“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”的教學(xué)設(shè)計(jì)溫州市安家學(xué)校人教版生物教材中“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)與往年的教材相比，不是平鋪直敘直接述說結(jié)果，而是在回顧生物膜模型發(fā)展歷史的同時(shí)，引導(dǎo)中學(xué)生據(jù)其因究其果，并歸納總結(jié)出生物膜模型建構(gòu)的基本技巧。我對(duì)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)如下:內(nèi)容和地位“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”是人教版“分子與細(xì)胞”模塊第四章第二節(jié)內(nèi)容。本章共三節(jié)，第一節(jié)主要說明細(xì)胞膜是選擇透過性膜，為何具有選擇透過性，這與膜的結(jié)構(gòu)有關(guān)，于是步入第二節(jié)內(nèi)容。而第二節(jié)內(nèi)容又是解釋第三節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)男问健钡幕A(chǔ)。節(jié)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系是：功能――結(jié)構(gòu)――功能。由此可見，本節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”在第四章中起著承上啟下的作用，它是架起第一節(jié)和第三節(jié)的一座橋梁，并彰顯了結(jié)構(gòu)決定功能的生物學(xué)觀點(diǎn)。本節(jié)主要包括了兩大部份內(nèi)容：科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探求歷這是一個(gè)挺好的科學(xué)史教育素材，通過引導(dǎo)中學(xué)生一步一步地剖析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和推論，如同親歷科學(xué)家探求的歷程，使中學(xué)生切身體會(huì)科學(xué)的魅力，自然而然地接受流動(dòng)鑲嵌模型的理論，更重要的是讓中學(xué)生加深對(duì)科學(xué)過程和方式的理解，明白科學(xué)發(fā)覺的過程是一個(gè)常年的過程，涉及到許多科學(xué)家的辛勞工作；科學(xué)家的觀點(diǎn)并不全是真理，還必須通過實(shí)踐驗(yàn)證；科學(xué)學(xué)說不是一成不變的，須要不斷修正、展和構(gòu)建；科學(xué)發(fā)展與技術(shù)有很大的關(guān)系，技術(shù)的進(jìn)步可以更好地推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。
細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在諸多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，中學(xué)生必須展開想像力，在腦子中建立細(xì)胞膜的空間結(jié)構(gòu)，理解和把握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要教學(xué)難點(diǎn)闡述構(gòu)建生物膜模型的過程怎么彰顯結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)中學(xué)生早已了解了細(xì)胞、知道了組成細(xì)胞的分子、掌握了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，尤其是是學(xué)習(xí)了細(xì)胞膜作為最基本生命系統(tǒng)的邊界等相關(guān)知識(shí)，明晰了細(xì)胞膜成份主要是磷脂和蛋白質(zhì)，了解細(xì)胞膜的主要功能是細(xì)胞與外界環(huán)境分開、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流等，為本節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。中學(xué)中學(xué)生具備了一定的觀察和認(rèn)知能力，剖析思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性也已初步構(gòu)建細(xì)胞膜模型制作，但還很不健全，有對(duì)事物的探求好奇，又常常具有盲目性，并對(duì)探求科學(xué)的過程與技巧及推論的產(chǎn)生缺少理智的思索。在中學(xué)階段即使學(xué)習(xí)過一些科學(xué)方式知識(shí)，但有關(guān)的知識(shí)還不系統(tǒng)。通過剖析科學(xué)家構(gòu)建生物膜模型的過程簡(jiǎn)述科學(xué)發(fā)展的通常規(guī)律剖析科學(xué)家構(gòu)建生物膜結(jié)構(gòu)模型過程，嘗試提出問題，大膽做出假定發(fā)揮空間想像能力，建立細(xì)胞膜的空間立體結(jié)構(gòu)情感、態(tài)度與價(jià)值觀認(rèn)識(shí)到技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)研究中的作用，尊重科學(xué)且用發(fā)展的觀點(diǎn)看待科學(xué)，樹立辯證的科學(xué)觀樹立科學(xué)知識(shí)和觀點(diǎn)是在不斷發(fā)展的觀念。
調(diào)動(dòng)中學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，迸發(fā)中學(xué)生的探究欲望。中學(xué)生在第章的學(xué)習(xí)中以前制做真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)時(shí)就碰到過用哪些材料做細(xì)胞膜的問題。本節(jié)課可以從這個(gè)問題入手，讓中學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度剖析，用哪些材料做細(xì)胞膜，好地彰顯細(xì)胞膜的功能。關(guān)于這個(gè)問題，學(xué)生已有的知識(shí)是：細(xì)胞膜是細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的邊界；細(xì)胞膜才能控制物質(zhì)的進(jìn)出；動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原的實(shí)驗(yàn)告訴中學(xué)生，細(xì)胞還能在一定范圍內(nèi)漲大和縮說明細(xì)胞膜具有一定的彈性。教材中“問題剖析”欄目列舉了三種材料：塑膠袋、普通布和彈力布，其中塑膠袋只能滿足作為系統(tǒng)邊界的要求，普通布才能滿足系統(tǒng)的邊界和讓一部份物質(zhì)透過這兩項(xiàng)功能的要求，只有彈力布才能滿足上述三項(xiàng)功能的要求。通過這個(gè)問題的討論，中學(xué)生都會(huì)認(rèn)識(shí)到構(gòu)建細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型，必須從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)來思索。其實(shí)，細(xì)胞膜不可能是由彈力布構(gòu)成的。細(xì)胞膜究竟具有如何的結(jié)構(gòu)，能夠使它具有上述功能呢？本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上主要突出科學(xué)史的教育。科學(xué)史的教學(xué)是在新教材中非常指出和突出的，在舊教材中涉及不多，要教好不容易。老師備課過程要細(xì)致企劃怎樣有效地引導(dǎo)中學(xué)生剖析不同時(shí)期不同科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)及假說，評(píng)價(jià)她們的貢獻(xiàn)；要能通過一連串的環(huán)環(huán)相扣的問題來引導(dǎo)中學(xué)生思維，要讓中學(xué)生倍感身臨其境，如同自己就是那種科學(xué)家在思索研究；最后讓中學(xué)生從中總結(jié)出科學(xué)發(fā)覺的通常規(guī)律。
生物膜結(jié)構(gòu)模型的建立是本節(jié)要突破的一個(gè)難點(diǎn)問題。本節(jié)班主任自制了磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的模型，讓中學(xué)生依據(jù)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自己來建立磷脂分子的排列方法、蛋白質(zhì)與磷脂的組合方這樣讓中學(xué)生不但形象、直觀的了解了模型建立的過程、也讓她們置身其中、探索奧妙并體驗(yàn)了成功的喜悅。細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型這個(gè)難點(diǎn)的講解可通過多媒體講義來突破，有次序和層次地介紹。通過幻kt板放映各個(gè)科學(xué)家研究的圖片、動(dòng)畫，提高了這種內(nèi)容的立體感、豐富了教學(xué)內(nèi)容、使中學(xué)生在樂趣中設(shè)計(jì)問題串，引導(dǎo)中學(xué)生以“自主、探究、合作”的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。采用直觀、討論、演繹、比較等方式實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互自制磷脂分子、蛋白質(zhì)分子等模型課時(shí)安排：一課時(shí)學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)說明問題闡述：在制做細(xì)胞模型時(shí)，你會(huì)選擇哪些材料來做細(xì)胞膜？為何？班主任引導(dǎo)中學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的角度進(jìn)行討論，中學(xué)生提出的其他合理的材料要給予鼓勵(lì)。班主任引學(xué)案生步入對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探求歷程的學(xué)習(xí)：通過上面的學(xué)習(xí)已知，細(xì)胞膜主要是由磷脂和蛋白質(zhì)組成，這么，它們是怎么組成細(xì)胞19世紀(jì)末，曾用500多種物理物質(zhì)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞的私密性進(jìn)行過上萬次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)覺細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的私密性是不一樣的細(xì)胞膜模型制作，但凡可以溶于脂類的物質(zhì)，比不能溶于脂類物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜步入細(xì)胞。
按照以上材料，討論：的實(shí)驗(yàn)說明了哪些？談?wù)勀愕慕Y(jié)論的根據(jù)是哪些？的推導(dǎo)。班主任出示材料科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)覺細(xì)胞膜不但會(huì)被溶化脂類的物質(zhì)溶化，也會(huì)被蛋白酶（能專情點(diǎn)分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)）分解。按照以上材料剖析：本材料說明了哪些問題？班主任出示材料20世紀(jì)初科學(xué)第一次將膜從喂奶植物的紅細(xì)胞中分離下來。物理剖析表明，膜的主要成份是脂類和蛋白質(zhì)。造成對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)闡述的興明晰結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學(xué)原理。培養(yǎng)中學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出假說的能力。使中學(xué)生感悟科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)推理和大膽想像。培養(yǎng)中學(xué)生詮釋推理的能力，使中學(xué)生領(lǐng)會(huì)科學(xué)為何要用喂奶植物紅細(xì)胞的細(xì)胞膜進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的研究？在推理剖析得出推論后，還有必要對(duì)膜的成份進(jìn)行提取、分離和鑒別嗎？班主任出示材料于苯和水底，當(dāng)苯揮發(fā)完之后，磷脂分子分布散經(jīng)過推擠，磷脂分子排列成了雙層，但是磷脂分子的極性背部都溶入水底。班主任指導(dǎo)：投影磷脂分子模型圖（如課本P66所示）并強(qiáng)調(diào)每位磷脂分子包括頭和尾兩個(gè)部份。乙酸背部是親水的，叫疏水端。所以磷脂分子在水的表面排布親水端溶入水底，疏水端翹出水面產(chǎn)生雙層。在以上的指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，班主任進(jìn)一步引導(dǎo)中學(xué)生思索磷脂分子怎樣進(jìn)一步構(gòu)成細(xì)胞膜：細(xì)胞膜外右側(cè)是如何的環(huán)境？磷脂分子在兩邊都是水堿液的環(huán)境中又以如何的狀態(tài)存在呢？通過討論得出：細(xì)胞膜中應(yīng)有兩層磷脂分子，但是兩層磷脂分子親水性的腦部緊靠膜的兩邊，而疏水性尾部在膜的中央相接（通過圖示說明）。
班主任出示材料1925年兩位英國科學(xué)家用乙醇從人的紅細(xì)胞中提取脂類在空氣——水界面上描畫成單分子層，測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的假如你是科學(xué)家，你會(huì)做出如何的推羅伯特森在電鏡下見到了細(xì)胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)（投影有關(guān)圖解）。班主任引導(dǎo)討論：不僅脂類外，蛋白質(zhì)也是細(xì)推理剖析得出的僅僅是假說，正確與否必須通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。補(bǔ)充材料引導(dǎo)中學(xué)生借助自己把握的相關(guān)知識(shí)，推斷磷脂分子在細(xì)胞膜上排布的情況，體驗(yàn)推理過程，培養(yǎng)推理能力。培養(yǎng)中學(xué)生大膽想像的能力。體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科學(xué)發(fā)展中胞膜的成份。這么，蛋白質(zhì)坐落細(xì)胞膜的哪些位依據(jù)羅伯特森的工作以及上面討論的有關(guān)細(xì)胞膜的知識(shí)，請(qǐng)你們合理地推論，大膽地提出假說。中學(xué)生討論產(chǎn)生一定的共識(shí)后，請(qǐng)中學(xué)生拿自己的成果與羅伯特森當(dāng)時(shí)提出的生物膜的模型相對(duì)體驗(yàn)成功的喜悅。述說羅伯特森的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的靜態(tài)模型的特性。通感：該結(jié)構(gòu)模型是否與細(xì)胞膜的相關(guān)生理功能相適應(yīng)？班主任出示材料變形蟲的運(yùn)動(dòng)及取食過程的圖片，并簡(jiǎn)單給以說明。螢光標(biāo)記的大鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)示意圖，簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)過程。
討論：談?wù)劻_伯特森的細(xì)胞膜的模型的局限性？班主任引導(dǎo)過渡：隨著新的技術(shù)手段不斷運(yùn)用于生物膜的研究，科學(xué)家發(fā)覺膜蛋白并不是全部平鋪在脂類表面，有的蛋白質(zhì)是鑲嵌在脂類雙分1972年桑格和尼克森提出的“流動(dòng)鑲嵌模型”為大多數(shù)人所接受。班主任讓中學(xué)生閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，歸納“流動(dòng)鑲嵌模型”的基本內(nèi)容。之后分組，每組借助教師提供的材料（磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的模型）制做細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型，完成后，師生共同的評(píng)價(jià)，讓中學(xué)生明晰“流動(dòng)鑲嵌模型”的要點(diǎn)。的關(guān)鍵作用。展現(xiàn)矛盾，使得新思考。體會(huì)科學(xué)的動(dòng)態(tài)發(fā)展變化，領(lǐng)略科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系。通過親自手制做流動(dòng)鑲嵌模型，加深對(duì)該要求中學(xué)生討論“流動(dòng)鑲嵌模型”的基本內(nèi)容，并總結(jié)建模的基本技巧。總結(jié)生物膜結(jié)構(gòu)的探求歷程，并討論科學(xué)技術(shù)起關(guān)鍵性的帶動(dòng)作用。構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)在生物膜結(jié)構(gòu)的探求歷程中所起的作用。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)是永無止境的，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，人類對(duì)膜的認(rèn)識(shí)將更加細(xì)致入微，流動(dòng)鑲嵌模型將不斷建立和發(fā)展。展示2003年諾貝爾物理獎(jiǎng)的有關(guān)材料，引起中學(xué)生思索：物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是如何的？構(gòu)有如何的關(guān)系？我們將在下一節(jié)課剖析。解決教學(xué)重使中學(xué)生進(jìn)一步感悟科學(xué)過程和科學(xué)方式。引起中學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的興趣。變形蟲的任何部位能伸開偽足，人體的個(gè)別白細(xì)胞能吞噬病