3.1 细胞膜的结构和功能教学设计2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦细胞膜的功能、成分探索及流动镶嵌模型，通过台盼蓝染色情境导入，引出细胞膜边界功能，再结合科学史资料分析成分，依据实验证据推导结构，最终构建流动镶嵌模型，形成功能—成分—结构的学习支架。 该资料以科学史为主线，通过欧文顿实验等引导学生分析证据，培养科学思维，借助荧光标记融合实验动画演示膜流动性，落实生命观念中的结构与功能观。科学史分析法与模型演示法提升学生探究实践能力，为教师提供清晰教学逻辑和丰富资源，助力高效教学。

教学课题 第3章第1节　细胞膜的结构和功能 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1. 阐述细胞膜的功能。 2. 分析细胞膜成分的探索过程。 3. 简述流动镶嵌模型的基本内容。 教材分析 本节是细胞结构开篇，以功能 — 成分 — 结构 — 模型为主线，是学习物质跨膜运输、细胞通讯的基础，科学史与模型建构是核心。 学情分析 学生知道细胞膜是边界，但对功能机制、成分探索、流动镶嵌模型理解抽象，需借助科学史、实验、图示突破。 教学目标 1.从系统与环境关系的角度，阐释细胞膜作为系统的边界所具有的功能 2.分析细胞膜组成成分与结构的关系，说明细胞膜结构的物质基础，概括流动镶嵌模型的主要内容。 3.分析对细胞膜成分与结构的探索过程，认同科学理论的形成是一个科学精神、科学思维和技术手段结合下不断修正和完善的过程。 教学重点 （1）细胞膜的功能 （2）流动镶嵌模型的主要内容 教学难点 （1）对细胞膜结构的探索过程 （2）细胞膜的结构与其组成成分的内在联系 教学方法 科学史分析法、讲授法、模型演示法、讲练结合法 教学准备 PPT 课件、细胞膜结构示意图、荧光标记融合实验动画 教学思路 台盼蓝染色导入→细胞膜三大功能→成分探索科学史→磷脂排布→蛋白质分布→流动镶嵌模型→结构与功能特性→巩固练习。 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【引入章标题】 组成细胞的分子必须有序地组织成细胞的结构，才能成为一个基本的生命系统，那么细胞的基本结构是怎样的呢？细胞的各种结构又是怎样协调配合，共同完成生命活动的呢? 【问题探讨】 鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。 讨论 1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？ 提示：活细胞的细胞膜结构完整，台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过细胞膜，因此活细胞不能被染色。死细胞的细胞膜不完整或失去活性，台盼蓝能通过细胞膜进入细胞，死细胞能被染成蓝色。 2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？ 提示：细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。 一个国家有陆地、海域、领空的边界；使人体内部与外界分隔的皮肤和黏膜，是人体的边界；细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜，也叫质膜。 过渡：细胞膜作为细胞的边界，它在细胞的生命活动中起什么作用呢？ 观察、思考、回答 情境激趣，指向功能 新知探究 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开 在生命起源的过程中，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，进化出原始的生命。在原始海洋中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统。这说明了细胞膜具有将细胞与外界环境分隔开的功能。细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 在多细胞生物体内，各个细胞都不是孤立存在的，它们之间必须保持功能的协调，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流。 （1）间接交流 内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。 （2）直接交流 相邻两个细胞的细胞膜接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如，精子与卵细胞间的识别和结合。（注意：只有同种生物的精子和卵细胞能够识别和结合。 （3）通道交流 相邻两个细胞之间形成通道，携带信息的物质通过通道进入另一个细胞。例如，高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，也有信息交流的作用。（注意：通道交流不需要细胞膜上的受体参与。） 受体不是细胞间信息交流所必需的结构！ 识记三功能、完成习题 建立功能认知 新知探究二、对细胞膜成分的探索 过渡：细胞间的信息交流，大多与细胞膜的结构有关，而结构又决定功能，即细胞膜的功能是由它的成分和结构决定的。 【思考.讨论】对细胞膜成分的探索 资料一：1895年，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。 发现：溶于脂质的物质，容易穿过细胞膜；不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。 推测：细胞膜的主要组成成分中有脂质 资料二：为了进一步确定细胞膜中脂质成分的类型，科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜，进行化学分析，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。 【思考】为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜? 提示：①无细胞壁,细胞容易吸水涨破; ②无细胞核和众多的细胞器,易制得纯净的细胞膜。 资料三：1925年，两位荷兰科学家戈特和格伦德尔，用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。 推断：细胞膜中的磷脂分子必然排列为连续的两层 根据磷脂分子的特点解释，为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层？ 细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一下，在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 资料四：1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究了细胞膜的张力。他们发现细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。由于人们已发现了油脂滴表面如果吸附有蛋白质成分则表面张力会降低。 推测：细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质 【小结】细胞膜的成分 分析实验、得出结论 体验科学探究过程 新知探究三、对细胞膜结构的探索 复习导入：回顾细胞膜的功能及成分 过渡：脂质和蛋白质等成分是如何组成细胞膜的呢？ 讲解对细胞膜结构的探索过程 时间：1959年 实验：罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 提出假说：所有的细胞膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成的静态的统一结构，中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质。 20世纪60年代以后，不少科学家对于细胞膜是静态的观点提出质疑：如果细胞膜是静态的统一结构，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连细胞的生长、变形虫的变形运动这样的现象都难以解释。 时间：1970年 实验技术：荧光标记法 过程：科学家将小鼠细胞和人细胞融合，并用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红光荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子。这两种细胞刚融合时，融合细胞的一半发绿色荧光，另一半发红色荧光。在37℃下经过40min，两种颜色的荧光均匀分布。 提问：温度在这个实验中起到什么作用呢？ 提示：适宜的温度可以促进细胞融合 实验表明：细胞膜具有流动性 1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，并且在新的观察和实验证据的基础上，提出了新的生物膜模型—流动镶嵌模型 【科学方法】提出假说 细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合。 对比静态与流动模型 理解模型修正过程 新知探究四、流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型的基本内容： 1.细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的； 2.磷脂双分子层是膜的基本支架； 磷脂双分子层的内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，因此具有屏障作用。 提问：既然膜内部分是疏水的，水分子为什么能跨膜运输呢？ 提示：水分子极小，可以自由通过磷脂分子运动而产生的间隙；膜上存在水通道蛋白，水分子可以通过通道蛋白通过膜。 3.蛋白质分子以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中； 4.细胞膜不是静止不动的，而是具有流动性； 细胞膜流动性的主要表现：构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 细胞膜具有流动性的意义： 对于细胞完成物质运输、生长、分裂、运动等功能都是非常重要的。 细胞膜的外表面还有糖类分子，它和蛋白质结合形成糖蛋白，或与脂质结合形成糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被与细胞表面的识别、细胞间的信息交流等功能有密切关系。 细胞膜的特性： 1.细胞膜的功能特性：具有选择透过性 细胞膜具有选择透过性与细胞膜上的蛋白质有关。 2.细胞膜的结构特性：具有流动性 细胞膜具有流动性的主要表现为：构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动，膜中的蛋白质大多也能运动。 影响细胞膜流动性的主要因素：温度 在适宜的温度范围内，随外界温度的升高，细胞膜的流动性增强，但温度超出一定的范围，就会导致细胞膜被破坏。 识图、识记要点 突破核心模型 巩固新课 小结回顾 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 绘制流动镶嵌模型结构图并标注各部分名称与功能。 板书设计 第1节　细胞膜的结构和功能 一、细胞膜的功能 1.将细胞与外界环境分隔开——系统的边界 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流 二、对细胞膜成分的探索 细胞膜主要是由脂质和蛋白质组成的。此外，还有少量的糖类 三、对细胞膜结构的探索 四、流动镶嵌模型的基本内容 教学反思 本节内容以科学史的研究历程，将科学家的实验过程加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究，让学生身临其境，通过引导学生一步一步地分析科学家的实验和结论，使学生切身感受科学的魅力，自然而然地接受流动镶嵌模型的理论。 本节课充分体现了结构决定功能的观点，通过科学史的探索，让学生了解到组成细胞膜的主要成分以及细胞膜的基本结构，最后将结构与功能相对应。同时，本节课运用了一些与实际生活相关的例子，使教材知识变得通俗易懂。但本节课内容容量较大，对学生的要求较高；而且知识点与知识点之间的过渡较为生硬，需要教师课前做好充足的准备。 学科网（北京）股份有限公司 $