资源简介

《细胞膜的结构与功能》教学设计
一、教材分析
本节课是人教版生物学《必修1·分子与细胞》第三章第一节的
内容，安排在糖类、脂质和蛋白质等有机化合物之后，又是细胞的基本结构开篇之作，主要包括细胞膜的功能、对细胞膜结构的探索、流
动镶嵌模型的基本内容3部分。细胞膜成分、结构和功能的学习有助
于学生理解有机物如何构建细胞结构，促使学生初步形成结构与功能
相适应的生命观念 ，同时又是学习生物膜系统、物质进出细胞方式
的基石。科学史的学习能够使学生领悟“提出假说”这一科学研究方法，使学生认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正与完善的过程。
二、学情分析
高一学生在本节课前已经了解细胞组成的元素和化合物，例如与细胞膜结构成分有很大关系的磷脂、蛋白质、糖类的结构和功能，具有相关的基础知识。但是细胞是看不见摸不着的，关于细胞的内容学生常常感觉距离自己的生活很遥远，所以缺乏直观感知。通过联系生活中的小常识，小实验以及模型构建，增进学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。
教学目标的确定
第一课时目标：
1.从系统与环境角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
2.通过对伊红注射入变形虫以及台盼蓝鉴别死活细胞的实验结果的观察感受、分析并概述细胞膜作为边界的功能；
3.通过分析对细胞膜的成分的探索历程资料，基于事实、证据进行推理并概括细胞膜的组成成分。
第二课时目标：
1.通过对不同细胞膜结构模型的比较，阐释“流动镶嵌模型”的内容。
2.通过分析细胞膜结构模型建立过程资料，基于事实和证据进行推理和论证，体会“提出假说→观察、实验探究证实或证伪→修正、完善假说”的过程，加深对“模型与建模”的理解，感悟探索精神、科学思维、实验探究和技术的进步对于科学发展的推动作用。
3.通过“利用废旧物品制作生物膜模型”的课后实践活动，直观感受细胞膜有序的结构，通过模型制作体验活动体会模型构建过程。
4.通过“脂质体药物”分析，体会科学研究与社会健康生活之间的紧密联系，体会学以致用，增强社会责任感。
四、教学重点难点
第一课时：
教学重点：
阐明对细胞膜的功能。
教学难点：
阐明磷脂的结构与细胞膜结构的联系；阐明科学家对细胞膜的成分的探索过程。
第二课时：
教学重点：
流动镶嵌模型的主要内容。
教学难点：
细胞膜的组分、结构与功能的联系。
教学设计思路
基于学生对生物结构认知的特点，可设计教学步骤：
分析组成成分→探究各成分在结构中的位置→对其分布位置作用的分析→形成结构决定功能的观点。
在教学中，以此作为教学的主线，重组教材所给的资料，引导学生辩证性地对各科学家的研究结果进行研读，并提出需要进一步探究的方向，最终形成流动镶嵌模型的完整结构，然后对其结构与相关功能的对应关系展开分析讨论，最终 实现学生形成结构与功能相适应的认知。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
第一课时
创设情境，导入新课 根据学生初中对细胞的学习经验，展示细胞的图片，带领学生从系统的角度去认识细胞，让学生体会作为系统的边界，细胞膜应该为细胞提供强有力的保障，通过强大的功能与微薄的结构的强烈对比，激发学生探究细胞膜的兴趣。 通过分析，使学生初步体会到细胞膜作为系统的边界，一定也需要组成细胞的膜的分子有机结合在一起，形成有序的结构，才能发挥细胞膜的功能。
任务1：认识细胞膜的功能 教师展示伊红注入变形虫和台盼蓝染死活细胞的实验结果，引导学生推测细胞膜具有分隔和控制物质进出的功能，思考两个功能是否矛盾，思考细胞膜发挥功能的前提以及相对性。 教师引入躲避伤害过程中细胞间相互配合的例子，引导学生分析细胞之间的信息交流功能。 教师结合教材细胞间信息交流的图片，总结细胞膜在细胞间多种信息交流的方式中起了重要作用。 学生根据实验结果，思考、分析讨论，并回答问题。 学生分析讨论得出信号分子是细胞间交流的语言，细胞膜在细胞信息交流中具有重要作用。 学生阅读教材，结合教师讲解，理解细胞间信息交流的方式中细胞膜的功能，体会多细胞生物是一个“繁忙”的社会。 学生通过实例和情景，感知细胞膜的存在，理解细胞膜的分隔作用、控制物质进出和信息交流的作用；体会多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞“社会”，细胞膜的信息交流是实现细胞间分工合作，完成各项复杂生命活动的前提。
任务2： 对细胞膜成分的探索 教师展示欧文顿实验资料，引导学生分析结果结论，并判断欧文顿的认识是推测还是鉴定。 教师展示科学家对膜成分的鉴定结果以及磷脂的分子结构。 教师引导学生推测朗缪尔实验中磷脂分子在水-空气界面中和水中的分布情况，并推测其在细胞膜中的真实分布情况及层数，引导学生设计实验证明自己的推测，再用戈特和格伦德尔的实验进行佐证。 教师展示表面张力的实验资料，引导学生思考现象背后的原因。 教师展示几种类型细胞的膜成分含量比例，引导学生观察比较。 教师小结细胞膜的成分。 学生分析讨论得出答案。 学生结合图片和教师的讲解，认识磷脂分子的特点。 学生根据磷脂分子的特性对磷脂分子在不同环境中的分布以及细胞膜中的分布进行模拟和推导，同时借鉴朗缪尔的实验对磷脂在细胞膜中的分布层数进行设计并验证。 学生分析得出细胞膜中除有脂质外，可以还吸附有蛋白质。 学生从数据中比较出几类细胞膜的成分含量的共性及差异并简单阐明可能的原因。 结合教材“科学家对细胞膜成分的探索历程”与补充资料，通过问题串引导学生思考、分析得出细胞膜的成分，并通过对磷脂特点的分析，初步对其在质膜中的排布方式进行推测。学生在体验科学史探究过程中，逐步训练科学思维和科学探究能力。
第一课时小结 1.细胞是一个基本的生命系统，细胞膜是这个微观生命系统的边界。 2.细胞膜不仅把细胞与外界环境分隔开，还具有控制物质进出细胞、进行细胞间信息交流等作用。 3.细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量糖类。
第二课时
任务1：对细胞膜结构的探索 一、蛋白质-脂质-蛋白质模型 教师展示罗伯特森在电镜下观察的细胞膜的“暗-亮-暗”图像，以此引出细胞膜的蛋白质-脂质-蛋白质的静态膜结构模型。并结合生物膜成分比例数据，引导学生分析思考该模型能解释膜的哪些功能？不能解释哪些功能？ 教师进一步展示电镜下三层结构和人工脂双层的厚度数据的补充资料，引导学生思考蛋白质和磷脂双分子层之间的关系。 二、流动镶嵌模型 教师展示并详细阐述冰冻蚀刻技术对膜结构研究的发现。 教师展示并详细阐述人鼠细胞融合实验，展示磷脂分子侧向运动示意图，引导学生体验科学家证明蛋白质和磷脂分子运动的探究过程。 教师展示流动镶嵌模型的具体内容。回扣细胞膜的功能，让学生体会细胞膜的成分与结构是如何与功能相适应的。 三、教师总结假说的提出和模型的构建过程。 学生阅读资料讨论分析得出该模型的优点与不足。 师生共同梳理汇总模型的不足之处。 学生结合教师讲解，对蛋白质在磷脂双分子层中的分布有直观的认识，同时体会到技术对科学家认识膜结构的推动作用。 学生结合教师讲解，思考分析得出结论，并推翻了三明治模型对蛋白质是静态的描述。讨论总结流动镶嵌模型的要点。 学生梳理体会组成细胞膜的分子、分子结构与细胞膜结构与细胞膜功能的关系。 由细胞膜成分的研究过渡到对细胞膜结构的探索。结合科学探究过程和相关问题，引导学生理解“模型与建模”，概括出“流动镶嵌模型”的要点。学生通过体验探究，学习“提出假说”的科学方法，培养根据现象证实或证伪的科学思维和科学探究能力，并认同“结构与功能相适应”的观念。 同时体会到科学理论的研究、发展离不开技术的进步；科学是在不断的提出假说,验证假说,在证实和证伪中发展、完善。
任务2：拓展应用 教师展示脂质体的拓展应用资料，评估学生对所学的理解。 学生根据所学，分析讨论回答相应问题。 通过拓展应用，感受细胞膜在生活健康领域的实际应用，感受基础科学研究与技术的发展为人们生活带来的改变，培养社会责任意识。
任务3： 生物膜模型的制作 教师引导学生在课后实践活动中，发掘身边的可利用的废旧物品，进行生物膜模型的构建。提出问题引导学生思考：哪些材料能够更好地体现细胞膜的结构特点？ 学生制作模型，直观感受体验细胞膜成分构建膜的空间结构的过程。 通过生物膜模型的制作，锻炼动手能力，增加对模型和建模过程的理解。
第二课时课堂小结

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