论文部分内容阅读
【摘要】本节课采用“引导—观察分析实验现象—提出假设—实验验证再分析”的教学模式，融合运用引导启发、观察分析、对比归纳、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学，尤其在体验生物膜的探索历程上给学生以动态的感觉，轻松地讲授本节的两大知识板块。
【关键词】生物膜的流动镶嵌模型；教学设计；实验
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）36-0256-02
一、教学目标
（一）知识目标
1.简述生物膜的结构
2.举例说明生物膜具有流动性的特点
（二）能力目标
1.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题、做出假设
2.尝试构建细胞膜的三维模型
（三）情感态度价值观目标
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
（一）教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。
（二）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、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、教学策略
以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学，实现课程三维目标。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”。
七、教学设计
（一）设置情境，复习并引出新知识
在此之前我们已经进行过对细胞膜提取的实验，其中应用到了先进的差速离心技术等等，最终从中分析得出了细胞膜的成分。但是时间倒退到十九世纪，没有显微镜也没有酶解技术，要对细胞膜（属于生物膜）进行成分和结构的研究是非常困难的。但是一个非常重要的生物学观点始终指引着科学家不断探索前进——即结构决定功能，而功能在一定层面上会反映结构这一观点。这节课我们就穿越时空的隧道和科学家一起探究生物膜的相关知识，即第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型。
（二）对生物膜结构的探索历程
1.从生理功能入手的科学探究
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。
师：你能推测细胞膜中含有什么成分呢？
生：膜是由脂质构成的。
师：补充说明这种推测的合理性。因为这正符合化学中的“相似相溶原理”
师：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？
生：对实验现象的分析。
师：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？
生：有必要。
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。
师：你能推测出什么结论？
生：膜中除了含有脂质还含有蛋白质。
师：下面我们就来研究脂质中的磷脂和蛋白质在生物中的排布方式。首先我们来认识一下磷脂分子——親水性的头部和疏水性的尾部。根据这一知识，请同学们大胆想象如果我将磷脂处理，使之分散成单分子切排布在水与空气的交界面上，那么磷脂分子是如何排布的呢？请拿出你们手中的磷脂分子，向老师示意一下你的答案。
生：磷脂分子的疏水的头部与空气接触，而亲水的尾部和水接触。
师，既然是这样，那么磷脂分子如何在生物膜中排布呢？先给出一个小实验。
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。
师：你能推测出什么结论？
生：细胞中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
师：请同学们继续发散思维想象细胞膜中的磷脂双分子层中磷脂的排布方式。
师：我们已经知道了生物膜中磷脂分子的排布方式，那么，生物膜上的蛋白质又是如何排布的呢？直到二十世纪五十年代电子显微镜诞生，加之此时科学技术的进一步发展，科学家罗伯特森运用冰雕蚀刻技术在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。请同学大胆想象一下，暗指的是？明指的是？
生：猜测两种情况。
师：给出背景资料。分析刚刚的假设之一是正确的。
师：由此罗伯特森提出了单位膜结构模型，并认为生物膜是静态的刚性的结构。
师：单位膜结构有什么缺陷？有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？
生：细胞的生长、分裂、变形虫的摄食等等。
师：20世纪60年代，有人对此静态观点提出异议。并随着科学技术的发展，对蛋白质的位置也提出了准确的说法，指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面，有的镶嵌在脂质双分子层中。
生：上黑板添加上蛋白质分子
2.新技术带来新模型
实验四：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。
师：该实验表明什么？
生：构成生物膜的蛋白质分子是可以运动的。
师：随着科技的不断发展，科学家发现构成生物膜的磷脂分子也是可以运动的，这就决定着生物膜在结构上具有流动性。
基于以上观点1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图
师：生物膜模型的基本内容是？
设问：此生物膜的流动镶嵌模型是不是完美无缺呢？
师：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，需要后人不断修正和完善；时时刻刻要认识到科学技术在科学探索的过程中所起的关键作用；并要以发展的观点看待科学。
八、习题
略。
九、板书设计
略。
参考文献
[1]沈学华，杨中能，陈飞，等.“生物膜的流动镶嵌模型”教学设计与案例[J].生物学教学，2010，35（6）：22-24.
【关键词】生物膜的流动镶嵌模型；教学设计；实验
【中图分类号】G633.91 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）36-0256-02
一、教学目标
（一）知识目标
1.简述生物膜的结构
2.举例说明生物膜具有流动性的特点
（二）能力目标
1.通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题、做出假设
2.尝试构建细胞膜的三维模型
（三）情感态度价值观目标
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
（一）教学重点：流动镶嵌模型的基本内容。
（二）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、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、教学策略
以学生“自主、探究、合作”的学习方式来优化课堂学习与教学，实现课程三维目标。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”。
七、教学设计
（一）设置情境，复习并引出新知识
在此之前我们已经进行过对细胞膜提取的实验，其中应用到了先进的差速离心技术等等，最终从中分析得出了细胞膜的成分。但是时间倒退到十九世纪，没有显微镜也没有酶解技术，要对细胞膜（属于生物膜）进行成分和结构的研究是非常困难的。但是一个非常重要的生物学观点始终指引着科学家不断探索前进——即结构决定功能，而功能在一定层面上会反映结构这一观点。这节课我们就穿越时空的隧道和科学家一起探究生物膜的相关知识，即第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型。
（二）对生物膜结构的探索历程
1.从生理功能入手的科学探究
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。
师：你能推测细胞膜中含有什么成分呢？
生：膜是由脂质构成的。
师：补充说明这种推测的合理性。因为这正符合化学中的“相似相溶原理”
师：最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？
生：对实验现象的分析。
师：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？
生：有必要。
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。
师：你能推测出什么结论？
生：膜中除了含有脂质还含有蛋白质。
师：下面我们就来研究脂质中的磷脂和蛋白质在生物中的排布方式。首先我们来认识一下磷脂分子——親水性的头部和疏水性的尾部。根据这一知识，请同学们大胆想象如果我将磷脂处理，使之分散成单分子切排布在水与空气的交界面上，那么磷脂分子是如何排布的呢？请拿出你们手中的磷脂分子，向老师示意一下你的答案。
生：磷脂分子的疏水的头部与空气接触，而亲水的尾部和水接触。
师，既然是这样，那么磷脂分子如何在生物膜中排布呢？先给出一个小实验。
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。
师：你能推测出什么结论？
生：细胞中的磷脂分子必然排列为连续的两层。
师：请同学们继续发散思维想象细胞膜中的磷脂双分子层中磷脂的排布方式。
师：我们已经知道了生物膜中磷脂分子的排布方式，那么，生物膜上的蛋白质又是如何排布的呢？直到二十世纪五十年代电子显微镜诞生，加之此时科学技术的进一步发展，科学家罗伯特森运用冰雕蚀刻技术在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。请同学大胆想象一下，暗指的是？明指的是？
生：猜测两种情况。
师：给出背景资料。分析刚刚的假设之一是正确的。
师：由此罗伯特森提出了单位膜结构模型，并认为生物膜是静态的刚性的结构。
师：单位膜结构有什么缺陷？有哪些证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？
生：细胞的生长、分裂、变形虫的摄食等等。
师：20世纪60年代，有人对此静态观点提出异议。并随着科学技术的发展，对蛋白质的位置也提出了准确的说法，指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面，有的镶嵌在脂质双分子层中。
生：上黑板添加上蛋白质分子
2.新技术带来新模型
实验四：展示1970年L.D.Frye和H.Edidin的人——鼠细胞融合实验。
师：该实验表明什么？
生：构成生物膜的蛋白质分子是可以运动的。
师：随着科技的不断发展，科学家发现构成生物膜的磷脂分子也是可以运动的，这就决定着生物膜在结构上具有流动性。
基于以上观点1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图
师：生物膜模型的基本内容是？
设问：此生物膜的流动镶嵌模型是不是完美无缺呢？
师：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，需要后人不断修正和完善；时时刻刻要认识到科学技术在科学探索的过程中所起的关键作用；并要以发展的观点看待科学。
八、习题
略。
九、板书设计
略。
参考文献
[1]沈学华，杨中能，陈飞，等.“生物膜的流动镶嵌模型”教学设计与案例[J].生物学教学，2010，35（6）：22-24.