“生物膜的流动镶嵌模型”建模活动课教案
“生物膜的流动镶嵌模型”建模活动课教案
福建省建瓯市第一中学左勤勇 (133********) 1教学策略：
在学生已有部分的知识与经验，也有部分的感性认识和理性认识的基础上，采用“构建模型”的教学方式来优化课堂，通过“小组合作交流、展示与相互评价”活动课的方式，运用引导启发、分析推理、对比归纳等方法，配以多媒体辅助教学，实现课程三维目标。
教学中引导学生“运用知识推理和想象——→提出假说——→验证和完善假说”去构建模型，同时在构建模型的过程引导学生重新思考科学家思考过的问题，去体验、去领悟，科学家是怎么提出问题、怎么思考问题、怎么解决问题、怎么回答问题，让学生学会科学思维的方法，使其思维活动得到两次飞跃：一从抽象——→具体的飞跃(即用已有部分的知识与经验用于实践中模型的构建)；二从具体——→抽象的飞跃(即通过构建模型加深对知识理解和巩固)，让学生获得知识和能力的同步发展，处于愉快、积极主动求知的精神状态下合作交流、展示和相互评价中，既完成了学习任务又能获得一种满足和快乐。
2教学三维目标
2.1知识与技能：
2.1.1简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
2.1.2举例说明生物膜具有的流动性特点。
2.1.3通过分析和模拟科学家建立生物膜模型的过程，掌握科学发展的一
般规律
2.1.4尝试利用废旧物品制作生物膜模型。
2.2过程与方法
2.2.1分析和模拟科学家建立生物膜结构模型过程，体验和学会科学思
维的方法。
2.2.2培养学生严谨的推理和大胆想象能力，构建生物膜的空间立体结
构
2.2.3培养用生物学语言表达、评价的交流能力。
2.3情感、态度与价值观
2.3.1培养合作与交流的意识、培养信心、培养实事求是的态度。
2.3.2建立民主的师生关系和营造求真求实的氛围。
2.3.3树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点
2.3.4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
3、教学重点
3.1体验对生物膜结构的探索历程，建构生物膜模型
3.2生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容
4、教学难点
4.1体验建构生物膜模型的过程，体现结构与功能相适应的观点
4.2生物膜空间结构的构建和生物膜的流动性的理解。
5、教学流程
设问导入→生物膜的成分——→生物膜的结构（体验中建构生物膜模型，运用知识通过分析、推理和想象——→提出假说——→验证和完善假说）→阐述“流动镶嵌模型的基本内容”
6、板书设计：概念图
7、教学过程
教学过程
（板书）生物膜的特性：选择透过性膜
“我需要，我选择”，复习细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，提出细胞膜为什么具有选择透过性的功能
引导学生回忆在生命活动的承担者---蛋白质这一节中蛋白质的功能多样性与蛋白质的结构具有多样性有关，然后引导学生生物膜具有选择透过性的功能也与生物膜的成分和结构有关，从而引导学生进入本节的学习----课题：生物膜的流动镶嵌模型
人们对事物的认识是有一个过程的，科学家当年正是怀着对物质跨膜运输现象产生的兴趣，开始了对生物膜结构的艰苦的探索，经历了一百多年，走过了一条曲折的道路，直到现在仍然有许多科学家在继续深入研究。让我们一起重温一下这段科学史，感悟科学探索。
让我们首先来体验科学家对生物膜成分的探索。
（板书）生物膜成分
（引导学生思考如果他们是当时的科学家，他们首先会怎样来探究？同时引导他们明白限于当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜，怎么办？）给出材料一：时间18世纪90年代（当时的技术条件，还不能亲眼看到生物膜），人物欧文顿(E.Overton），实验用500多种化学物质对植物细胞（根毛
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。
科学家在实验中发现:脂溶性物质能够优先通过生物膜，并且生物膜会被溶解脂制的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解 .
引导学生思考和回答从材料一可以提出什么假说并说出依据。
提出假说：膜是由脂质组成的。
运用化学科中相似相溶原理，是从膜的生理功能上入手，通过对现象的推理分析得到的
（板书）脂质和蛋白质
这件事实说明:组成细胞膜的物质中有脂质和蛋白质
通过推理和分析得到假说科学吗？有必要对细胞膜成分的提取、分离和鉴定吗？
只有通过对细胞膜成分的提取、分离和鉴定才能科学地说明问题并更有说服力。
由于技术的进步，对细胞膜提取、分离和鉴定，并通过化学分析表明膜的主要成分是脂质和蛋白质同时还含有少量多糖，从而证明了前面的假说是正确的。
给出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.化学分析表明,膜的主要成分是脂质和蛋白质（还有一些多糖）
总结：提出假说的科学方法是观察和实验是依据，同时还需要有严谨的推理和大胆的想象，假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。
那么组成生物膜的物质是如何结构在一起的呢？
让我们接着来体验科学家对生物膜结构的探索。
（板书）生物膜的结构
生物膜中的脂制主要是磷脂。下面我们来学习磷脂分子的结构。
展示磷脂分子的结构
磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷脂“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
引导学生活动（磷脂分子的简笔画：可用圆形代表磷脂的“头”部，线条代表脂肪酸的“尾”部）。
活动准备：
每小组两位同学，有白纸和两只不同颜色签字笔。
活动主题一：
利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子在空气和水界面上的排布假说，并用画图来表达。
展示学生小组活动结果，引导交流相互评价。
（在空气和水界面上磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气。）活动主题二：
利用你小组的知识推理和想象，提出许多磷脂分子被搅动后在水溶液中形成的稳定排布假说，并用画图来表达。
展示学生小组活动结果，引导交流相互评价。
（搅动后在水溶液中形成的稳定排布是形成双层脂分子的球形脂质体和形成球状的微团）
我们来思考两个问题
1、由搅动后在水溶液中形成的双层脂分子的球形脂质体，内外都有水环境，那么细胞膜外是什么环境？，膜内是什么环境？。
2、如果把球型的脂质体展开为单分子层大家推测他们的面积比例是？
由搅动后在水溶液中形成的双层脂分子的球形脂质体，内外都有水环境，想到细胞膜外有水环境，膜内也有水环境。
引导学生提出假说：细胞膜的磷脂分子是呈双分子层排列。
给出材料二
1925年，两位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。
验证假说、得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
给出膜中的脂质分子两层排列模式图
（板书）生物膜脂质分子连续的两层排列
通过探究知道了脂质分子为连续的两层排列，那么蛋白质和脂质是怎样排布的？
给出材料三
20世纪40年代,曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质，50年代电子显微镜诞生,蛋白质、磷脂分子在电子显微镜下观察蛋白质显得灰暗，磷脂分子显得光亮，1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
给出罗伯特森提出的假说：
所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子,蛋白质分子为单层片状，两侧的蛋白质分子不相同。生物膜为静态的统一结构。
给出罗伯特森单位膜模型图。
２０世纪50年代罗伯特森单位膜模型能够解释生物膜的一些基本特性。但随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家有了许多新的发现。
给出材料四
随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒.科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中.
引导学生活动
活动主题三：
利用你小组的知识推理和想象，提出蛋白质在脂质双分子层中的排布假说，并用画图来表达。
展示学生小组活动结果，引导交流相互评价。
给出膜中蛋白质在脂质双分子层中的排布模式图
（板书）蛋白质在脂质双分子层中的排布有三种
２０世纪６０年代以后，人们对罗伯特森提出模型的异议增加了
给出材料五
２０世纪６０年代以后，人们对罗伯特森提出模型的异议增加了．不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑：如果是这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都不好解释
（大家对生物膜是静态的观点能提出自己质疑的例子吗？）
1970年,科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子,将小鼠细胞和人细胞融合。
指导学生观察动画，推测融合过程和结果，得到证明
给出融合过程和结果，总结证明：
放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布
将人和鼠的细胞膜用不同荧光标记后，这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光，在３７℃下经过４０min, 两种颜色的荧光均匀分布
这一实验，以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性
（板书）膜具有流动性
在前人的研究基础上、在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出了一些关于生物膜的分子结构模型．现阶段被大家普遍所接受认同的是：1972年，桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型。
给出生物膜的流动镶嵌模型内容
1、膜是由蛋白质和脂质组成的。（还有少量多糖）
2、膜的基本支架：磷脂双分子层（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）
3、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，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系，体现了生物膜的不对称性。
4、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的）
这节课我们体验了生物膜结构的探索过程，学习了生物膜的流动镶嵌模型，大家讨论以下几个问题：
1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？
2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用
3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？
教师引导讨论总结
（可从科学探索过程、科学探索的方法等谈谈个人感悟）
课后活动：1、利用废旧物品制作生物膜模型2、给老师写建议
8、教学反思
8.1新课程的课本增加许多科学史的内容，利用科学探索史教学首先要让学生知道应有生物学的基本理论知识外，更重要的是要让学生明白科学探索是一个在继承中不断验证、修正和完善发展的过程，其道路是曲折的，更要让学生尊重科学，用发展的观点看待科学，树立辨证的科学观。通过科学探索史的学习，要让学生学会自我启示，学会科学思维方法和理解科学思维过程。
在教学过程中，为了让学生去体验、去领悟，科学家是怎么提出问题、怎么思考问题、怎么解决问题、怎么回答问题，让学生学会科学思维的方法，通过“建构模型”，并配合教学课件演示直观教学手段来帮助学生理解，以活动课的教学方式从教学形式的新颖性、教学手段的多样化上来提高教学的教学效率，以突破教学重、难点，教学中取得了较好的效果。
8.2学生与我一起在学习交流以及体验、感悟和反思活动中合作成长。
每用一种教学方式上课，我尽量留下几分钟或让学生课后，回答一个问题：“你们对老师这堂课有什么建议？你的回答会使我下堂课就上得更
好。”本节课后得到的反馈是：
8．2．1本节课教学时间紧张，学生活动的引导和学生的学情明显影响着本课的教学效率。
8.2．2通过概念图板书给学生系统的全面的知识网络体验。“流动镶嵌模型
的基本内容”的阐述一定要清晰，有条理，便于对这部分知识的理解掌握，同时也为更好的理解下一节“物质跨膜运输的方式”提供了知识基础。
8.2．3把事先做出的正确模型让同学们纠正自己的错误，用清楚、科学的教
学目的来巩固知识。
8.2．4展示的小组太少，应尽量让同学们进行展示，才能更多的发现各个同
学平时上课时隐藏的错误，毕竟各个同学出现的问题都有所不同，这样，
能更好地帮助同学解决问题。
8.3新课程关注学生和教师作为“整体的人”的发展，同时关注所有的学生
和教师发展。
设计这堂课想就让学生和自己体验一下，活动课中看到学生愉快，主动，合作的学习状态，我的心里不由得高兴起来，真希望他们每时每刻的学习
都是如此。
8．4新课程改革既是挑战也是机会
不同的学生、不同的课程有不同的教学设计。目标是让学生、自己、课堂时时充满生机和活力。这即是挑战，也是机会。