“生物膜的流動鑲嵌模型”教學(xué)設(shè)計

摘要：本節(jié)采用科學(xué)探究的一般過程及方法，來突破生物膜模型構(gòu)建的發(fā)展史這一主要內(nèi)容。通過資料展示，學(xué)生自主閱讀分析，采用層層設(shè)問的形式，引導(dǎo)學(xué)生以繪制平面圖的方式，對生物膜模型進(jìn)行構(gòu)建，體驗知識的生成過程，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識，分析解決問題的能力，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：生物膜模型 發(fā)展史 科學(xué)探究 構(gòu)建

一、教材分析

“生物膜的流動鑲嵌模型”是人教版高中生物必修1第四章第2節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容是在前面學(xué)習(xí)細(xì)胞膜相關(guān)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時也以第四章第1節(jié)里所接觸的科學(xué)探究的一般步驟為基礎(chǔ)；又為下一節(jié)學(xué)生理解物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞阶隽肆己玫匿亯|。由于本節(jié)內(nèi)容是以科學(xué)發(fā)展史為主線，所以在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建模型，讓學(xué)生親身體驗科學(xué)家是怎樣通過提出問題、作出假設(shè)、進(jìn)行實驗來得出結(jié)論的過程，同時讓學(xué)生在知識的生成過程中體驗科學(xué)技術(shù)所起的作用。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)。簡述生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，嘗試通過繪制平面圖，來構(gòu)建生物膜模型并嘗試探討這個過程如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點以及實驗技術(shù)在其中所起的作用。

2.能力目標(biāo)。通過構(gòu)建模型，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力；通過資料分析，培養(yǎng)學(xué)生對知識的分析歸納能力。

3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)。體驗科學(xué)探究的歷程，認(rèn)同科學(xué)的進(jìn)步是一個技術(shù)推動的過程，是一個不斷開拓、修正和完善的過程。

三、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課。讓兩位學(xué)生朗誦“至細(xì)胞膜”：人們常說，我比任何電腦都精巧！人們常說，我是他們結(jié)構(gòu)和功能的基本單位；人們還說，他們的生命活動離不開我；可是，是誰，隔開了世事的動蕩，為我守得一份安康？是誰，為我嚴(yán)守邊防，維持我的代謝和成長……

2.構(gòu)建生物膜模型。“觀察現(xiàn)象”（展示資料一：1895年E.Overton的實驗并設(shè)問該現(xiàn)象體現(xiàn)了細(xì)胞膜哪方面的功能），引導(dǎo)學(xué)生嘗試著“提出問題”，如為什么生物膜能控制物質(zhì)進(jìn)出？這與其結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？學(xué)生結(jié)合實驗現(xiàn)象“作出合理假設(shè)”（細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)）。教師設(shè)問，要確定假設(shè)是否成立，應(yīng)該怎么做呢？學(xué)生在學(xué)習(xí)了前一節(jié)的基礎(chǔ)上很容易答出需要“實驗驗證”。于是，教師展示資料二細(xì)胞膜成分的驗證實驗并讓學(xué)生分析歸納“得出結(jié)論”：細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)、蛋白質(zhì)。

教師設(shè)置推想一：根據(jù)磷脂分子的結(jié)構(gòu)特點，畫圖表示磷脂分子在空氣—水界面中的排布方式，并請學(xué)生板畫出結(jié)果。在評價的基礎(chǔ)上，教師結(jié)合已學(xué)的自由水的作用及細(xì)胞中含量最多的化合物等知識。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推想二：細(xì)胞膜內(nèi)外兩側(cè)都是以水為主的溶液，畫圖表示組成細(xì)胞膜的磷脂分子排布方式？教師對學(xué)生畫圖及板畫的結(jié)果進(jìn)行講解修正，得出推測的結(jié)論，細(xì)胞膜中的磷脂成雙層排列。然后，教師在前兩個推想的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)問：根據(jù)大家的推測，如果提取出細(xì)胞膜，并讓它在空氣—水界面上鋪展成單分子層，則單分子層的表面積與細(xì)胞膜表面積有什么關(guān)系？這時候，學(xué)生不難答出2倍的答案。推測是否正確？

教師向?qū)W生展示資料三：1925年，兩位荷蘭科學(xué)家的實驗并順理成章的得出結(jié)論：膜中的磷脂分子必然排列為連續(xù)的兩層。由此通過層層設(shè)問，層層推想突破學(xué)生理解上的難點。

蛋白質(zhì)在生物膜中怎樣分布呢？教師展示資料四羅伯特森的實驗讓學(xué)生進(jìn)行分析并得出“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)調(diào)此模型強(qiáng)調(diào)的是“三層靜態(tài)統(tǒng)一”的結(jié)構(gòu)；隨后讓學(xué)生按照羅伯特森的觀點繼續(xù)在磷脂雙分子層中畫出蛋白質(zhì)的分布，由此構(gòu)建出“單位膜模型”。

3.模型修正。這個模型是否合理呢？接下來就要進(jìn)行檢驗。教師展示圖片資料五冰凍蝕刻后生物膜的斷裂面，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中的排列并非“對稱”。于是，教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出蛋白質(zhì)的三種分布方式，即“鑲、嵌、貫穿”，并讓學(xué)生修正自己所構(gòu)建的模型。教師繼續(xù)設(shè)問，那組成生物膜的蛋白質(zhì)和磷脂是不是靜止不動的呢？請學(xué)生回憶已學(xué)知識中哪些例子可以說明膜是流動的。學(xué)生回憶時，教師展示白細(xì)胞吞噬病菌的動畫及變形蟲、分泌蛋白合成和分泌、質(zhì)壁分離的圖片幫助學(xué)生理解。有沒有相關(guān)的實驗可以證明我們的推想是否正確呢？教師展示資料六細(xì)胞膜因溫度升高厚度變薄以及資料七“人—鼠”細(xì)胞膜融合實驗并組織學(xué)生閱讀教材，讓學(xué)生嘗試分析實驗可以得出的結(jié)論。在上述分析的基礎(chǔ)上，教師展示資料八桑格和尼克森的假說——流動鑲嵌模型并組織學(xué)生將前面已學(xué)的多糖構(gòu)建到各自的模型中去。最后予以總結(jié)，當(dāng)一個模型在經(jīng)過檢驗后如果不合理，則應(yīng)該進(jìn)行修正，讓學(xué)生意識到科學(xué)的發(fā)展是離不開多位科學(xué)家的不斷開拓、嘗試、檢驗和修正的。

4.小組交流討論歸納，內(nèi)化知識。“流動鑲嵌模型”中的流動和鑲嵌體現(xiàn)在哪里？討論分析每一個資料，其中分別有哪些技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵的作用？每一次科學(xué)的進(jìn)步是如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點的？教師展示問題框架，如請在你所構(gòu)建的模型中標(biāo)出膜的基本支架；標(biāo)出糖蛋白并注明位置和功能；用關(guān)鍵詞概括蛋白質(zhì)的分布；總結(jié)膜的結(jié)構(gòu)和功能特點。處理方式上是先讓學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容在自主閱讀的基礎(chǔ)上嘗試解答，在獨立完成的基礎(chǔ)上再進(jìn)行小組討論，完善，讓小組代表進(jìn)行講解。最后，完成本節(jié)課的知識框架圖，并進(jìn)行隨堂練習(xí)鞏固。

四、教學(xué)反思

1.課題的導(dǎo)入。本節(jié)內(nèi)容是要構(gòu)建生物膜模型，因為問題探討中給出的動手構(gòu)建生物膜模型在很多學(xué)校難以落實，如果僅通過提問又過于平淡，所以教師從改編撰寫的一段朗誦詞來復(fù)習(xí)細(xì)胞膜的功能并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)問，這樣可以讓學(xué)生體會到生物學(xué)的優(yōu)美，并且在一開始就形成了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，明確本節(jié)課的探究目的，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

2.效果評價。本節(jié)內(nèi)容教師一改傳統(tǒng)的一味地講解灌輸?shù)姆绞剑峭ㄟ^問題串串起整節(jié)課的教學(xué)，以“觀察現(xiàn)象，提出問題——作出假設(shè)——實驗驗證，得出結(jié)論——進(jìn)一步探究，提出問題——分析實驗——構(gòu)建模型——檢驗修正”為探究主線，用科學(xué)史發(fā)展的相關(guān)資料進(jìn)行引導(dǎo)，同時以學(xué)生繪圖模型為主，讓學(xué)生親身體驗知識的生成過程。這樣的處理可以讓學(xué)生對知識的理解更深刻，同時能讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的樂趣，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，可以培養(yǎng)學(xué)生的良好思維習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動機(jī)。

3.思考與發(fā)展。最后，主要是以學(xué)生自己總結(jié)和小組討論的方式對本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行歸納和整理，旨在培養(yǎng)學(xué)生主動構(gòu)建知識的能力。課的最后設(shè)置的兩道討論題是為了讓學(xué)生認(rèn)識到技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中所起的關(guān)鍵作用，以及在知識學(xué)習(xí)的同時認(rèn)識到生物中結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。對我們每一位教師而言，我們的每一節(jié)課更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是對學(xué)生觀察分析、科學(xué)探究、歸納總結(jié)等學(xué)習(xí)能力及思維習(xí)慣的培養(yǎng)，因為學(xué)會學(xué)習(xí)往往比學(xué)到多少知識更重要，所謂“授之以魚不如授之以漁”。

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