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第三章细胞的基本结构
《3.1细胞膜的结构和功能》教学设计
课型：新授课
教材版本： 人教版(2019)必修1《分子与细胞》
授课年级： 高一
课时安排：2课时
一、教材分析
本节是《细胞的基本结构》的开篇，内容承上启下，既是对“细胞是生命系统基本单位”的深化，也为学习细胞器、物质运输等内容奠定基础。教材从细胞膜的功能入手，通过回顾科学家对细胞膜成分和结构的探索历程，最终引出并详细阐述了“流动镶嵌模型”。本节内容蕴含丰富的科学史和科学方法教育，是培养学生“结构与功能观”和科学探究能力的绝佳素材。
二、学情分析
学生已经知道细胞是生命活动的基本单位，并对细胞的物质组成有了一定了解。在生活中，学生对“膜”有感性认识，但对其精确的结构和复杂的功能知之甚少。学生具备一定的逻辑思维能力，对科学史故事感兴趣，但对于“假说-验证”的科学方法、以及微观的膜结构模型可能感到抽象。教学中应充分利用科学史的故事性，通过实验分析和模型建构，化抽象为具体。
三、教学目标
核心素养 具体目标
生命观念 1. 阐释细胞膜作为系统边界所具有的三大功能，理解“结构与功能相适应”的观点。
2. 认同流动镶嵌模型是对细胞膜结构的合理解释。
科学思维 1. 通过分析细胞膜探索历程，学习“提出假说”这一科学方法，培养归纳与概括、演绎与推理的能力。
2. 能够对科学理论、假说和模型进行批判性思考。
科学探究 在分析探索实验的过程中，提升提出问题、作出假设、设计实验、得出结论的科学探究能力。
社会责任 1. 关注细胞膜研究在生活和生产中的应用（如脂质体药物），认识生物学与社会的联系。
四、教学重点与难点
1. 教学重点：
(1) 细胞膜的功能。
(2) 流动镶嵌模型的主要内容。
2. 教学难点：
(1) 细胞膜的结构与其组成成分的内在联系。
(2) 对细胞膜结构的探索过程及其体现的科学方法。
五、教学方法
(1) 问题导学法：以“台盼蓝染色”等问题贯穿课堂。
(2) 科学史探究法：沿着科学家的探索足迹，分析经典实验，构建知识。
(3) 模型建构法：利用图示、动画讲解流动镶嵌模型。
(4) 小组合作学习法：合作完成探究活动。
六、教学手段
(1) 多媒体课件（PPT）：展示实验示意图、科学史资料、结构模型图、应用实例。
(2) 动画/视频：播放“台盼蓝染色”、“细胞融合实验”、“变形虫运动”、“脂质体药物”等视频。
(3) 模型展示：细胞膜流动镶嵌模型图或物理模型。
七、教学准备
(1) 教师准备： 制作多媒体课件，下载相关视频，准备或绘制清晰的细胞膜流动镶嵌模型图。
(2) 学生准备： 预习教材P40-P45内容。
八、教学流程
问题探讨：台盼蓝染色
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新知探究一：细胞膜的功能
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新知探究二：探究植物细胞的吸水和失水
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新知探究三：对细胞膜结构的探索
↓
新知探究四：流动镶嵌模型
↓
课堂小结与练习巩固
↓
布置作业
九、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
（一）问题导入
（3分钟） 1. 展示台盼蓝染色鉴别死活细胞的图片和视频。
2. 提出问题探讨：
“为何活细胞不能被染色而死细胞能？”
“据此推测细胞膜有何功能？”
3. 引导学生分析得出：活细胞膜具有控制物质进出的功能。 1. 观察现象，思考原因。
2. 讨论并回答问题，从具体现象抽象出细胞膜的功能。 1. 创设真实情境，激发探究兴趣。
2. 从功能切入，为后续学习结构做铺垫，体现“功能-结构”逻辑。
（二）新知探究1：细胞膜的功能
（12分钟） 1. 组织【探究活动1】：引导学生阅读课本P40-41，完成细胞膜三大功能的表格填空。
2. 精讲三大功能：
功能1：分隔（形成原始生命，维持内部环境稳定）。
功能2：控制（选择性让物质进出，控制作用是相对的）。
功能3：交流（结合实例精讲三种方式：化学信号、接触传递、通道传递）。
3. 简记口诀：提供“控隔流”口诀辅助记忆。 1. 自主阅读和填表，初步了解三大功能。
2. 聆听讲解，结合实例理解功能的含义和表现方式，特别是信息交流的三种途径。
3. 记录并记忆口诀。 1. 培养自主学习能力。2. 通过丰富实例，让学生全面理解细胞膜复杂而重要的功能，为理解其复杂结构奠定需求基础。
（三）新知探究2：对细胞膜成分的探索
（20分钟） 1. 组织【探究活动2】：引导学生阅读P42“思考·讨论”，完成对四位科学家探索工作的表格梳理。
2. 沿着科学史精讲：
欧文顿（1895）：脂溶性物质易通过 → 膜由脂质组成。
科学家（20C）：哺乳动物红细胞 → 膜含磷脂和胆固醇。
戈特&格伦德尔（1925）：磷脂单分子层面积是红细胞2倍 → 磷脂排成连续两层。
丹尼利&戴维森（1935）：膜表面张力低 → 膜附有蛋白质。
3. 介绍磷脂分子特性：讲解其亲水头和疏水尾，及其在水环境中自发形成双分子层的特点。 1. 阅读科学史资料，分析经典实验的现象与结论，完成表格。
2. 跟随教师讲解，理解每一步探索的逻辑推理过程，体会科学家如何通过实验证据逐步逼近真相。
3. 理解磷脂分子的两性特性是其形成膜基本支架的化学基础。 1. 体验科学探究过程，学习“提出假说”的科学方法。
2. 培养逻辑推理和信息处理能力。
3. 明确细胞膜的化学成分（脂质、蛋白质、少量糖类），并理解磷脂的关键作用。
（四）新知探究3：对细胞膜结构的探索
（20分钟） 1. 讲解早期模型：介绍罗伯特森在电镜下看到的“暗-亮-暗”三层结构，及其提出的“蛋白质-脂质-蛋白质”静态模型。
2. 引出质疑：展示“细胞的生长”、“变形虫运动”视频，引导学生思考静态模型的不足。
3. 讲解关键证据：介绍荧光标记小鼠-人细胞融合实验（1970），引导学生分析实验现象（荧光均匀分布）与结论（细胞膜具有流动性）。
4. 总结科学方法：强调科学发现是不断提出假说→验证→修正的过程。 1. 了解静态模型的内容及其面临的挑战。
2. 观看视频，直观感受细胞的生命活动需要膜具有流动性。
3. 分析融合实验，理解该实验如何为膜的流动性提供直接证据。
4. 体会科学发展的动态性和开放性。 1. 培养批判性思维，不盲从权威。
2. 突破难点，理解“流动性”这一膜结构核心特性的发现过程及其重要性。
3. 深化对科学本质的理解。
（五）新知探究4：流动镶嵌模型
（13分钟） 1. 引入模型：介绍辛格和尼科尔森于1972年提出流动镶嵌模型。
2. 组织【探究活动4】：引导学生阅读P43-44，思考磷脂、蛋白质、糖类在膜中的排布和状态。
3. 精讲模型内容：结合模型图或动画，系统讲解：
磷脂双分子层：基本支架，内部疏水（屏障），磷脂分子可运动。
蛋白质：镶、嵌、穿于磷脂层，大多可运动，功能承担者。
糖类：与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白/糖脂，位于膜外，与识别、信息传递有关（糖被）。
4. 联系应用：介绍脂质体作为药物载体的原理和应用。 1. 明确流动镶嵌模型的提出者和地位。
2. 带着问题阅读，初步构建模型框架。
3. 聆听系统讲解，结合图示，全面掌握流动镶嵌模型的要点，理解各组分如何有机组合构成功能复杂的细胞膜。
4. 了解模型的实际应用价值。 1. 构建系统的知识体系，将成分、结构、功能、特性（流动性）融为一体。
2. 再次强化“结构与功能观”。
3. 落实社会责任，感受科学技术的价值。
（六）巩固练习
（8分钟） 1. 快速投影当堂训练核心选择题。
2. 点名回答并简要解析。 快速思考并回答问题。 课堂即时反馈，检测核心概念掌握情况。
（七）课堂小结
（10分钟） 引导学生回顾本节课主线：从功能需求出发，回顾探索历程，最终建立流动镶嵌模型，并以此解释膜的三大功能。强调“结构决定功能”。 在教师引导下，回顾、梳理本节课的知识脉络和科学探索思路。 强化知识的内在逻辑，形成完整认知。
（八）作业布置
（1分钟） 1. 基础作业：完成课后练习，绘制流动镶嵌模型示意图并标注各部分名称和功能。
2. 拓展作业：查阅资料，了解一种与细胞膜功能异常相关的疾病（如囊性纤维化）。
3. 预习作业：预习下一节《细胞器之间的分工合作》。 记录作业要求。 1. 巩固基础知识。
2. 拓展延伸，联系健康。
3. 承前启后。
十、板书设计
第1节 细胞膜的结构和功能
一、细胞膜功能
(1) 将细胞与外界环境分隔开：细胞作为独立系统
(2) 控制物质进出细胞：物质进出（相对）
(3) 进行细胞间的信息交流：化学信号、接触、通道
二、细胞膜成分探索历程（成分→结构）
(1 ) 成分：脂质（主磷脂）、蛋白质、糖类
(2) 结构证据：磷脂双分子层（戈特&格伦德尔）\附有蛋白质（丹尼利&戴维森）
(3) 特点: 具有流动性（荧光标记融合实验）
三、流动镶嵌模型（辛格&尼科尔森，1972）
基本支架：磷脂双分子层（可运动，内部疏水）、蛋白质：镶、嵌、穿（可运动，功能多样）、糖类：与蛋白/脂质结合成糖蛋白/糖脂（膜外，识别、信息传递）
十一、教学反思
本节课容量大，科学史线索长，成功的关键在于主线清晰、详略得当。
成功之处：利用科学史故事和关键实验，能有效激发兴趣并培养科学思维；对流动镶嵌模型的讲解系统且直观，较好地突破了重难点；始终贯穿“结构决定功能”的观念。
待改进之处：学生自主讨论和消化时间可能不足；对于磷脂分子的化学特性和蛋白质的多种功能，部分学生理解可能不够深入。
调整思路：可以考虑将“成分探索”部分设计成更简短的学案，让学生在课前完成初步梳理，课堂重点讨论逻辑推理。对于复杂概念，课后可提供简明的知识梳理微课供学生复习。

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