基于生物学核心素养的教学设计

基于生物学核心素养的教学设计

——生物膜的流动镶嵌模型

生物学核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题所表现出来的必备品格和关键能力，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面。

一、教材分析

本节课是人教版高中生物必修1第四章第2节的内容。第四章共有3节内容，第1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？与膜结构有关，所以第二节是学习生物膜的结构，生物膜的结构又是解释第3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，本节对整个章节的知识起到了承上启下的作用，并体现出了结构与功能相适应的观点，即生物学核心素养中的“生命观念”的要素之一。

本节主要包括生物膜结构的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型两部分内容，同时和前面的第二章中的“化合物”和第三章中的“细胞膜”、“生物膜系统”等内容又有一定的联系。

二、教学重点

1.对生物膜结构的探索历程

2.生物膜的流动镶嵌模型的基本内容

教学难点

1.探讨建立生物膜模型的过程，体现结构与功能相适应的观点

2.生物膜的流动性特点

三、教学目标

生物学核心素养是是三维目标的提炼和有机升华。基于对教材和学生的分析，确定了以下基于生物学核心素养的教学目标：

1.简述流动镶嵌模型的内容，形成结构与功能相适应的观点；

此目标体现了生命观念中的结构与功能观。

2.体验科学研究的方法，了解模型建构的过程；

此目标体现科学思维，促使学生学习科学发展史理解科学思维。

3.分析解读科学家探索生物膜的科学史，尝试提出问题，作出假设；

此目标体现科学探究。

4.探讨实验技术的进步在科学发展中的促进作用，感受科学家的科学态度，认同智慧为社会带来的进步；

此目标体现社会责任，重视学生正确的世界观，人生观和价值观的养成。

四、教具准备

1.制作多媒体课件

2.塑料袋、普通布、弹力布、用硬纸板绘制磷脂分子的结构模型、双面胶

五、课时安排

1课时

六、教学过程

情境导入：

提供塑料袋、普通布和弹力布，选一种做为细胞膜，根据结构与功能相适应的观点分析，哪一种更能体现细胞膜的功能。

（三种材料的特性：塑料袋不具有通透性，普通布不具有弹性，而弹力布不仅具有弹性，还具有一定的通透性，适合做细胞膜。）

膜结构到底是怎样的呢？下面就让我们回到一百多年前，跟随科学家一起探索生物膜结构的历程。

设计意图：调动学生已有的知识经验，引发学生的探究欲望，初步从结构与功能相适应的观点出发来思考问题。

课件展示资料，利用层层深入的问题串，引导学生分析科学家的实验和结论，启发学生大胆假设、总结规律。

设计意图：注重生物科学史的学习有助于学生理解科学本质，培养其科学思维和科学探究精神。

资料1 ：细胞膜对物质的通透性实验

时间: 19世纪末人物：欧文顿(ton）

根据相似相溶原理，看到此现象，你能得出什么样的结论? 。

（细胞膜中有脂质成分）

欧文顿提出膜是由脂质组成的假说。这是根据现象的推理还是通过对膜成分的提取和鉴定？（在观察实验的基础上，通过推理分析得出的）

还需要对膜的成分进行提取分离和鉴定呢？（需要）

设计意图：领悟科学研究的方法“假说”是怎样提出来的，科学探究要具备严密的思维。

资料2：

20世纪初，科学家从哺乳动物成熟的红细胞中将膜分离出来，发现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。你能推测出什么结论？（说明细胞膜的成分除有脂质还有蛋白质）

为什么欧文顿一开始不对膜的成分进行鉴定？（当时技术条件不能实现）

到此科学家已经知道生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，那么这些分子是如何排列形成特定结构的生物膜的呢？

资料3：

1925年，两位荷兰科学家er和del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。

你能推测出什么结论？（脂质分子在细胞膜中排列成两排）

细胞膜中的脂质为什么会排列为连续两层呢？教师讲解引导学生。

细胞膜中含量最丰富的是磷脂，磷脂分子的头部是亲水性的，尾部是疏水性的，请学生以小组为单位讨论磷脂分子在空气—水界面中的排列方式，利用课前做好的磷脂分子结构模型，请学生在黑板上展示。

细胞内外都是水环境，学生通过讨论得到细胞膜中磷脂的排布方式：

设计意图：化抽象为具体，培养学生的合作、交流和探究能力。

蛋白质分子是如何分布的呢？

20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边覆盖着蛋白质。直到20世纪50年代，电子显微镜诞生，科学家用它来观察细胞膜。

资料4

1959年，rtsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，大胆提出生物膜的模型：所有生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，并且生物膜为静态的统一结构。

这与我们学过的生物学知识有矛盾的地方吗？组织小组讨论。

（植物细胞的植壁分离与复原，变形虫的运动，分泌蛋白的形成和分泌，白细胞吞噬病菌等都说明细胞膜不是静态的。）

设计意图：体现结构与功能相适应的生命观念

随着技术进步，发现蛋白质并不是全部平铺在脂质表面的，有的镶嵌在脂质双分子层中。

资料5：1970年和in的人——鼠细胞融合实验。

该实验表明什么？（组成生物膜的蛋白质是可以运动的。）

材料6：

演示磷脂分子在不同温度下的运动情况。

5.6 两个资料共同说明生物膜具有什么样的结构特点？

（生物膜具有一定的流动性。）

1972年，桑格和尼克森提出的生物膜的流动镶嵌模型为大多数人所接受。

从生物膜结构的探索历程中，你受到哪些启发？

（人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断发展流动镶嵌模型。）

设计意图：突出模型建构方法：实验、推理想象→提出假说→进一步验证完善→不断发展。强调技术进步推动科学的发展。

展示流动镶嵌模型的结构示意图，带领学生归纳总结流动镶嵌模型的基本内容。最后简要介绍细胞膜表面糖被的知识，为以后学习细胞膜识别和免疫等知识打下基础。

教学评价：

1.绘制生物膜的概念图：

检验学生对基础知识的掌握程度，有助于理解概念，明确概念之间的联系，形成正确的生命观念。

2.练习题

有人发现，一定温度下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的脂类分子有75%排列不整齐，细胞膜厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子、分子的通透性提高。对上述实验现象合理的解释是 D

A. 膜的主要成分是磷脂分子

B. 细胞膜的成分不是一成不变的

C. 膜的成分是磷脂和蛋白质

D. 构成质膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性

检验学生能否用生命观念认识生命世界，探究生命活动规律，解决实际问题。

七、板书设计

4.2细胞膜的流动镶嵌模型 

一、对生物膜结构的探索历程 

二、流动镶嵌模型的基本内容     

1.组成成分：磷脂和蛋白质（主要）、少量糖类

2.基本支架：磷脂双分子层

3.蛋白质的位置：镶嵌、嵌入、贯穿  

4.结构特点：一定的流动性

5.细胞膜外表面：糖蛋白（糖被）

八、教学反思

基于核心素养的教学，将课程目标定位在核心素养上,需要我们更多地思考如何让知识成为素养，让知识变成智慧。在本节教学中,核心素养的培养重点立足于结构和功能相适应的生命观念,演绎与推理、归纳概括、建构模型等科学思维,以及科学探究的过程、方法和品质等，通过教学资源和信息技术的整合，设置问题串，为学生建立教学情境，让学生做出假设并建立模型，发展科学思维，使学生自主探究、合作和交流，去发现、理解和运用知识，进而认识生命世界。

但还是有些“遗憾”：如在分组讨论磷脂分子在空气—水界面和在细胞膜中的排布方式时，部分小组无法在有限的时间内构建模型；在总结流动镶嵌模型的基本内容和绘制概念图时，少数同学的语言描述还不够准确；在小组讨论教学环节，少数学生显得腼腆。