《生物膜的流動鑲嵌模型》教學案例

吳敏敏

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0145-01

一、教材分析

本節是高中生物人教版必修1第4章第2節內容。在本章中共3節內容，前一節“物質跨膜運輸的實例”中主要說明細胞膜是選擇透過性膜，膜為什么具有選擇透過性？這就與膜的結構有關，膜的結構又是解釋后一節“物質跨膜運輸的方式”的基礎。由此可見，本節內容在第4章中起著承上啟下的作用，有助于學生建立結構與功能相適應的觀點。

在本節的內容編排中，首先回顧了科學家對細胞膜結構的探索歷程。在此，通過引導學生一步一步地分析科學家的實驗和結論，使學生切身感受科學的魅力，自然而然地接受流動鑲嵌模型的理論，更重要的是讓學生加深對科學過程和方法的理解，使其明白科學發現的過程是一個長期的過程；真理須通過實踐驗證；科學學說是需要不斷修正、發展和完善的；科學技術的進步可以更好地促進科學的發展。其次，闡述了細胞膜的流動鑲嵌模型的基本內容。在眾多對細胞膜結構的假說中，細胞膜的流動鑲嵌模型是目前人們普遍接受認同的，能較好地解釋人們對細胞膜功能的認識。在此，學生必須展開想象力，在頭腦中構建細胞膜的空間結構，理解和掌握流動鑲嵌模型的基本要點，繼而為理解下一節物質跨膜運輸的方式做下知識的鋪墊。

二、學情分析

雖然，學生對組成細胞的分子、細胞的基本結構，細胞膜是生命系統的邊界等知識已有了解，為本節知識的學習奠定了基礎。但是，因為我所教的班級是學校中的平行班，大部分學生的學習基礎薄弱，學生學習的欲望不強烈，對生物的學習積極性也一般，所以要想喚醒學生沉睡的欲望，調動學生的積極性，就只能通過提高課堂中活動的交互性，突出課程的趣味性，加強與生活的聯系，才能來充分激發他們的學習興趣。

三、教學目標

1.知識目標

（1）通過分析科學家建立生物膜模型的過程，闡述科學發現的一般規律。

（2）舉例說明生物膜具有流動性特點。

（3）簡述生物膜的流動鑲嵌模型的基本內容。

2.情感態度與價值觀目標

（1）生物膜結構的研究是基于生物膜的功能特點來開展的，此節需要樹立生物結構與功能相適應的辯證唯物主義自然觀。

（2）理解假說的提出要有實驗和觀察的依據，需要有嚴謹的推理和大膽的想象，并要通過實驗進一步驗證，進而來形成正確的科學價值觀。

（3）正確認識實驗技術手段的進步在促進科學的發展中的作用。

3.能力目標

（1）通過分析科學家建立生物膜模型的過程，學習做出假設。

（2）發揮空間想象力，通過制作模型，構建細胞膜的空間立體結構。

四、教學重點、難點

1.教學重點：流動鑲嵌模型的基本內容。

2.教學難點：探討建立生物膜模型的過程如何體現結構與功能相適應的觀點。

五、教學過程

（一）溫故知新，導入新課

回顧上節所學的細胞膜的功能特點，教師引導思考細胞膜的這一特性要求其結構具有什么樣的特點，進而進入今天所學。

（二）構建新知，解決問題

PPT呈現資料，讓學生閱讀實驗資料探究，小組討論合作學習

實驗一：1895年E.Overton用植物細胞研究細胞膜的通透性。他選取用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次的研究，發現：脂溶性分子易透過細胞膜；而非脂溶性分子則難以通過。

問題：（1）你能推測出什么結論？（2）在推理分析得出結論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？

實驗二：20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，發現細胞不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解。

問題：（1）你能推測出什么結論？（2）在此實驗中為什么要選用紅細胞膜來進行分析？

實驗三：1925年，兩位荷蘭科學家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提紅細胞膜脂質實驗：將抽提出的脂質在空氣—水界面上鋪成單分子層，測得其分子所占的面積相當于所用的紅細胞表面積的2倍。

問題：（1）你能推測出什么結論？（2）細胞膜中的脂質為什么會排列為連續兩層呢？細胞膜中的磷脂分子會排列成怎樣的兩層呢？用磷脂分子模型排列出來比較哪種情況膜穩定性強？

教師補充介紹：磷脂分子結構（由親水的頭部和疏水的尾部來構成）

思考：脂質和蛋白質是怎樣形成膜的呢？蛋白質位于脂雙層的什么位置？

實驗四：1959年，J.D.Robertsen根據電鏡下觀察到的細胞膜暗—亮—暗的三層結構，提出單位膜結構模型。

問題：（1）單位膜結構的主要內容是什么？（2）單位膜結構有什么缺陷？（3）有哪些證據證明細胞膜中的物質是不斷運動的呢？ 教師放映變形蟲的變形運動動畫。

實驗五：20世紀60年代，科學家用掃描電鏡技術和冰凍蝕刻技術揭示了細胞學說結構中蛋白質顆粒存在的方式。

實驗六：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠細胞融合實驗。

問題：該實驗表明什么？

實驗七：展示1972年桑格和尼克森提出的流動鑲嵌模型示意圖。

問題：（1）細胞膜的組成成分？（2）細胞膜的基本支架？（3）蛋白質分子在磷脂雙分子層上如何排布的？（4）細胞膜的結構特點和功能特點？

（三）手工制作，交流展示

教師提供材料：制作生物膜模型的廢舊物品（電線，泡沫，鐵絲，藥丸的球形蠟殼等），引導同學現場制作生物膜模型，并展示與評價他人作品。

（四）課堂小結：用概念圖的形式師生共同進行總結。

（五）布置作業：教材P69練習，《三維設計》本節的隨堂基礎鞏固。

六、教學反思

在本節的教學設計中首先由科學探究史的呈現與環環相扣的問題來引導學生探究體驗科學研究的一般過程；其次在教師的引導下讓學生自己總結出流動鑲嵌模型的主要內容，并且讓學生在學習模型的建構中，充分利用自己身邊的材料制作了生物膜模型，使其加深了對相關知識的理解，同時變廢為寶，進而引導學生探索生活中廢物的利用和教學資源的開發。

這節課的內容雖然較為抽象不易理解，但在設計時既有資料的探究、小組的討論學習、又有通過多媒體課件的展示、學生模型的制作等多種手段來促進學生動腦、動口、動眼、動手，由此充分激發了學生的學習興趣，充分落實了新課程標準所倡導的自主、探究、合作學習的教學方式，有效的實現了課程的三維目標，貫徹了新課改的精神。不足之處是在模型的構建中需進一步打開學生的思維。