生物膜流动镶嵌模型
【教材版本】
本节是人民教育出版社出版的高中生物必修一《分子与细胞》第4章--细胞的能量供应与利用 第二节的内容。 【设计理念】
本节课采用“提供资料→提出问题（要求）→做出假设（构建模型）→提供实验验证”的教学模式，通过“生物膜流动镶嵌模型”的构建及有关实验设计，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探索过程的艰辛。 【教材分析】
1.知识结构分析
本节主要包括两大部分内容：
1、科学家对细胞膜结构的探索历程。利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现是长期的过程；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说并非一成不变，需要不断修正、发展和完善；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。
2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。
2.知识发生发展过程分析 本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了两个思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，认识到可以通过现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着实验技术的改进，不断发现新的实验证据，原有的观点还会不断受到质疑、修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。
3.知识学习意义分析
加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相适应的观点。实验技术的进步推动科学的进步等观点对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。
4.教学建议与学法指导说明
本节内容以细胞膜分子结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生从中体验科学的实验思想和实验方法。使学生认识到在建立生物膜模型的进程中，实验技术的进步所起的作用；理解在建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。 【学情分析】
1.原有认知发展分析
高中学生具备了一定的观察和认知能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探索好奇，又往往具有盲目性，缺乏目的性，并对探索科学的过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考。 2.原有知识结构分析
学生已经了解了细胞、知道了组成细胞的分子、掌握了细胞的基本结构，尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识，为本节知识的学习奠定了基础。
3.非认知因素分析
本节通过回顾生物膜发展的历史，教学中要抓住主线，有效地引导学生思考、分析科学家所做的实验及假说，通过环环相扣的问题启发、引导学生，使其感到身临其境，仿佛自己就是科学家在思考在研究，最后自然而然地得出规律，并归纳总结出生物膜的流动镶嵌模型建构的基本方法。此外，还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用模型解释相应的生生物学现象。
【教学目标】
1、知识目标：简述生物膜的结构
2、能力目标：
⑴在此细胞膜分子结构的探究历程为主线的学习中，重点培养学生的“尝试提出问题并做出假设”的能力。
⑵借助多媒体进行探究性学习，培养学生自主学习的能力，培养学生信息获取、分析、加工、创新、利用的能力，以及团结协作和合作的学习。
3、道德情感目标：
⑴在探讨建立生物膜模型的过程中形成结构和功能相适应的观点，从而树立辩证唯物主义的自然观，逐步形成科学的世界观。 ⑵在探讨建立生物膜模型的过程中，使学生看到实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用，从而增强为振兴中华而努力学习的使命感和责任感。
【重点难点】
教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。
教学难点：探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
[确定教学重点的依据]：遵循新课标基础性原则，强调掌握必需的经典知识及灵活运用的能力，注重增加学生浓厚的兴趣和激发旺盛的求知欲。
[确定教学难点的依据]：遵循新课标选择性原则，在保证每个学生达到共同基础的前提下，分层次设计了多样的，可供不同发展潜能学生选择的课程内容，以满足学生有个性的发展。 【教学环境】
1.生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件
2.自制磷脂分子、蛋白质分子模型
【教学方法】
归纳探究法，自主、合作学习。 【教学思路】
1.调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望。
学生在第2章的学习中曾经制作真核细胞的三维结构模型，当时就遇到过用什么材料做细胞膜的问题。本节课可以从这个问题入手，让学生从结构与功能相适应的角度分析，用什么材料做细胞膜，能更好地体现细胞膜的功能。关于这个问题，学生已有的知识是：细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界；细胞膜能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过；植物细胞质壁分离和复原的实验告诉学生，细胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细胞膜具有一定的弹性。教材中“问题探讨”栏目列出了三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，其中塑料袋只能满足作为系统边界的要求，普通布能够满足系统的边界和让一部分物质透过这两项功能的要求，只有弹力布能够满足上述三项功能的要求。通过这个问题的讨论，学生就会认识到建立细胞膜的结构模型，必须从结构与功能相适应的观点出发来思考。当然，细胞膜不可能是由弹力布构成的。细胞膜到底具有怎样的结构，才能使它具有上述功能呢？
2.本节课在教学设计上主要突出科学史的教育，科学史的教学是在新教材中特别强调和突出的，在旧教材中涉及不多，要教好不容易。老师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，评价他们的贡献；要能通过一连串的环环相扣的问题来引导学生思维，要让学生感到身临其境，仿佛自己就是那个科学家在思考研究；最后让学生从中总结出科学发现的一般规律。
3.生物膜结构模型的构建是本节要突破的一个难点问题。本节课中，教师自制了磷脂分子和蛋白质分子的模型，让学生根据科学家的实验现象自己来构建磷脂分子的排列方式、蛋白质与磷脂的组合方式，这样让学生不但形象、直观的了解了模型构建的过程、也让他们置身其中、探索奥妙并体验了成功的喜悦。
4.细胞膜的流动镶嵌模型这个难点的讲解可通过多媒体课件来突破，有顺序和层次地介绍。通过幻灯片放映各个科学家研究的图片、动画，增强了这些内容的立体感、丰富了教学内容、使学生在乐趣中学、在轻松中学。
【教学过程】
1、首先创设情境，激趣导入，提出问题。 大屏幕演示以下三个动画： ①水分子进入细胞膜的过程 ②葡萄糖分子进入红细胞膜的过程 ③钾离子进入细胞膜的过程
提问：①这三种物质进入细胞膜的方式相同吗？
②这种不同是由生物膜的什么决定的？（根据结构与功能相适应的观点回答）
2、学生学习课件，进行个人自主学习。以下是课件内容：共有七个站点
站点1：1895年E.Overton用植物细胞研究细胞膜的通透性。他选取用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的研究，发现：脂溶性分子易透过细胞膜；而非脂溶性分子则难以通过。
问题①：该实验可说明什么？ 问题②：一般说来，要研究某一物质或物体的分子结构首先要弄清其化学组成成分。为何E.Overton不用化学分析方法去弄清细胞膜的化学成分？
站点2：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。
问题①：该实验说明了什么？
问题②：在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析？
站点3：1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：将抽提出的脂质在空气—水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。
问题①：该实验可得出什么结论？
问题②：细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？细胞膜中的磷脂分子会排列成怎样两层呢？
站点4：展示20世纪50年代电子显微镜诞生后拍摄的细胞膜结构的电镜照片。1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型。
问题①：单位膜结构的主要内容是什么？ 问题②：单位膜结构有什么缺陷？
站点5：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。
问题：该实验可表明什么？ 站点6：动物细胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。
问题：说明什么？
站点7：展示1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图
问题：①细胞膜的组成成分？ 【教学评价】 自我评价测试卷
1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性
C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
2、异体器官的移植手术往往很难成功。最大的障碍就是 异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜具有识别作用。这种生理功能的结构基础是（ ）
A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B细胞膜表面有糖蛋白 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有选择透过性
3、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，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（ ） A 保护作用 B 一定的流动性 C 主动运输 D 选择透过性
4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ）
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
5、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入该细胞的叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（ ）
A 6 B 8 C 12 D 16
参考答案
1C 2B 3B 4A 5B
【布置作业】 完成课后习题
