之间的合作上还不够。学生的团队合作精神还没有得到充分的体现，如何从“精英教育”走向“大众教育”面向全体学生，提高课堂参与度，是接下来要思考的问题。同时一堂课中如何把握好学生的活动时间，还需要仔细思考。