“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”教學(xué)設(shè)計(jì)與案例

王梅霞

1教材分析

1.1地位作用

“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物必修一“分子和細(xì)胞”中的內(nèi)容。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)了細(xì)胞的化學(xué)組成的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以學(xué)好本節(jié)內(nèi)容既能幫助學(xué)生鞏固前面的知識(shí)，又能為學(xué)生學(xué)習(xí)細(xì)胞的代謝作好鋪墊，它在教材中起著承上啟下的橋梁作用。因此本節(jié)課在教學(xué)中起著至關(guān)重要的作用。

1.2主要內(nèi)容

細(xì)胞膜是細(xì)胞中必不可少的結(jié)構(gòu)。本節(jié)課主要講述細(xì)胞膜的成分和功能。教材首先介紹了細(xì)胞膜的成分以及各種成分在膜上的排布方式即細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，并以“積極思維”的方式引出細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：具有一定的流動(dòng)性。其次教材分析了細(xì)胞膜的功能；結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況從學(xué)生熟悉的事物——房屋人手，討論細(xì)胞膜可能具有的功能。緊接著讓學(xué)生親自動(dòng)手通過實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)細(xì)胞膜的功能，學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的功能。然后自然過渡到學(xué)習(xí)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)完細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)后再進(jìn)一步認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性。

2教學(xué)目標(biāo)及重、難點(diǎn)

2.1教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：簡(jiǎn)述細(xì)胞膜的成分和功能。

能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別生物圖的能力和分析歸納總結(jié)的能力；培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)史料建構(gòu)生物學(xué)知識(shí)的能力；通過玉米胚的染色實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

情感目標(biāo)：在學(xué)生理解生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，建立起生命活動(dòng)的物質(zhì)性觀點(diǎn)；樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

2.2教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。難點(diǎn)：細(xì)胞膜的功能；理解細(xì)胞膜對(duì)于細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的重要意義。

3教學(xué)過程

3.1提出問題，創(chuàng)設(shè)情景，引入課題

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生回顧細(xì)胞中糖類、蛋白質(zhì)、核酸等化學(xué)物質(zhì)的功能，提出問題：如果將細(xì)胞中的各種成分按照其在細(xì)胞內(nèi)的比例混合于一容器中，該容器能否完成生命活動(dòng)?

學(xué)生活動(dòng)：回答相應(yīng)的問題。

結(jié)論：系統(tǒng)不是其組分的簡(jiǎn)單堆砌，而是有序的組織在一起形成統(tǒng)一的整體——細(xì)胞。

教師活動(dòng)：展示圖片“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)模型——細(xì)胞屋”，引出課題：“細(xì)胞屋的墻壁”即細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。

3.2細(xì)胞膜功能的學(xué)習(xí)

教師活動(dòng)：(1)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比分析：將細(xì)胞屋的外墻即細(xì)胞膜和生活中的墻壁相比較，分析細(xì)胞膜的功能；作為細(xì)胞生命系統(tǒng)的邊界，將細(xì)胞膜和國(guó)家的海關(guān)、邊檢相比較，分析其功能。

(2)展示小詩(shī)：是誰，隔開了原始海洋的動(dòng)蕩。是誰，奏鳴了生命的交響。是誰，為我日夜守邊防。是誰，為我傳信報(bào)安康。啊，偉大的細(xì)胞膜呀!沒有你，我會(huì)是何等模樣!

學(xué)生活動(dòng)：通過類比分析討論細(xì)胞膜的功能；通過朗讀小詩(shī)體會(huì)細(xì)胞膜的功能。

師生共同歸納細(xì)胞膜的功能。

通過以上分析與討論，學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜的功能有了一定的了解。在此基礎(chǔ)上教師指導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入探究細(xì)胞膜的功能。

細(xì)胞膜功能的實(shí)驗(yàn)探究：玉米種子的染色。

實(shí)驗(yàn)操作：將2種玉米種子沿胚的中心線縱切成2片，同時(shí)放入5％紅墨水液中，2min后取出玉米種子切片，放人清水中漂洗，接著觀察并比較縱切面上胚的染色情況。

細(xì)胞膜功能的探究：閱讀探究。資料一：小腸絨毛上皮細(xì)胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖，卻很難吸收相對(duì)分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。資料二：人的紅細(xì)胞中的K⁺的濃度比血漿中的K⁺的濃度要高出30倍；紅細(xì)胞中的Na⁺的濃度是血漿中的1/6。

提出問題：上述資料內(nèi)容說明了什么?

資料三：海洋或河流湖泊中存在著很多不同生物種的精子和卵細(xì)胞，這些精子與卵細(xì)胞并沒有發(fā)生相互結(jié)合；免疫細(xì)胞吞噬病毒或細(xì)菌，而正常情況下并不吞噬自身的細(xì)胞；植物傳粉后，同種和不同種的花粉都會(huì)落到雌蕊的柱頭上，同種的花粉能萌發(fā)，異種的花粉不能萌發(fā)或萌發(fā)緩慢。

提出問題：細(xì)胞如何識(shí)別?如何進(jìn)行信息交流?

通過探究，學(xué)生對(duì)細(xì)胞膜的功能會(huì)有更深刻的理解。為幫助學(xué)生理解，教師還可播放多媒體視頻和動(dòng)畫。

設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，鍛煉學(xué)生自主閱讀，分析、自主實(shí)驗(yàn)的能力。教師注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生利用類比的方法解決問題，使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，將抽象知識(shí)具體化，加深理解和記憶。

過渡：聯(lián)系蛋白質(zhì)功能的多樣性是由其結(jié)構(gòu)的多樣性決定的，提出問題：細(xì)胞膜的功能是由什么決定的呢?引入下一個(gè)問題：細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)如何?

3.3細(xì)胞膜的成分和結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)

教師活動(dòng)：提供材料，提出問題。

材料一：19世紀(jì)末，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行了上萬次的研究。發(fā)現(xiàn)凡是易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也容易穿過膜，反之，不容易溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，也不容易穿過膜。材料二：人的消化液中含有許多能夠水解蛋白質(zhì)的物質(zhì)，稱為蛋白酶。用蛋白酶處理細(xì)胞膜，會(huì)使細(xì)胞膜分解。請(qǐng)根據(jù)以上資料思考細(xì)胞膜在組成上有何特點(diǎn)?

學(xué)生活動(dòng)：閱讀資料，討論細(xì)胞膜的組成成分，思考教師提出的問題。

通過閱讀資料學(xué)生很容易分析得出細(xì)胞膜的組成成分中有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，教師可繼續(xù)提出問題將第二章所學(xué)的知識(shí)和本節(jié)知識(shí)緊密聯(lián)系。

追問：膜中的脂質(zhì)主要是哪一類物質(zhì)呢?假如分離得到細(xì)胞膜的各成分，你用何種方法證明其中含有蛋白質(zhì)呢?

教師活動(dòng)：總結(jié)細(xì)胞膜的組成成分。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過閱讀資料自己推導(dǎo)出細(xì)胞膜的成分，能夠加深印象。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生在關(guān)鍵知識(shí)之間建立深刻的邏輯聯(lián)系，培養(yǎng)其知識(shí)遷移能力。

過渡：細(xì)胞膜上的各種成分是如何排列的呢?

繼續(xù)探究：

教師活動(dòng)：提供資料，提出問題。

材料三：1925年荷蘭科學(xué)家高特和格蘭德爾從細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在水面鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍。

這說明細(xì)胞膜上的磷脂是如何排列的?

追問：結(jié)合磷脂的分子特點(diǎn)(具有親水的頭和輸水的尾)，假如有很多磷脂分子平鋪在水面將會(huì)如何排列呢?細(xì)胞膜內(nèi)外都有水，那磷脂雙分子層又是如何排列的呢?請(qǐng)大家自己在紙上畫一畫。

學(xué)生活動(dòng)：閱讀、思考、討論、繪圖并展示。

過渡：那么膜上的蛋白質(zhì)又是如何排列的呢?繼續(xù)探究。

教師活動(dòng)：提供資料并引導(dǎo)學(xué)生分析資料。

材料四：1959年羅伯特森用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示出暗－明－暗三層結(jié)構(gòu)，由此提出“三明治”模型。提示：電子顯微鏡下，大分子物質(zhì)對(duì)電子吸收多成像顏色較深；小分子對(duì)電子吸收少成像顏色較淺。由此分析照片中的三層結(jié)構(gòu)分別屬于什么物質(zhì)?

試著繪出細(xì)胞膜的“三明治”模型的示意圖。

學(xué)生活動(dòng)：分析討論得出，暗帶應(yīng)該是大分子的

蛋白質(zhì)，明帶應(yīng)該是小分子的磷脂或糖類。教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)糖類在細(xì)胞膜中的含量進(jìn)一步推測(cè)明帶的成分為磷脂。繪圖表示細(xì)胞膜的“三明治”模型并展示(圖1)。

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的回答及繪圖進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。介紹細(xì)胞膜的“三明治”模型的主要內(nèi)容對(duì)羅伯特森的貢獻(xiàn)進(jìn)行肯定，同時(shí)對(duì)其不足提出問題。

細(xì)胞膜的“三明治”模型的主要內(nèi)容：細(xì)胞膜是由蛋白質(zhì)_脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成；細(xì)胞膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

提出問題：隨著科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)膜蛋白并不是全部平鋪于脂質(zhì)表面的，蛋白質(zhì)的排列方式到底是怎么樣的?請(qǐng)大家請(qǐng)大家閱讀教材P36第三個(gè)自然段，歸納細(xì)胞膜成分的排列方式，并試著將前面所繪的“三明治”模型的示意圖加以修改。

學(xué)生活動(dòng)：閱讀，歸納、繪圖并展示(圖2)。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生觀察、比較、分析的能力及利用圖像等形式進(jìn)行表達(dá)的能力；同時(shí)，提高學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的積極性。

教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生所繪圖像進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。提出新的問題：細(xì)胞膜是否靜態(tài)的?引出對(duì)新問題的探究。

教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材內(nèi)容：人細(xì)胞和鼠細(xì)胞為什么能夠融合?引導(dǎo)學(xué)生積極思維分析實(shí)驗(yàn)所能說明的問題：膜蛋白是可以運(yùn)動(dòng)的。

動(dòng)畫演示細(xì)胞膜蛋白質(zhì)和磷脂的運(yùn)動(dòng)方式(幫助學(xué)生理解)。

教師與學(xué)生共同歸納細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)都可以運(yùn)動(dòng)，因此細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。

教師提供資料：1972年桑和尼克森根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果，提出了“流動(dòng)鑲嵌模型”。模型的要點(diǎn)：細(xì)胞膜的基本骨架是磷脂雙分子層，蛋白質(zhì)鑲嵌排列于雙分子層上。膜具有一定的流動(dòng)性。

教師總結(jié)：關(guān)于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，從20世紀(jì)初開始，科學(xué)家通過研究相繼提出了許多假說和模型，直到現(xiàn)在仍然處于發(fā)展、完善階段。仍有許多問題有待我們大家去解決，希望同學(xué)們通過自己的努力為將來的膜研究做出貢獻(xiàn)。

本小節(jié)的設(shè)計(jì)意圖：用心體會(huì)科學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，不失時(shí)機(jī)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法以及科學(xué)思維方式養(yǎng)成的教育；激發(fā)學(xué)生的智力參與，、培養(yǎng)其思維的深刻性、獨(dú)創(chuàng)性；適度拓展教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中深刻體會(huì)科學(xué)家的思維過程，同時(shí)，能夠?qū)ψ约旱耐普撟龀鲈u(píng)價(jià)。通過對(duì)科學(xué)史的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)日新月異、日臻完善的發(fā)展態(tài)勢(shì)，從而培養(yǎng)他們用發(fā)展的眼光看問題。

3.4課堂小結(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。

4教后反思

教學(xué)設(shè)計(jì)采取了“指導(dǎo)——探究——完善”的教學(xué)模式，該模式的理論依據(jù)是智育心理學(xué)中的“知識(shí)分類學(xué)習(xí)論”及學(xué)習(xí)策略中的“深加工學(xué)習(xí)策略”有關(guān)教學(xué)理論。教師通過各種形式，不斷地啟發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，充分發(fā)揮其主體性，使學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)之中，并通過自己的努力去解決問題，從而達(dá)到真正理解和掌握知識(shí)的目的。其中教師起到誘導(dǎo)、點(diǎn)撥、示范的作用，改變了以往由教師講、學(xué)生聽的單純的知識(shí)傳授為主的教學(xué)方式，使學(xué)生對(duì)有關(guān)細(xì)胞膜的知識(shí)不是呆板地記憶，而是自己主動(dòng)去學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方法獲得發(fā)展，學(xué)習(xí)能力得到提高。而且也體現(xiàn)了學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)、建構(gòu)的教學(xué)理念，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到提高。