《细胞的生物膜系统》集体备课教案设计

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三 设计思路

本节课以“生物膜结构的探索历程”为线索，还原当时科学家做实验的情境，引导学生讨论实验方法和原则，对“膜”构建历程遇到的问题进行分析，运用结构和功能相适应的观念不断完善生物膜的结构模型。

四 教学目标

1.通过阅读教材内容，能理解细胞膜与其它生物膜在结构上的联系。

2.通过对科学家研究资料的分析讨论，能运用生物化学相关知识，认识生物膜的成分。

3.通过进一步对科学家探索生物膜结构的研究资料的分析讨论，能用结构与功能相适应的观念，构建和完善生物膜的流动镶嵌模型，并能利用废旧物品制作生物膜模型。

五 教学实施

1思考与讨论“课题名称”——明确生物膜系统中各种膜的联系

阅读教材，我们发现，虽然课题是“生物膜的流动镶嵌模型”，但所有科学家研究的都是细胞膜，为什么没有选择细胞内的膜?或者直接把课题改成“细胞膜的流动镶嵌模型”?

设计意图 引导学生从实验者的角度分析，从实验选材方面，容易获得，方便操作，也很容易能想到细胞膜是系统的边界。从进一步引导学生对生物膜系统这个核心概念进行理解，细胞膜、细胞器膜和核膜统称为生物膜系统，而细胞内的膜和细胞膜之间有直接或间接的联系，在成分和结构上是很相似的。我们研究的虽然是细胞膜，却可以推导出其他生物膜的结构，所以膜的研究从细胞膜入手。

2分析实验细节——实证与逻辑密不可分

资料1 欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次的实验。计算一下，我们很容易发现欧文顿当初每种物质基本做了20次。

(1)为什么要做大量重复实验，少做几次不可以吗?

设计意图 能让学生体会科学实验的严谨性，避免某些偶然现象或者人为失误性操作的影响，理解平行重复实验可以使结果更加真实、准确，意识到这是实验操作者必须满足的原则。这种献身科学、尊重科学的精神是科学工作者的重要品质之一，是培养学生认同社会责任的重要素材。

欧文顿最终做了上万次的实验，得出结论：膜是由脂质组成的。

(2)欧文顿得出的结论是否准确?膜一定是脂质组成的吗?膜只由脂质组成，有没有可能含有其他成分?怎么验证我们的观点呢?(设计实验过程并预测结果)

欧文顿利用“相似相溶”的原理推测膜是由脂质组成的，但学生从现有的化学知识可以推断出易溶于有机溶剂的物质并非都是脂质，所以我们必须对膜的成分做化学鉴定。

学生回忆高中涉及的化学鉴定的方法有:特殊物质的颜色反应、酶解法(酶的专一性)等，并通过分组讨论能设计实验方案:利用哺乳动物的成熟红细胞(说明选材原因)提取细胞膜，用脂质酶或蛋白酶处理，膜会溶解，说明膜含有脂质和蛋白质。

事实上，学生设计的实验方案或者使用的实验材料可能教师想不到。例如，有学生会提出采用双缩脉试剂检测提取的细胞膜，会产生紫色反应，也能说明膜中含有蛋白质。那么，教师应该抓住这样的教学资源，引导学生来评价两种实验方案，分析哪一种检测更准确并说明原因，会让学生对双缩脉试剂检测蛋白质的原理理解得更加透彻。

设计意图 通过这一串问题来渗透“逻辑和实证”相符合的观点，因为只有经得起实证的假说才能成为定律。 培养学生对心中的疑惑进行认真的思考和分析，这种认真态度、敢于质疑是学习生物学的核心素养之一。

资料2 哺乳动物（或人）的成熟的红细胞，将其特殊处理后造成细胞破裂发生 溶血现象 ，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构就是较纯净的细胞膜，在生物学上称为“血影”。问题1 选用哺乳动物或人的成熟红细胞作为实验材料的原因是什么？问题2 如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？

1925年，荷兰两位科学家E·Gorter和F·Gredel用有机溶剂（丙酮）将“血影”中的脂质提取出来，在空气一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。

(1)根据实验结果，尝试构建细胞膜的模型。

根据已学的知识—一细胞内外是以水为主的液体环境，磷脂分子头尾极性不同，结合实验结果出现的2倍关系，引导学生构建出正确的生物膜模型(图1)并给出合理解释。

设计意图 通过构建生物膜模型引导学生理解膜的基本骨架的成分和排列方式，同时训练学生的分析能力和建模能力，有利于培养学生的科学思维。