高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞膜的结构和功能教学设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞膜的结构和功能教学设计，共5页。
教学目标
1.简述细胞膜的成分。
2.说出细胞膜结构的探索历程。
3.说出细胞膜流动镶嵌模型的内容。
4.说明细胞膜结构与功能的关系。
教学重点
1.细胞膜的成分。
2.流动镶嵌模型的内容。
教学难点细胞膜的结构：流动镶嵌模型的内容。
教学过程导入所学知识点：提问学生细胞膜的功能，依据结构与功能适应观，导入细胞膜的结构。
（一）细胞膜的成分展示两个资料，引导学生进行分析。
资料1：19世纪末，欧文顿(Overtn)用500多种物质对植物细胞的通透性作研究发现：凡是脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。
结论：膜是由脂质组成的。
思考题：
1.最初认识到细胞膜的组成含有脂质，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？
2.在推理分析之后，还需要对膜的成分进行提取和鉴定吗？
3.为什么人们不从一开始就做实验来分析细胞膜的成分，而是先提出假说呢？
资料2：20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的成熟的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。
结论：膜的主要成分是脂质和蛋白质。以提问学生的形式总结细胞膜的成分：脂质 50% 主要成分蛋白质 40% 主要成分糖类 2%-10%
（二）细胞膜的结构以细胞膜的成分为基础，展示资料，引导学生逐步分析细胞膜的结构。
资料3：科学家朗缪尔（Langmuir Trugh）设计了脂类单分子膜技术，对细胞膜进行了定性的研究。
教师讲解磷脂分子特点，带领学生进行活动1.画：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？（学生在作业本上动手画出来。）
资料4：1925年，两位荷兰的科学家，格伦德尔（Grendel）和戈特（Grter）对细胞膜进行定量分析。一方面，他们测量出单个红细胞表面积为100 μm2，从而计算出10000个红细胞总的表面积；另一方面，他们用丙酮抽提出脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，他们发现，膜脂铺展的总面积是红细胞总表面积的1.8-2.2倍。
假说：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
教师带领学生开展活动2.排：细胞膜的两侧都有水环境存在，磷脂分子在细胞膜中怎样排布？（学生在作业本上动手画出来。）遇到新问题：
细胞膜的表面张力要比油水界面的表面张力要小得多。
资料5：戴维森（Davsn）和丹尼利（Danielli）两位科学家为了解决表面张力的问题，分别向油水界面中添加各类物质，发现，当向油水界面添加蛋白质的时候，油水界面的表面张力大大降低了，降低到了和细胞膜表面张力差不多的水平，1935年，Davsn和Danielli提出了三明治模型，认为在脂双层的内外两侧各排列有一层球形蛋白质分子。
又遇到新问题：不能解释亲水的物质可快速进出细胞膜。
1954年，戴维森和丹尼利对三明治模型又做出了修改和补充，认为蛋白质分子除了排列在脂双层的内外表面以外，还排列成小孔穿过脂双分子层，从而为亲水而不亲脂的物质提供快速进出细胞膜的通道。
资料6：1959年，罗伯特森（）用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗-亮-暗三层结构。这是人类第一次在显微镜下看到了细胞膜。
再次遇到新问题：20世纪60年代，科学家对细胞膜是静态的观点提出质疑？资料7.1970年，拉里·弗莱（LarryFrye）等科学家做了下列实验：用不同的荧光染料连接到蛋白质上，在荧光显微镜下可以观察到蛋白质发出不同颜色的荧光。
结论：细胞膜具有流动性。
资料8.新技术带来的新发现： 冰冻蚀刻电子显微法
将标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察到的蛋白质分布模型如图。
资料9.1972年，桑格（）和尼克森（G.Niclsn）在新的观察和实验证据的基础上，提出“流动镶嵌模型”。
资料10.研究发现，细胞表面存在糖类和蛋白质结合形成的糖蛋白，与细胞表面的识别密切相关。
带领学生进行活动3.排：动物细胞膜上的蛋白质、胆固醇以及多糖链是怎样排布的？（学生在老师给出的磷脂双分子层中排布出其他的分子）补充资料：
科学家用去污剂处理细胞膜提取蛋白质时，发现总有些区域的蛋白质不能被提取出来，说明这些区域中的蛋白质与脂质成分的联系十分紧密。
人类对自然界的认识始于观察和质疑，技术的不断创新推动着科学的发展，对细胞膜的研究必将更加细致入微…… 总结细胞膜的结构：
1.磷脂：双分子层排列，构成膜的基本支架。
2.蛋白质：镶、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。
【总结】细胞膜的特点结构特点：（一定的）流动性。组成膜的磷脂分子（如侧向移动）和大部分蛋白质分子可以运动。
功能特点：选择透过性。水分子自由通过，一些离子和小分子可以通过。
课堂习题
《细胞膜的结构》教学反思
本节内容是普通高中教科书生物学必修1《分子与细胞》第三章第一节《细胞膜的结构和功能》的部分内容，它承接前面学习的构成细胞的元素和化合物，是对生命系统的基本单位——细胞的进一步学习。
本节课我以细胞膜结构的探究历程为主线，带领学生一步步分析出细胞膜的结构，最终总结出细胞膜流动镶嵌模型的基本内容。整个教学设计体现了新课程的“提高生物科学素养、倡导探究性学习、面向全体学生、注重与生活的联系” 的四个基本理念，充分对学生在“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观” 三个方面进行提高。
在导入环节，我首先提问学生细胞膜的功能，从而导入细胞膜的结构。生物学的重要思想观念之一就是“结构与功能相统一”，细胞膜具有上述功能，必然有相应的结构，而结构又是与其组成成分有关，所以自然导入了对细胞膜成分的学习。
对于细胞膜的成分，我主要采用的是生物科学史的资料分析。科学史是生物学习的重要资源，一部科学史既是知识和技术不断更新的过程，也是观念和思想不断的发展历程，这是非常好的情感态度价值观培养资源。通过对科学史的学习，学生就仿佛科学家般，研究生物科学的发现历程，体会实验设计的技巧，挖掘各种科学方法，领悟科学家的科学思维，学习科学家刻苦钻研的科学精神。在潜移默化中学生的科学思维素养就得到了培养。比如我给学生呈现科学史1后引导学生思考相关问题，学生分析以后提出假说，我再指导学生对假说进行评价，这一过程可以锻炼学生敏锐的思维和思辨能力。借助这样一种方式，教师给出实验现象并提出问题，由学生分析推理后提出假说，为了验证假说的正确性，对其进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论，在无形中就提高了学生的演绎与推理能力。
对于细胞膜的结构，我们在得出“细胞膜由两层脂质分子连续排列”这个结论时借助了建构物理模型来实现。经过教师的介绍，学生已经了解了磷脂分子的结构特点，我设置1.画、2.画和3.排活动。通过这些活动，学生在自己动手建构这个物理模型时，能够很好地理解以上的推论。明确了细胞膜的各种成分以后，学生在作业本上以画图的形式构建细胞膜的结构模型。在画图过程中，学生要考虑很多问题，比如蛋白质的分布有哪些类型，胆固醇分子是不是存在于所有细胞膜上，多糖分子和蛋白质结合后形成的糖蛋白是位于细胞膜外表面还是内表面。解决了这些问题，“细胞膜的结构”这一知识点也就迎刃而解了。通过构建物理模型这一活动，可以克服学生对细胞膜这一微观结构认识的困难，增加了感性认识,同时也体会了结构与功能相适应的生物学观点，使学生领悟科学研究的方法，提升了学生比较和分析的思维能力。
整节课下来，我依据学生的个性差异，设计出不同的问题，让不同层次的学生都能参与其中，调动全体学生的积极性，促进全体学生的发展。坚持启发性教学原则，调动学生的学习兴趣，发挥学生的主体作用，并根据学生的年龄特点和学生对知识的掌握程度，力求做到因材施教。我通过整合科学史素材、借助物理模型等方式，培养学生的创造性思维能力、演绎与推理能力以及建构模型能力，达到了培养高中学生科学思维的目的。