“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计

2024-07-20

“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计（共8篇）

1.“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计篇一

《生物膜的流动镶嵌模型》教学反思

本节是人教版第四章第二节的内容，之前已经学习了细胞的基本结构，了解到细胞膜、细胞器膜、核膜在组成成分和结构上很相似，在结构和功能上紧密联系，并且学生了解到生物膜都是选择透过性膜，结构决定功能，因此本节将深入探讨生物膜的结构，本节的重点是利用资料和模型尝试让学生自己构建生物膜流动镶嵌模型的过程。

资料一：

欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

资料二：

20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，并且发现细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。

师：从资料1和2中我们可以知道细胞膜的主要成分是什么？生：脂质和蛋白质资料三：

1925年,两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

师：通过实验现象可以得到怎样的推论？

生：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！

教师介绍磷脂分子的结构并且提出问题让学生做一个大胆的推测，并且画出来

师：细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想像一下，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中是怎样排布的呢？

生：

资料四：

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。

资料五：

1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验

资料六：

蛋白质分子存在形态有有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。

师：请学生构建生物结构，并画出来生：

本节课以资料和问题为纽带，让学生以探索者、研究者的身份投入学习的。学生小组合作，通过思考与讨论，亲身体验科学是一个不断发展的动态过程；在科学领域没有终极真理，质疑和争论不仅是正常的，而且能促进科学的进步。通过多媒体的辅助活跃了课堂气氛。将一些本来不太好理解的问题简单化，取得了较好的效果，也得到了学生的认可。这节课让我深深感到：要转变教学观念与教学模式，真正地让学生的主体性得到充分发挥，在教师的诱导下，能够独立地完成学习任务。让学生真正地“动”起来。同时培养立德树人的美育。

2.“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计篇二

一、教材分析

本节是高中生物人教版必修1第4章第2节内容。在本章中共3节内容，前一节“物质跨膜运输的实例”中主要说明细胞膜是选择透过性膜，膜为什么具有选择透过性？这就与膜的结构有关，膜的结构又是解释后一节“物质跨膜运输的方式”的基础。由此可见，本节内容在第4章中起着承上启下的作用，有助于学生建立结构与功能相适应的观点。

在本节的内容编排中，首先回顾了科学家对细胞膜结构的探索历程。在此，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，使其明白科学发现的过程是一个长期的过程；真理须通过实践验证；科学学说是需要不断修正、发展和完善的；科学技术的进步可以更好地促进科学的发展。其次，阐述了细胞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接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识。在此，学生必须展开想象力，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，继而为理解下一节物质跨膜运输的方式做下知识的铺垫。

二、学情分析

虽然，学生对组成细胞的分子、细胞的基本结构，细胞膜是生命系统的边界等知识已有了解，为本节知识的学习奠定了基础。但是，因为我所教的班级是学校中的平行班，大部分学生的学习基础薄弱，学生学习的欲望不强烈，对生物的学习积极性也一般，所以要想唤醒学生沉睡的欲望，调动学生的积极性，就只能通过提高课堂中活动的交互性，突出课程的趣味性，加强与生活的联系，才能来充分激发他们的学习兴趣。

三、教学目标

1.知识目标

（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。

（2）举例说明生物膜具有流动性特点。

（3）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

2.情感态度与价值观目标

（1）生物膜结构的研究是基于生物膜的功能特点来开展的，此节需要树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。

（2）理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并要通过实验进一步验证，进而来形成正确的科学价值观。

（3）正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。

3.能力目标

（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。

（2）发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。

四、教学重点、难点

1.教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。

2.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。

五、教学过程

（一）温故知新，导入新课

回顾上节所学的细胞膜的功能特点，教师引导思考细胞膜的这一特性要求其结构具有什么样的特点，进而进入今天所学。

（二）构建新知，解决问题

PPT呈现资料，让学生阅读实验资料探究，小组讨论合作学习

实验一：1895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）你能推测出什么结论？（2）在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？

实验二：20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）你能推测出什么结论？（2）在此实验中为什么要选用红细胞膜来进行分析？

实验三：1925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）你能推测出什么结论？（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的两层呢？用磷脂分子模型排列出来比较哪种情况膜稳定性强？

教师补充介绍：磷脂分子结构（由亲水的头部和疏水的尾部来构成）

思考：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？蛋白质位于脂双层的什么位置？

实验四：1959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？（2）单位膜结构有什么缺陷？（3）有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？教师放映变形虫的变形运动动画。

实验五：20世纪60年代，科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞学说结构中蛋白质颗粒存在的方式。

实验六：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。

问题：该实验表明什么？

实验七：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？（2）细胞膜的基本支架？（3）蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？（4）细胞膜的结构特点和功能特点？

（三）手工制作，交流展示

教师提供材料：制作生物膜模型的废旧物品（电线，泡沫，铁丝，药丸的球形蜡壳等），引导同学现场制作生物膜模型，并展示与评价他人作品。

（四）课堂小结：用概念图的形式师生共同进行总结。

（五）布置作业：教材P69练习，《三维设计》本节的随堂基础巩固。

六、教学反思

在本节的教学设计中首先由科学探究史的呈现与环环相扣的问题来引导学生探究体验科学研究的一般过程；其次在教师的引导下让学生自己总结出流动镶嵌模型的主要内容，并且让学生在学习模型的建构中，充分利用自己身边的材料制作了生物膜模型，使其加深了对相关知识的理解，同时变废为宝，进而引导学生探索生活中废物的利用和教学资源的开发。

3.生物膜的流动镶嵌模型的教学方案篇三

1.学习目标

（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，作出假设。理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要严谨的推理和大胆的想像，并通过观察和实验进一步验证和完善。同时，理解实验技术的进步所起的巨大作用。

（2）说出细胞膜的成分为脂质和蛋白质，举例说明细胞膜具有流动性的特点。

（3）简述生物膜的流动镶嵌模型的内容。理解生物膜的结构特点是具有一定的流动性（包括膜脂的流动性和膜蛋白的运动性），这种流动性对于活细胞的生命活动，有着十分重要的意义。

（4）探讨在建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点，通过对“生物膜结构的认识过程”的探究，体现科学研究的逻辑性和精确性。

2.学习建议

（1）在分析科学家对生物膜结构的探索历程时，要注意围绕所提出的问题，通过想像、思考及推理，去作出假说的过程。

（2）理解生物膜模型的建立过程和完善过程。根据对生物膜形态结构、化学组成和功能的认识，人们先后对生物膜的分子结构提出了多种模型。这些模型都重点回答了下列问题：生物膜的脂质和蛋白质等组分在膜中如何排列并形成膜结构的？它们是如何作用的？这些组分和膜结构的物理化学性质及其功能的调节控制是如何进行的？这些模型是成熟的`还是将来需要逐渐完善的？

（3）科学家对生物膜结构的研究往往立足于生物膜所具有的功能特点，因此高中物理，树立生物体结构和功能相适应的观点是十分重要的。

高中生物生物的生殖和发育知识点总结

1、有性生殖产生的后代具双亲的遗传特性，具有更大的生活能力和变异性，因此对生物的生存和进化具有重要意义。

2、营养生殖能使后代保持亲本的性状。

3、减数分裂的结果是，新产生的生殖细胞中的染色体数目比原始的生殖细胞的减少了一半。

4、减数分裂过程中联会的同源染色体彼此分开，说明染色体具一定的独立性；同源的两个染色体移向哪一极是随机的，则不同对的染色体（非同源染色体）间可进行自由组合。

5、减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数第一次分裂中。

6、一个精原细胞经过减数分裂，形成四个精细胞，精细胞再经过复杂的变化形成精子。

7、一个卵原细胞经过减数分裂，只形成一个卵细胞。

8、对于进行有性生殖的生物来说，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的

9、对于进行有性生殖的生物来说，个体发育的起点是受精卵。

10、很多双子叶植物成熟种子中无胚乳，是因是在胚和胚乳发育的过程中胚乳被胚（子叶）吸收，营养物质贮存在子叶里，供以后种子萌发时所需。

11、植物花芽的形成标志着生殖生长的开始。

12、高等动物的个体发育，可分是胚胎发育和胚后发育两个阶段。胚胎发育是指受精卵发育成是幼体，胚后发育是指幼体从卵膜孵化出来或从母体内生出来以后，发育是性成熟的个体。

13、胚的发育包括：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→三个胚层分化→组织、器官、系统的形成→动物幼体

生物高考拿高分先从吃透课本做起

不管高题的表现形式如何改变，其落脚点总在课本。但第二轮的强化训练后，在解题、答题已有了一定提高的情况下，许多同学在解答最基础问题时，思路反而不够清晰，概念要领有所混淆，究其原因，多在脱离课本时间相对较长，因而最后阶段当以回归教材为佳，这不仅是完善结构需要，更是稳定考生的必由之路。

那最后阶段如何复习课本呢？

一、记熟教材中结论性语言和黑体字内容

相信许多同学都有这种体验：解答填空题时，意思答到了，但是拿不到分。这是由于我们对教材知识的理解总有欠缺，因而当我们用自己的语言答题时，难免出现疏漏，自然不能得分。因此答题时应尽可能多地用书本语言，因为教材语言都经过千锤百炼，既可读，又严谨。

教材每一章内容的最后都有 “本章提要”，对本章内容进行简要的概括、总结，为本章知识的“压缩饼干”。为此我们在高三复习的最后阶段要彻底消化，充分吸收其中的营养成分，搭建该章内容的主体知识框架。

教材的行文也有其一定的规律，许多小节的首句或末句为本节内容的要领，即通常所说的结论性语句。最后阶段复习教材知识时，应先关注并强化这些结论性语言，再由简及繁，由总到分这样的顺序复习教材知识，由此加深知识概要，掌握相关知识精髓。

教材中的黑体字内容不是重要概念，就是本段内容的提纲挈领性语言，为此，复习这些内容时，我们深刻理解并记熟其中的含义。如光合作用概念这部分黑体字内容，要理解、记忆光合作用的场所是什么？光合作用的物质变化是什么？能量变化是什么？吸收并利用光能的物质是什么？等等。

熟记教材中结论性语言和黑体字内容，有益于将教材中的主体知识在脑海中形成一个清晰的轮廓，有利于答题中语言的规范性，对于取得成绩中的基本分大有裨益。

二、关注教材中的限定性、修饰性的词语

复习教材，还应注意教材概念中的“状语”、“定语”等限定性词语。

如教材中讲到利用生长素浸泡扦插枝条，促进生根时，为什么在生长素的前面加上“一定浓度”？只有理解到因为生长素的作用具有两重性，较低浓度生长素才能促进细胞的生长、分裂和分化，促进侧根形成、果实发育、顶端优势等，但若超过合适浓度则会抵制上述作用；所以农、林生产上使用生长素一定要注意浓度。再如教材中给分离规律、自由组合规律和连锁互换规律下定义时，都提到 “减数分裂时”这一时间状语，说明了三大规律的适用范围——有性生殖的在形成配子过程中，是核基因的遗传规律。

教材中这样的限定性、修饰性的词语俯拾即是，如运载体“通常”用质粒(意为还有其他，如病毒)，微生物培养基中的氮源“主要”用于合成细胞中蛋白质、核酸等(意为还有其他物质，如ATP、磷脂等)，等等。

关注教材中限定性、修饰性的词语，挖掘出其中的含义，可以深刻理解教材知识，有利于正确解答选择题中的概念明晰题，也有利于提高解答第Ⅱ卷时语言的严密性，对减少答题过程中不必要的失分大有帮助。

4.生物膜的流动镶嵌模型教案篇四

一、教学目标 1．知识与技能

①举例说明生物膜具有流动性特点。

②简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。2．过程与方法

通过分析科学家建立生物膜模型的过程，学习做出假设。3．情感态度与价值观

①生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的辩证唯物主义自然观。

②正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。

二、教学重点和难点 1.教学重点

流动镶嵌模型的基本内容。2.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。

三、教学方法讲述法、探究法

四、课时安排 1

五、教学过程

〖引入〗以上节课所学生物膜的选择透过性引入，设置悬念---“为什么会有这种特性？”教师提示。

〖提示〗生物学中将结构与功能相适应，生物膜之所以具有这样的功能，这与它的结构是密不可分的。这节课我们就追寻先人的脚步，一步一步揭开膜结构的神秘面纱。

〖板书〗

一、对生物膜结构的探究历程探究

一、细胞膜的组成成分是什么？

〖问题〗1.欧文顿的推论是否正确呢？（介绍欧文顿的实验及推论，指出水分子不能溶于脂质，但是可以自由通过生物膜，指出欧文顿的实验有点进一步检测）

〖问题〗2.细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？（介绍科学家实验，引导学生分析指出膜主要由脂质和蛋白质组成；从而验证欧文顿的实验并在此基础上进一步完善）

探究

二、脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？

（介绍两位荷兰科学家的实验，分析脂双层这一结论的由来）〖问题〗3.磷脂分子在生物膜中式如何排列的？

〖学生活动〗结合课本关于磷脂分子的介绍，以及科学家实验的结论，自己在笔记上画出自己认为正确的脂双层结构图。然后进行小组讨论，最终确定一个大家都可以接受的结果。

〖提示〗根据磷脂分子特点，引导学生得出单层磷脂分子在水面排布情况，提醒同学细胞内外都有水环境，进而得出脂双层分布情况。

〖问题〗4.蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（简介20世纪40年代的推测和罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型）（指出“三明治”结构模型的不足，说明细胞膜不应是静态的刚

性的结构，而应当是动态的弹性的结构。）

探究

三、生物膜究竟能不能运动？

〖问题〗5.有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？（重点介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；并讨论技术的进步在细胞膜研究中的作用，强化结构与功能相适应的观点）

〖讲述〗在新的观察和实验的基础上，S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通过对已有的模型进行修正而提出生物膜的流动镶嵌模型。接下来我们就通过对探究历程的总结来学习一下这个模型。

〖板书〗

二、流动镶嵌模型的基本内容。

〖边回忆边讲述〗在回忆探索历程的过程中引导学生画出流动镶嵌模型的结构图，并在次强调各种化学成分的分布和功能

〖板书〗

1、化学组成：蛋白质、脂质（少量多糖）

2、基本支架：磷脂双分子层。

3、蛋白质分子镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。

4、膜的结构特点：具有流动性。

5、膜的功能特点：选择透过性。

6、糖被（识别、保护润滑）〖随堂练习〗

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下列哪种膜结构能通过生物大分子（）

A、细胞膜 B、核膜 C、线粒体膜 D、叶绿体膜

3一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（）

A、5 B、6 C、7 D、8 4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 5细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）A、糖蛋白 B、磷脂 C、脂肪 D、核酸 6下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）

A、维生素D和性激素 B、水和尿素 C、氨基酸和葡萄糖 D、酶和胰岛素〖小结〗

1、膜的组成成分：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。

2、膜的基本支架:磷脂双分子层。

3、蛋白质分子的位置:蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。

4、生物膜的结构特点: 具有一定的流动性。

5.“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计篇五

第四章细胞的物质输出和输入第2节生物膜的流动镶嵌模型

一、教学目标

知识方面：简述生物膜的结构。情感态度价值观：

1、探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

2、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。

二、教学重点、难点和解决方法

1、教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。解决方法：

1、设计问题串分析讨论后，让学生归纳总结流动镶嵌模型的基本要点。

2、教师呈现生物膜的结构模型示意图，结合阐述其基本内容。

2、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。解决方法：

用设问法讲解生物膜结构的探索历程，在层层剥去“笋衣”中显现结构与功能相适应的观点。

三、课时安排：1课时

四、教学方法：讲述法、启发式。

五、教具准备：ppt。

六、学生活动

1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。

2、讨论回答相关问题。

七、教学程序 [问题探讨]

1、根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？

2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？学生讨论回答 [讲授新课] 爱的海洋精品教案爱的海洋精品教案

科学家怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始对生物膜结构的漫长探索，让我们重温一下这段历程。

（一）对生物膜结构的探索历程

设问1：一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。比如细胞的结构是指细胞膜、细胞质、细胞器和细胞核之间的组合形式，氨基酸的结构是指组成它的各种原子之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。

那么，细胞膜的组成成分是什么呢？（介绍欧文顿的实验和推论）对膜的研究为什么是从生理功能入手呢？（主要是限于当时的条件）设问2：欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？（介绍科学家的化学分析结果，指出膜主要由脂质和蛋白质组成；分析假说是如何提出的，假说与观察和实验证据的关系）

设问3：脂质和蛋白质是怎样形成的呢？（介绍两位荷兰科学家的实验，分析脂双层这一结论的由来）

设问4：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（简介20世纪40年代的推测和罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型）

指出“三明治”结构模型的不足，说明细胞膜不应是静态的刚性的结构，而应当是动态的弹性的结构。

设问5：有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？（重点介绍荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有流动性；并讨论技术的进步在细胞膜研究中的作用，强化结构与功能相适应的观点）

（二）流动镶嵌模型的基本内容

教师呈现P68生物膜的结构模型示意图，阐述流动镶嵌模型的基本内容。①磷脂双分子层构成了膜的基本支架。②蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个双分子层。③在细胞膜的外表有一层糖蛋白，叫糖被。与细胞识别，信息交流有关。④具一定的流动性

（三）总结：重点总结生物膜流动镶嵌模型的基本内容。

（四）作业布置：P69练习题

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（五）板书设计

第2节生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。2、20世纪初，对膜化学分析：膜是由脂质和蛋白质组成的。3、1925年荷兰科学家提出：膜中的脂质分子排列为连续的两层。4、1959年罗伯特森提出膜的静态结构。5、1970年提出膜具有流动性。6、1972年提出流动镶嵌模型。

二、流动镶嵌模型的基本内容

1、膜的成分

2、膜的基本支架

3、膜的结构特点

4、膜的功能特性

6.“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计篇六

生物膜的流动镶嵌模型

一、教材分析

学生在第3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。还可以用设计问题串，分析科学家探索生物膜结构的曲折历程，学生易学。

二、教学目标

知识方面：简述生物膜的结构。情感态度价值观：

1、探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

2、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。

三、教学重点、难点和解决方法

1、教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。

解决方法：

1、设计问题串分析讨论后，让学生归纳总结流动镶嵌模型的基本要点。

2、教师呈现生物膜的结构模型示意图，结合阐述其基本内容。

2、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。

解决方法：

用设问法讲解生物膜结构的探索历程，在层层剥去“笋衣”中显现结构与功能相适应的观点。

四、学情分析：学生在第3章对生物膜的成分和功能有所了解，又安排了学生预习这节内容，所以学生学起来感觉不难，但科学家对生物膜结构的探索历程学生感觉有难度。

五、教学方法：讲述法、启发式。

六、课前准备：多媒体课件

七、课时安排：1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

1、指导学生阅读教材，找出需了解的知识点。

2、讨论回答相关问题。

（二）情景导入、展示目标

·1·

1、根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？

2、你还能想出更好的材料做细胞膜吗？学生讨论回答

（三）合作探究、精讲点拨

科学家怀着对物质跨膜运输现象产生的疑问，开始对生物膜结构的漫长探索，让我们重温一下这段历程。

1、对生物膜结构的探索历程

设问1：要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清其组成成分。那么，细胞膜的组成成分是什么呢？（介绍欧文顿的实验和推论）对膜的研究为什么是从生理功能入手呢？（主要是限于当时的条件）

设问2：欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜中除含有脂质外，还有没有其他成分呢？（介绍科学家的化学分析结果，指出膜主要由脂质和蛋白质组成；分析假说是如何提出的，假说与观察和实验证据的关系）

设问3：脂质和蛋白质是怎样形成的呢？（介绍两位荷兰科学家的实验，分析脂双层这一结论的由来）

设问4：蛋白质位于脂双层的什么位置呢？（简介20世纪40年代的推测和罗伯特森1959年提出的“三明治”结构模型）

指出“三明治”结构模型的不足，说明细胞膜不应是静态的刚性的结构，而应当是动态的弹性的结构。

2、流动镶嵌模型的基本内容

（四）反思总结、当堂检测：

重点总结生物膜流动镶嵌模型的基本内容。检测题

·2·

1．对生物膜结构的探索历程：

①19世纪末，欧文顿提出：膜是由

组成的。

②20世纪初，分析表明，膜的主要成分是

和

。1925年，荷兰科学家用

从人的红细胞中提取脂质，在界面上铺展成单层，测得单分子层的面积恰好是红细胞的倍。由此得出结论：细胞膜中的脂质必然排列为。

③1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的的三层结构。④20世纪60年代以后，对细胞膜是静态的观点提出质疑。

⑤1970年，人鼠细胞融合实验表明：细胞膜具有

性。⑥1972年，由

和

提出

模型。2．流动镶嵌模型的基本内容：

基本支架：

（具有

性）

生物膜的结构:蛋白质：

（也可以运动）

（五）发导学案、布置预习

九、板书设计

生物膜的流动镶嵌模型

一、对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成的。2、20世纪初，对膜化学分析：膜是由脂质和蛋白质组成的。3、1925年荷兰科学家提出：膜中的脂质分子排列为连续的两层。4、1959年罗伯特森提出膜的静态结构。5、1970年提出膜具有流动性。

6、1972年提出流动镶嵌模型。

二、流动镶嵌模型的基本内容

1、膜的成分

2、膜的基本支架

3、膜的结构特点

4、膜的功能特性

十、教学反思：用课件展示科学家的实验方法，补充一些材料，便于训练学生思维。

7.“生物膜的流动镶嵌模型”基于科学史的教学设计篇七

教材分析

本节主要包括了两大部分内容：①.科学家对细胞膜结构的探索历程。这是一个很好的科学史教育素材，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，更重要的是让学生加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，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.细胞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接受认同的，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，在头脑中构建细胞膜的空间结构，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。

学情分析

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.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。

设计思路

“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？

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，教师要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，让学生形象、直观的了解模型构建的过程。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。

教学目标

1、知识与技能

①简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容； ②举例说明生物膜具有的流动性的特点；

③通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。

2、过程与方法

①分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设； ②发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。

3、情感、态度和价值观

①使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点； ②培养学生严谨的推理和大胆想象能力；

③认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。

教学重难点 1.教学重点

⑴科学家对生物膜结构的探索历程。

⑵生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。

2.教学难点

⑴对科学探究过程的分析，如何体现生物膜的结构与功能相统一；

⑵生物膜的空间立体结构； ⑶生物膜的流动性特点。

教具准备 :生物膜流动镶嵌模型的多媒体演示课件

教学流程

设问引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→阐述“流动镶嵌模型的基本内容”

教学过程

（一）情景创设

教师质疑：同学们，在前面我们制作真核细胞的三维结构模型中，遇到过用什么材料做细胞膜的问题，现在有三种材料：塑料袋、普通布和弹力布，你选用哪种材料呢？为什么？

学生活动：学生小组讨论,交流,回忆细胞膜的功能,并说出选择的材料和选择的依据

学生:细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界;可以有选择的让物质进出;植物细胞的纸币分离和复原现象说明细胞膜具有一定的伸缩性等等…….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前面提到的三项功能的要求。

教师质疑：大家进行选择的依据是利用了细胞膜的功能，这体现了什么样的生物学思想呢？

学生：生物体结构和功能相适应的思想。

补充并引出课题：实际上，弹力布也并不能完全代替生物膜。要找到更好的材料，我们还需要对细胞膜的结构有更深的认识。今天将循着科学家的脚步重温细胞膜结构的探索历程!

（二）探究新知

1、对生物膜结构的探索历程

教师引导：我想让大家穿过时空隧道，回到一百多年前，假想一下：如果你是当时的一位科学家，你会怎样去研究细胞膜的结构？

（提示学生，引导学生明白限于当时的技术条件，明白当时科学家是从生理功能入手来探究的，通过实验观察，做出合理的推测）学生：可以从现象入手，去进行推测。教师补充：这就是生物学研究上常用的一种科学方法——假说法。这也是我们今天探究生物膜的结构的一个重要的方法，下面，就让我们沿着科学家的足迹，和科学家一起来研究这个问题。

问题1：探究细胞膜的组成成分是什么？

材料①展示：欧文顿的实验及其相关的图片

实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。

动画展示 :欧文顿的实验原理 ~~~~~~~~~(形象直观,)师生互动

质疑①：根据实验，你能提出什么假说？

学生：提出假说：膜是由脂质构成的。

质疑②：在得出结论后，还有没有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

学生：有必要，通过鉴定能更准确地说明问题。

质疑③：那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？

学生：当时的技术不能实现。

质疑④：这说明什么问题呢？

学生：这说明技术对科学研究的重要作用。

教师总结：直至20世纪初，科学家才能第一次将细胞膜从哺乳动物红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分的确是磷脂和蛋白质。从而以实验说明了欧文顿的假说是成立的。也就是说假说是在实验与观察的基础上提出来的，同时又需要更进一步的实验来证明。

问题（2）：探究这些物质是如何组成膜的？

资料②展示：1917年欧文·朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上，发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水的尾背离水面。于是他提出：磷脂分子是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，结构既有疏水基团（尾部），又有亲水基团（头部）。因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。（图示磷脂分子的结构）

学生活动：画出下面两种情况下磷脂的分布情况：①在空气-水界面上②完全浸没在水中

学生展示：小组代表上黑板演示

材料③展示：戈特和格伦德对血影的研究

实验：两位科学分离纯化了红细胞，从一定数量的红细胞中抽提脂类，按Langmuir的方法进行展层，并比较展层后的脂单层的面积和根据体积所推算的总面积，发现提取的脂铺展后所测的面积同实际测量的红细胞的表面积之比为（1.8～2.2）∶1，约为两倍。师生互动

教师质疑①：假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么假说？

学生：细胞膜中的磷脂是两层的。

教师质疑②：那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？再分小组讨论、画出磷脂分子在细胞膜上的分布。

学生：分组讨论，并提出细胞膜应两面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式。

问题（3）：那蛋白质和磷脂的位置关系又是如何的呢？

材料④展示：罗伯特森的单位膜模型

实验：用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗三层结构，厚约7.5 nm，它由厚约3.5 nm的双层脂质分子和内外表面各为厚约2 nm的蛋白质构成。

问题（4）：有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？

教师放映变形虫的变形运动、白细胞吞噬病原体、细胞分裂的动画，让学生从感性上认识膜不是刚性结构。

材料⑤展示：荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验

实验：将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。学生提出假说：细胞膜具有流动性。

教师：很好，在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中1972年桑格（S.J.Singer）和尼克森（G.Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

教师：那流动镶嵌模型的具体内容是如何的呢？

（1）磷脂双分子层是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。

（2）蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。这里体现了膜结构内外的不对称性。

（3）在细胞膜的外侧，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结构合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞识别、细胞间的信息交流有密切联系。

（4）磷脂分子是可以运动的，具有流动性。大多数的蛋白质也是可以运动的，也体现了膜的流动性。

课堂小结

我们这节课就到这里，一方面我们重温了科学家探索细胞膜结构的历程，这是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，这段科学史给予我们很多有用的启示，使我们加深了对科学过程和方法的理解。另一方面我们也重点学习了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接受认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，理解和掌握流动镶嵌模型的基本要点，这对于更好的理解下一节物质跨膜运输的方式有很重要的联系。

布置作业

板书设计

第2节

生物膜的流动镶嵌模型

一．生物膜结构的探索历程二．流动镶嵌模型的基本内容

1.膜主要由脂质和蛋白质组成 2磷脂分子层是膜的基本支架 3.膜具有一定的流动性和选择透过性教学反思