江西省宜春中学 刘燊元

“生物膜的流动镶嵌模型”教学设计

江西省宜春中学 刘燊元

“生物膜的流动镶嵌模型”一节与以往的教材相比，不是平铺直叙直接讲述结果，而是在回顾生物膜发展历史的同时，引导学生据其因究其果，并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。笔者对“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学设计如下。

一、教材分析

本节以较多的篇幅介绍了对生物膜结构的探索历程，并安排了两个思考与讨论，让学生在认识细胞膜结构的同时，了解这些知识的来龙去脉，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研究不断发现新的证据，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。此外，还应重点理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型，学会运用该模型解释相应的生理现象。

二、教学目标

1. 知识方面。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”。这项要求包括两层含义：一是简述细胞的生物膜系统的概念和功能，二是简述生物膜的结构。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”。

2. 能力方面。本节内容以细胞膜分子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“尝试提出问题作出假设”。

3. 情感态度与价值观方面。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、教学过程

首先提出问题。从制作真核细胞三维结构模型的活动入手，提出问题：根据结构与功能相适应的观点分析，用哪种材料（塑料袋、气球、普通布、弹力布）做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？让学生讨论，引发学生探究细胞膜结构的好奇心。

引起学生的探究欲望后，如果直接将细胞膜流动镶嵌模型的内容告诉学生，学生仍会感到枯燥无味，对这个模型也很难理解，这样又会走上死记硬背的老路。此时可以设计一系列问题，引导学生一步步地分析科学家的实验和结论，宛如亲历科学家探索历程，使学生切身感受到科学的魅力，始终保持高昂的兴趣，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论，并且加深对科学过程和方法的理解。

细胞膜中的化学组成成分是怎样有机结合构成细胞膜的呢?其中涉及细胞膜中磷脂的排列方式和蛋白质的排列方式及模型的建构。

此处可以连续设疑，逐个突破。例如，在介绍了磷脂分子的性质后，提出问题：将磷脂分子在水面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？如果磷脂分子分布在水中它们会怎样排布呢？如果脂质体内部有水，那么磷脂分子会怎样排布呢？最终探索得出磷脂双分子层的结构。

蛋白质分子又是怎样分布在磷脂双分子层上的呢？引导学生根据细胞膜的特性以及蛋白质分子的结构推测蛋白质在磷脂分子层上分布的各种可能。

从资料所提供的现象入手，体验科学家对生物膜结构的探索历程。在教学过程当中，把科学家已经做的这种工作，或者是科学家观察到的这种现象，或者他们拿到的一些实验的结果展示出来。这种展示，不是让学生去死记硬背而是以它作为一个素材，作为一个情境，让学生去思考一些问题，然后加入学生的这种思考，加入学生的这种推理、分析和他们的这种创意，然后再一起讨论：这样的一个想法，是不是禁得住推敲？是不是合理？在这个过程当中，学生不是简单地记忆、背诵历史上的一些现象或者一些事件，而是在这个过程中，让学生去积极主动地去思考并解决问题。

资料1：1895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，说明细胞膜中含有脂质成分。

资料2：1925年，两位荷兰科学家E.Goiter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一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。说明细胞膜中的脂质必然排列为连续的两层。

资料3：展示20世纪50年代电子显微镜诞生后拍摄的细胞膜结构的电镜照片。让学生根据电镜照片修正和完善自己提出的假说，然后指出，1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型。展示单位膜结构模型的主要内容，并引导学生分析该模型的局限性。此后指出，随着科学技术的进步，人们从新的实验现象入手对细胞膜的分子结构作出了新的判断。

资料4：变形虫的摄食过程（动画）。说明细胞膜不是静态的统一结构。

资料5：展示1970年LD.Frye和H.Edidin的人—鼠细胞融合实验。说明细胞膜上的蛋白质分子能够运动。

资料6：1972年S.J.Singer和G.Nicolson提出流动镶嵌结构模型。

在引导学生层层探究的同时，利用各种教学手段，逐步构建生物膜模型。

在探究的过程中，使用了各种教学手段，如多媒体展示动画，学生利用作图的方式将自己推测的细胞膜中的结构表示出来，教师利用投影仪展示学生的推测并进行讨论，尤其是教学中又利用自制的分子模型，使得整个教学过程紧紧围绕教学核心，即逐步引导学生建立磷脂双分子层模型，并进一步完成蛋白质在磷脂双分子层中的分布，最终完成生物膜的流动镶嵌模型。从而让学生通过自己建立模型，对生物膜的结构有更直观的认识，并体验模型的建立过程。