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1、“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学设计陈国 (浙江省慈溪中学 315300)一、教材分析 “生物膜的流动镶嵌模型”是人教版分子与细胞模块第四章第二节内容。本章共三节，第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜，为什么具有选择透过性，这与膜的结构有关，于是进入第二节内容。而第二节内容又是解释第三节 “物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是：功能结构功能。由此可见，本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用，它是架起第一节和第三节的一座桥梁，并体现了结构决定功能的生物学观点。“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程，目的是让学生在认识生物膜结构的同时，了解人类探究
2、生物膜结构的过程和方法，认识到可以通过对现象的推理分析提出假说，假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据，原有的观点或理论还会不断得到修正和完善，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。二、教学目标知识目标：课程标准中与本节内容有关的具体内容标准是“简述细胞膜系统的结构和功能”。这项要求包括三层含义：一是简述生物膜研究的历程；二是理解实验技术的进步在建立生物膜模型过程中的作用；三是描述生物膜流动镶嵌模型的结构特点。因此本节在知识方面的教学目标可定为“简述生物膜的结构”。能力目标：本节内容以生物膜结构的探究历程为主线，学生动脑分析实验现象得出实验结论并构建模型为重点，让学生
3、们从中体验科学的实验思想和实验方法。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试提出问题做出假设”。情感态度与价值观：本节教材介绍了人类探究生物膜结构的过程和方法，可以加深学生对科学的历史和本质的认识，特别是这些内容中所体现的结构和功能相统一，技术手段的进步，促进科学的发展等观点对于学生的情感态度与价值观领域的发展有重要价值。因此本节在情感态度与价值观方面的教学目标可定为“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；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、教学的重点和难点教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。教学难点：在建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观
4、点。四、教学策略的选择美国心理学家霍华德加德纳(Howard Gardner)1983年提出了多元智能理论，多元智能理论提出每个人至少有八种智能，即言语语言智能、逻辑数学智能、音乐节奏智能、身体运动智能、视觉空间智能、交往交流智能、自知自省智能和自然智能。每种智能都需教师在教学中给予重视，以促进学生全面且富有个性的发展，这与生物课标的理念“面向全体学生”相吻合。利用科学史料，还原科学探究过程，引导学生进行探究学习是进行科学史教学的常用方法，学生的科学探究过程好比是科学家的科研项目研究，因此，本节教学采用项目学习教学法，不仅使学生体验了科学探究的乐趣，而且也使学生领悟了项目研究的基本方法。三级智
5、力是霍姆斯 （Oliver Wendell Holmes）提出的，三级智力与项目学习整合的学习策略中体现了多元智力。将多元智能理论融入生物教学中，整合多元智能与项目学习，在项目学习中蕴含探究性学习，是本节设计的创新点。其操作流程可概括如下：评价与体验加工与研究收集与搜索构建细胞膜的流动镶嵌模型呈现科学史料组织探究活动发 散创 新探究活动评价形成和运用知识 五、教学过程设计1、创设与现实生活相联系的教学情境，导入主题首先联系前一节的教学内容，从物质跨膜运输的实例可以看出，生物膜具有选择透过性。然后创设教学情境，展示尿毒症和血液透析的图片，教师设疑，血液透析为什么能治疗尿毒症？根据血液透析膜的工作
6、原理解答问题。接着教师设问，生物膜为什么具有选择透过性呢？这与它的结构是分不开的！生物膜的结构到底是怎样的呢？引出课题。从尿毒症和血液透析引入课题，体现了“注重与现实生活相联系”的课程理念。从血液透析膜的原理到生物膜的功能，从生物膜的功能到生物膜结构的探索，体现了“结构与功能相适应”的生物学观点。2、利用科学史料，引导学生进行探究学习（1）探究细胞膜的成分磷脂分子及其排列方式项目学习活动设计意图多元智能理论一级智力：收集与搜索阅读：科学史料：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。
7、探究：依据E.Overton所观察到的实验现象，你们能得出什么结论? （细胞膜由脂质物质所组成）观察：教师说明磷脂分子是构成细胞膜的主要成分，并提供磷脂分子模式图。E.Overton实验作为探究活动的背景，激发探究欲望。根据研究结果和学生已有的知识得出结论。培养了分析能力，感受了探究的乐趣。言语语言智能逻辑数学智能视觉空间智能二级智力：加工与研究素描：根据磷脂分子模式图及结构特点，要求学生尝试画出水空气界面、水中二种情景的磷脂分子的排布方式。制作：利用积件构建细胞膜中的磷脂分子排布模型。（磷脂分子在细胞膜中呈双分子层排列）培养学生对知识的应用迁移能力，对信息的交流能力。让学生亲自动手构建磷脂分
8、子排布模型，印象深刻。同时培养了动手能力，合作交流能力。身体运动智能视觉空间智能视觉空间智能交往交流智能三级智力：评价与体验体验：呈现史料支持学生的结论：1925年，E.Gorter和F.Grendel对血影的研究，他们用丙酮抽提细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞总面积的2倍。评价：构成膜的成分除了磷脂分子外，还有其他成分吗？通过血影研究实验进行探究活动的评价和验证。使学生获得成功的体验。引导启发，过渡。自知自省智能（2）探究细胞膜的成分蛋白质分子项目学习活动设计意图多元智能理论一级智力：收集与搜索阅读：呈现科学史料：科学家在实验中发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质
9、溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。阅读史料，分析现象，推测结论。言语语言智能二级智力：加工与研究探究：根据实验现象，你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论? （推测膜中可能还含有蛋白质）提出并完善自己的观点。逻辑数学智能三级智力：评价与体验体验：“膜在组成成分上主要由磷脂和蛋白质分子构成”这一过程的探索。首先是根据实验现象和有关知识，进行严谨的推理和大胆的想象，提出假说。然后对假说是否成立，又通过实验验证和完善。最终得出结论。领会科学探究的基本方法。为更高层次学习作铺垫。自知自省智能（3）探究生物膜的分子结构模型建立过程磷脂分子和蛋白质分子组合方式项目学习活动设计意图多元
10、智能理论一级智力：收集与搜索提出新的问题：膜中不仅含有脂质，而且含有蛋白质分子，那么这两种物质是如何组合在一起的呢？小组合作，模型架构：利用实验材料，要求学生架构蛋白质和磷脂分子的可能组合方式。阅读科学史料：电子显微镜工作原理：电子显微镜是用电子束来照射被检验样品。由于样品对电子有不同散射度，因蛋白质电子密度高，故显灰暗；因磷脂分子的电子密度低，故显光亮。观察图片：利用超薄切片技术在电镜下获得的清晰的细胞膜照片。培养发现新的问题的能力。小组合作，动手建构。发展想像能力。体验实验技术在科学发展中的关键作用。交往交流智能身体运动智能言语语言智能视觉空间智能二级智力：加工与研究自主探究：电镜下的细胞
11、膜呈现了暗亮暗三层结构，暗的代表什么物质呢？亮的又代表什么物质呢？那蛋白质分子和磷脂分子如何排布呢？ 与科学家结论对比：1959年Robersen的“单位膜”模型：细胞膜都是由“蛋白质脂质蛋白质”的三层静态结构构成。并将单位膜模型与学生自己建构的模型相比较。提出进一步探究的问题：生物膜是不是真是“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构呢？寻找解决问题的方法或途径：呈现冰冻蚀刻技术工作原理并展示模拟图片。将冰冻蚀刻技术的模拟排布图与学生自己建构的模型相比较，找出异同。提出探究的问题：细胞膜是不是真是静态结构？从现实生活中寻找证据，观看录像：变形虫的变形运动。 从科学史料中寻找支持实验：1970年，Frye
12、和Edidin的人鼠细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37培养40min后，两种颜色均匀分布在融合后的细胞膜表面。修正完善：1972年S.J.Singer和G.Nicolson在总结前人研究成果的基础上，提出了“流动镶嵌模型”。要求学生讨论该模型的基本内容；总结建模的基本方法。培养分析问题的能力。并敢于提出个人观点。培养对信息的处理和整合能力。培养批判精神，培育新的思考点。体验实验技术在科学发展中的作用。发展信息整合能力。凸显矛盾，促使新的思考。感受科学的动态发展变化，感受科学与技术关系，渗透情感教育。体现结构与功能相适应的观点，归纳建模的基本方法。逻辑数学智能交往交流智能自知自省智能视觉空间智能自知自省智能视觉空间智能自然智能逻辑数学智能言语语言智能交往交流智能三级智力：评价与体验评价：流动镶嵌模型是不是完美无缺的？细胞膜中除了磷脂分子和蛋白质分子外，还有没有其他物质？评价：制作的细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料。体验科学工作的艰巨性。将课内探究延伸至课外探究，进一步培养学生的发散创新能力。自知自省智能自知自省智能3、应用概念图、列表比较等方法，进行总结内化应用概念图、列表比较等方法，总结归纳生物膜的研究历程和流动镶嵌模型的基本内容。这样的总结，不仅使学生形成了知识体系，而且使学生学会了总结归纳的基本方法。4
