2022年“生物膜的流动镶嵌模型”一节整合科学史的教学设计.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载“ 生物膜的流淌镶嵌模型” 一节整合科学史的教学设计李高梅（广东省佛山市顺德区华侨中学528333）1 教材分析本节内容选自人教版高中生物必修1分子与细胞第4 章第 2 节；该节内容在编排上按时间次序介绍了科学家对生物膜结构探究历程的一些重要试验和推论,旨在让同学一步一步地分析科学家的试验和结论,使同学犹如亲历科学家探究的历程,自然而然地接受流淌镶嵌模型的理论,同时加深对科学过程与方法的懂得；2 教学目标1）通过对科学史材料的分析与争论,使同学明白生物膜结构的探究历程,知道生物膜流动镶嵌模型

2、的基本内容,加深对生物膜组成成分和结构特点的懂得；2）明白科学探究的一般方法,树立结构与功能相适应的辨证思想,感受科学争论的艰辛历程；3 教学重点和难点1）重点：生物膜的结构特点、科学家探究生物膜结构历程的经典试验；2）难点：流淌镶嵌模型的基本内容、结构与功能相适应的辨证思想；4 教学过程41 以史实背景设疑,导入新课,让同学感受、学习科学家的创新精神第一让同学完成填空：细胞膜主要由 _和_组成；此外,仍有少量的 _；接着提出问题：19 世纪末,科学家已经推知细胞膜的主要成分；但细胞膜很薄,光学显微镜观看不到它的结构,电子显微镜又仍没产生；且当时对物质的分别提纯技术也不发达,因此也无法采纳分别

3、提纯的方法来测定它的组成；在这样的情形下, 你知道科学家起初是怎样得知细胞膜是由这些成分组成的吗？由此引出科学家另劈新径,从生理功能膜的通透性入手,自然导入新课,同时让同学感受、学习科学家的创新精神；42 以史料分析为主线,再现生物膜结构探究历程,让同学自主建构学问生物膜的流淌镶嵌模型是本节课的重点和难点,同学如不懂得,就会陷入死记硬背的泥潭；如从科学史入手, 循序渐进, 让同学明白学问的产生与进展过程,同学就能心领神会,自主完成学问的建构；在教学中我是这样做的,第一出示资料 1：19 世纪末欧文顿（E.Overton ）用 500 多种物质对植物细胞进行上万次的通透性试验,发觉凡是溶于脂质的

4、物质比不溶于脂质的物质更简洁通过细胞膜进入细胞；提出问题 1：依据物质相像相溶原理,分析上述材料,你能得出什么推论？科学家得出 什么结论？你的结论与科学家一样吗？转变教材直接出现科学家结论的做法,让同学体验科 学家的思维过程,提升思维才能,自主建构学问；当同学得知自己的想法与科学家一样时,胜利的欢乐溢于言表,学习的自信心和内驱力得到加强；解决问题 1 后,提出问题 2：欧文顿的推论是否正确？最初熟悉到细胞膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析得出的；有没有必要对膜的成分进行提取、分别和鉴定呢？使同学在摸索与争论中初步明白模型建构的一般方法；提出问题 3：欧文顿用 500 多种物质,通过上万次

5、试验,这些数据又说明白什么？从而让同学感知科学试验的重复性、受到科学精神的熏陶；严谨性、 艰难性,得出的结论应当具有普遍性的道理,从中提出问题 4：细胞膜中除含有脂质外,仍有没有其他成分呢？细心整理归纳 精选学习资料 分析资料2： 20 世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞分别出来,通过化学 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载分析说明,膜的主要成分是脂质和蛋白质；提出问题 5：脂质和蛋白质分子是如何组

6、成细胞膜的呢？激发同学进一步的探究欲望,过渡到资料 3 的学习；分析资料 3：1925 年荷兰科学家Gorter 和 Grendel 用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质,在空气水界面上铺成单层分子,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的 2 倍；依旧实行转变教材直接出现科学家结论的做法,给同学提出以下问题：由此,你得出什么结论？科学家得出什么结论？让同学连续体会科学家的思维过程；但这一次没有资料1顺畅, 尽管我抓住“ 磷脂单分子层的面积恰为红细胞表面积的2 倍” 启示同学摸索,但仍有相当部分同学不懂得推论,情急之中,我将一张练习纸对折,问同学：“ 对折前你们看到的纸的面积是对折后的几倍？” “2 倍

7、！” “ 原先这张纸是单层的,对折后变成几层？” “2 层！” “ 那么依据材料3 估计,脂质分子构成细胞膜应当排列成几层？” 同学豁然开朗答：“ 2 层！” ；这样同学顺当从形象思维过度到抽象思维,自然而然得出推论；课后反 思时,我把这一灵感记录下来,作为对自己的褒奖；为了转变同学浅尝辄止的学习习惯,学会将前后学问融会贯穿,我以史料 3 为引子进行 变式训练,问同学：1、如将资料 3 中的“ 红细胞” 改为“ 口腔上皮细胞” 进行试验,测得 单分子层的面积仍旧恰为口腔上皮细胞表面积的 2 倍吗？或是大于、小于？为什么？2、如 将资料 3 中的“ 人” 改为“ 鸡或去壁的原核细胞” 进行试验,

8、结果又将怎样呢？为什么？巧 借科学史,实现学问的迁移运用,培育同学思维的敏捷性、深刻性；接着提出问题 2：两层脂质分子又是如何排列的呢？并请同学在草稿纸上试着画一画；已知磷脂分子头部是亲水的,尾部是疏水的, 而细胞内 在同学画图的过程中,我提示同学：外都有水,想想该怎样画？当同学画好后,我选取几张有代表性的画法展现出来进行讲评,让同学知道应当怎样画,为什么这样画；问题 3：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？材料 4：1959 年罗伯特森（ J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜由“ 暗亮 暗”的三层 结构构成； 他大胆提出： 生物膜是由 “蛋白质 脂质 蛋白质 ” 的三层结构构成的静态统一

9、结 构；罗伯特森的“ 三明治” 静态结构模型解决了什么问题？有什么不足之处呢？我又以问 题的形式启示同学摸索,培育同学的批判性思维才能；为了便于同学找出它的不足,我播放 质壁分别与质壁分别复原,变形虫吞噬纤毛虫、酵母菌出芽生殖、精卵结合的视频动画,让 同学直观地感知细胞膜不是静态的刚性结构,而是一个动态的弹性结构,同时也让同学树立 结构要与功能想适应的观点；有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？资料 5：图文结合介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合试验；问同学：看到了什么现象？这种现象说明白什么？再一次让同学体会科学家的思维过 接着我让同学在原先画的脂双层中添加蛋白质,画出自己认为的 程,让

10、同学自己得出结论；细胞膜结构模型图；当同学画好后, 我让同学把自己画的图与桑格和尼克森提出的流淌镶嵌 模型进行对比, 明确脂双层的排列方式和蛋白质的三种分布情形；请画得比较好、 与流淌镶 并选出代 嵌模型接近的同学举手,赐予充分的确定,幽默地称他们是当代的桑格、尼克森,表描述流淌镶嵌模型的基本内容；同学的成就感油然而生,课堂气氛轻松活跃；43 利用科学史素材,创设糖蛋白学习情形,指导学习方法 教科书的特点是图文并茂、互为补充,文字简练,材料精选；但同学往往不善于图文 结合去阅读懂得学问；为了养成同学良好的学习习惯,当同学基本懂得、接受了“ 生物膜的 流淌镶嵌模型” 学说后,我提示同学看黑板,唤

11、起他们的有意留意,接着在“ 生物膜的流淌镶嵌模型”示意图中写上水的分子式并加上一个箭头,问同学： 你能告知我这样表示细胞吸 第 2 页,共 5 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载吸水； 我及水仍是失水吗？大部分同学表现出一脸茫然！只有个别同学怯生生的小声回答：时抓住同学困惑之时机,再设一个问题作铺垫：要判定细胞吸水仍是失水,我们必需先判定哪一侧是外侧, 哪一侧是内侧, 那么依据什么来判定膜的外侧与内侧

12、呢？这样利用科学史素材,创设新的问题情形,将同学的探究欲望再一次激发起来,为糖蛋白的学习创设了有利情景,对培育同学图文结合深刻懂得学问的习惯与才能也大有裨益；44 课堂小结 为了加深同学对科学过程与方法的懂得,在新课终止时, 我再次以问题的形式启示同学 摸索： 1、纵观生物膜结构的探究历程,请大家想想科学家建构模型的一般方法是什么？2、在探究生物膜结构的过程中,科学家应用了哪些试验技术？中起到了怎样的作用？使同学进一步懂得建立模型的一般方法,探究中所起的推动作用；45 练习巩固3、试验技术的进步在科学探究 明确试验技术的进步在科学1）变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白细胞能吞噬病菌,这些

13、生理过程的完成都依靠于细胞膜的（）肯定的流淌性 C 主动运输 D 挑选透过性A 爱护作用 B 2）细胞膜上与细胞识别、信息传递等功能有着亲密关系的化学物质是A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸）3）以下关于细胞膜的流淌镶嵌模型表达错误选项（A、是磷脂分子,构成了膜的基本骨架,这个支架不是静止的,具有流淌性 B、是糖脂,对细胞具有爱护和润滑作用,以及细胞识别作用 C、是蛋白质分子,有的镶在磷脂双分子层表面,有的嵌入磷脂双分子层表面,有的横跨整个磷脂双分子层 D、大多数蛋白质分子也是可以运动 4）阅读有关生物膜结构探究历程的材料,回答相关问题；资料 1：l 89 5 年 Overton 在争论

14、各种未受精卵细胞的透性时,发觉脂溶性物质简洁透 过细胞膜,不溶于脂质的物质透过细胞膜非常困难；资料 2：20 世纪初,科学家们第一次将细胞膜从某种细胞中分别出来,化学分析说明,它们的主要成分是磷脂和蛋白质；资料 3：1925 年荷兰科学家用丙酮从某种细胞中提取脂质,分子层,测得单分子层的面积恰为细胞表面积的 2 倍；在空气一水界面上铺展成单资料 4：1 9 世纪 30 岁月初,科学家通过试验发觉细胞膜不行能是单纯磷脂分子构成,再通过试验进一步发觉可能仍有蛋白质,于是提出在磷脂双分子层内外两侧都有蛋白质分子 第 3 页,共 5 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - -

15、- - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载掩盖的假说；资料 5：l 959 年,罗伯特森在电镜下看到细胞膜清楚的“ 暗一亮一暗” 的三层结构；依据“ 三明治” 模型,科学家经过运算认为生物膜至少厚约 际测得细胞膜的厚度约为 7-1Onm；1 520nm；但电镜照片中,实资料 6：1 970 年,科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞等做了一系列相关融合试验； 1 仅通过对资料 l 的分析,你能对膜结构提出什么样的假说 . 2 资料 2、 3 中要获得纯洁细胞膜,最好挑选哺乳动物

16、的哪一类细胞 .试简述理由： 3 从资料 3 的试验结果可以得出什么结论 . 4 资料 4、5 中,通过比较分析生物膜的运算厚度和实测厚度,科学家对膜结构模型提出了什么样的假说 . 5 资料 6 中,科学家最早是用红色荧光染料标记人细胞的膜蛋白,用绿色荧光染料标记小鼠细胞的膜蛋白,进行融合试验；刚融合时,融合细胞一半发绿色荧光,另一半发红色荧 光 ； 在 37 下 经 过 40min , 两 种 颜 色 的 荧 光 均 匀 分 布 , 这 一 实 验 现 象 表 明_. 61972 年,桑格和尼克森综合以上试验,并在新的观看和试验证据基础上,提出了为大多数人所接受的 _模型；5 板书设计生物膜

17、的流淌镶嵌模型一、对生物膜结构的探究历程1）19 世纪末估计膜由脂质组成；2）20 世纪初证明膜的主要成分是蛋白质和脂质3）1925 年,估计脂质分子是双层的4 ） 1959 年 观 察 到暗 亮 暗 三 层 结 构 , 推 测 是 蛋 白 质 脂 质 蛋 白 质5）1970 年证明白 膜具有流淌性；6）1972 年,提出 流淌镶嵌模型；二、流淌镶嵌模型的基本内容：1）磷脂双分子层为基本支架；2）蛋白质：掩盖表面,镶嵌其内,贯穿其中；3）具有肯定的流淌性；三、糖蛋白：分布在细胞膜的外侧,有爱护、润滑、细胞识别等作用；6 教后反思 该设计是高一年级的新课教学,是我们争论课题中的一个课例；自我评判

18、有五处亮点：1）以问题为引导,让同学一步一步地分析科学家的试验和结论,体验科学家的思维过程,实现了 “在过程中学习,在过程中生成学问” 的教学思想；2）以史料 3 为引子设计变式训练,将科学史与思维训练有机地结合在一起；3）将纸对折帮忙同学懂得荷兰科学家的推论,简洁有效；4）创设问题情境,让同学得出与科学家一样的结论,体验胜利的欢乐,激起学习的热忱；5）制造性地利用流淌镶嵌模型示意图,加注水的分子式与箭头,问同学：表示细胞吸水仍 是失水？为糖蛋白的学习创设情形,成效很好,细中见巧；有人说：课堂教学是一门遗憾的艺术；本节课的教学也不例外,有同学提出：罗伯特森 第 4 页,共 5 页 - - -

19、- - - - - - 在电镜下看到细胞膜由“暗 亮暗” 的三层结构组成, 为什么是蛋白质 脂质 蛋白质？而不是脂质 蛋白质 脂质,磷脂分子不是双层的吗？由于课前预设不足,当时没作具体说明；7教学流程图细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载分析 19 世纪末欧文顿以史实背景设疑,导入新课,让学 生感受、学习科学家的创新精神试验 介绍 20 世纪初科学 家的化学分析结果以史料分析为主线,再现生物膜结 构探究历程,让同学自主建构学问分析荷兰两位科学 家的试验利用科学史素材,创设糖蛋白学习试画磷脂双分子层在 细胞膜中的排列情形细心整理归纳 精选学习资料 情形,指导学习方法介绍罗伯特森的“ 三 第 5 页,共 5 页 小结探究历程,强化科学过程与明治 ” 结构模型试画细胞膜的结构方法的懂得模型图课堂巩固反馈练习阐述流淌镶嵌模型的基本内容 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -