利用生物科學(xué)史進(jìn)行探究性教學(xué)

肖瑞蘭

摘要 以高中生物必修一第四章第二節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”為例，介紹如何利用生物科學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)組織探究性學(xué)習(xí)，并結(jié)合案例對(duì)探究性教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思。

關(guān)鍵詞 探究性教學(xué) 教學(xué)反思 生物科學(xué)史

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 教材分析

本節(jié)是高中生物《必修1*分子與細(xì)胞》第四章“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”第二節(jié)“生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型”的內(nèi)容。在必修一第三章第一節(jié)“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”一節(jié)已知組成細(xì)胞膜的成分主要是磷脂和蛋白質(zhì);在第四章第一節(jié)“物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例”中又明確細(xì)胞膜可以控制物質(zhì)進(jìn)出，并且對(duì)進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)是有選擇性的。

2 教學(xué)過(guò)程

教師提出引課疑問(wèn)：為什么生物膜可以控制物質(zhì)進(jìn)出？這與生物膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？

學(xué)生活動(dòng)：自主閱讀課文“對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”部分，概括總結(jié)關(guān)于生物膜研究的科學(xué)史。

教師提供背景知識(shí)：磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸組成的分子，磷酸的“頭部”是親水的，脂肪酸的“尾部”是疏水的。教師要求學(xué)生觀察教科書P66“思考與討論”磷脂分子結(jié)構(gòu)式及模型，同時(shí)出示自制的模型。

學(xué)生小組討論①：為什么磷脂分子在空氣一水界面上鋪展成單分子層，而科學(xué)家如何從這一現(xiàn)象推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的？

各小組積極分析科學(xué)史，但突破以上問(wèn)題明顯遇到一些困難，產(chǎn)生了很多疑問(wèn)：有的小組提問(wèn)如何理解“疏水”“親水”;有的小組要求解釋“空氣——水”界面;有的小組置疑生物膜應(yīng)該不是由一個(gè)磷脂分子構(gòu)成的;還有一個(gè)小組在爭(zhēng)論問(wèn)題的關(guān)鍵“2倍”的事情。只有一個(gè)小組的討論結(jié)果對(duì)以上問(wèn)題有所突破，他們直接繪制出了磷脂分子排布方式。

教師并沒(méi)有直接解決各組的疑問(wèn)，而是先請(qǐng)各小組向全班出示自己的疑問(wèn)，然后請(qǐng)繪圖小組代表按照他們繪圖的思路解釋了他們對(duì)各個(gè)小組疑問(wèn)的理解，他們較正確地解釋了各小組的困惑。爭(zhēng)論“2倍”問(wèn)題小組受到啟發(fā)，積極地修正自己的結(jié)論。其后，教師提供給學(xué)生第二個(gè)討論問(wèn)題。

小組討論②：磷脂分子如何構(gòu)成細(xì)胞膜？

有了討論①的鋪墊，各小組都有了一定的思路，討論更加積極熱烈，很快都在自己的稿紙上繪制出了自己的設(shè)想。教師挑選有代表性的三個(gè)小組在黑板上用模型展示了討論結(jié)果。

在展示過(guò)程中，學(xué)生大受啟發(fā)，積極性繼續(xù)高漲，師生集體商討最佳模型。此時(shí)，教師再展示圖片對(duì)模型進(jìn)行完善強(qiáng)化，進(jìn)一步加深學(xué)生印象。

小組討論③：除脂質(zhì)外，蛋白質(zhì)也是細(xì)胞膜的成分，那么蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？

教師提醒學(xué)生回歸課本，再次閱讀P66內(nèi)容，提醒學(xué)生用蛋白質(zhì)分子模型補(bǔ)充完善之前構(gòu)建的磷脂雙分子層模型，進(jìn)一步健全細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。有了之前的思路，結(jié)合課本科學(xué)史的概述，學(xué)生很快完成。

教師再質(zhì)疑：這一模型是靜態(tài)的嗎？

各小組均注意到了教科書中關(guān)于細(xì)胞膜流動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)介紹，但不太理解該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。某學(xué)生直接提問(wèn)：“只是蛋白質(zhì)分子在運(yùn)動(dòng)嗎，怎么運(yùn)動(dòng)？”教師表?yè)P(yáng)該學(xué)生提問(wèn)的針對(duì)性，然后播放了生物膜結(jié)構(gòu)及其流動(dòng)性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的演示動(dòng)畫，讓學(xué)生更直觀地觀察蛋白質(zhì)和磷脂分子在膜上的排布及運(yùn)動(dòng)情況。至此，學(xué)生臉上的表情由一路的疑惑、頓悟、再疑惑，到滿足和信服。然后，教師指出細(xì)胞膜與生物膜的異同，再進(jìn)行課堂小結(jié)（圖1）。

最后，教師組織學(xué)生對(duì)本節(jié)課發(fā)表感想。學(xué)生由衷贊嘆科學(xué)家思維的嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)巧妙，以及顯微鏡、同位素標(biāo)記技術(shù)等對(duì)科學(xué)研究的巨大貢獻(xiàn)。學(xué)生認(rèn)識(shí)到：科學(xué)家的每一個(gè)發(fā)現(xiàn)或發(fā)明都必然經(jīng)歷了漫長(zhǎng)艱辛的探索過(guò)程，是眾人智慧的結(jié)晶，科學(xué)學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程是一個(gè)不斷開(kāi)拓、繼承、修正和發(fā)展的過(guò)程，科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。學(xué)習(xí)也不是一件簡(jiǎn)單的事情，需要像科學(xué)家那樣有潛心研究、不怕困難、堅(jiān)持不懈、善于與他人相互借鑒相互學(xué)習(xí)的精神。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的探究實(shí)際上是簡(jiǎn)化了的模擬活動(dòng)。

3 教學(xué)反思

3.1 充分運(yùn)用科學(xué)史組織探究性學(xué)習(xí)

美國(guó)科學(xué)家薩頓曾說(shuō)：“一部科學(xué)史，在很大程度上就是一部工具史，這些工具，無(wú)論有形或無(wú)形，都是由一系列人物創(chuàng)造出來(lái)的，以解決他們遇到的某些問(wèn)題，每種工具和方法都是人類智慧的結(jié)晶。”科學(xué)史的內(nèi)容在很大程度上反映了科學(xué)家的探究活動(dòng)與方法，是理解科學(xué)探究、掌握科學(xué)方法的良好范例。教師利用科學(xué)史組織探究性學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生站在巨人的肩膀上，親歷探究過(guò)程、領(lǐng)悟科學(xué)方法、獲取科學(xué)知識(shí)、提高科學(xué)精神、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)中，教師應(yīng)充分運(yùn)用科學(xué)史組織探究性學(xué)習(xí)。

3.2 精心設(shè)計(jì)探究過(guò)程，合理調(diào)控探究難度

探究活動(dòng)對(duì)學(xué)生的思維能力提出了一定的要求，教師在課前一定要認(rèn)真分析，精心設(shè)計(jì)，控制好問(wèn)題的難度和梯度，適時(shí)啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，確保探究活動(dòng)順利、有序進(jìn)行。例如，本案例中教師首先要求學(xué)生閱讀課本內(nèi)容，完成科學(xué)史的表格，使得學(xué)生對(duì)本節(jié)課將要突破的問(wèn)題形成初步的認(rèn)識(shí);然后設(shè)計(jì)了逐層遞進(jìn)的討論問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生一步步分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，宛如親歷科學(xué)家探索的歷程，使學(xué)生切身感受科學(xué)家的魅力，始終保持高昂的興趣。再如，本案例中教師找到了能繪制出模型圖的小組代表來(lái)解答其他各個(gè)小組的各種疑問(wèn)。這樣既讓思維能力較強(qiáng)的學(xué)生得到了鍛煉和表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，又讓更多沒(méi)有及時(shí)形成較成熟思路的學(xué)生得到了啟發(fā)，降低了他們的思維難度，有利于他們形成自己的結(jié)論。

3.3 敢于放手，相信學(xué)生

課程改革多年來(lái)一直致力于實(shí)現(xiàn)“將課堂交給學(xué)生”，可至今為止，能真正做到這一點(diǎn)的教師依舊少之甚少，包括筆者自己在內(nèi)，多數(shù)課堂依舊不敢大膽放手，一直在試探與摸索中試圖改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，但成功的案例不多。本節(jié)課上，教師只做了布置任務(wù)、提出問(wèn)題、做小結(jié)幾步工作，其余知識(shí)性的內(nèi)容基本都是學(xué)生自己完成的，他們互相合作、互相質(zhì)疑、互相啟發(fā)，氣氛積極熱烈。整節(jié)課后筆者感覺(jué)不僅酣暢淋漓，更驚訝于學(xué)生力量的強(qiáng)大，他們只要有了清晰的引導(dǎo)方向，很多問(wèn)題都是可以自己來(lái)完成的。所以教師適當(dāng)?shù)姆攀?，可能?huì)得到讓人意想不到的結(jié)果。但放手不等于不管，自主學(xué)習(xí)并不意味著全讓學(xué)生自己學(xué)，教師要深入了解和研究學(xué)生，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意引導(dǎo)，當(dāng)學(xué)生對(duì)知識(shí)不理解或操作不規(guī)范時(shí)要及時(shí)幫助。這樣才能確保教學(xué)活動(dòng)順利快捷地進(jìn)行，使學(xué)生獲得知識(shí)、能力，并使智力得到發(fā)展，從而完成教學(xué)目標(biāo)。

3.4 利用多媒體等多種教學(xué)手段充分為學(xué)生服務(wù)

本節(jié)課筆者采用了多媒體和自制教具兩種教學(xué)手段輔助教學(xué)，最終效果證實(shí)這為教學(xué)過(guò)程出了大力。如，當(dāng)教師出示自制的磷脂分子模型時(shí)，學(xué)生眼前一亮，產(chǎn)生了興趣，自然而然就會(huì)主動(dòng)去研究，重難點(diǎn)突破起來(lái)就容易了很多。再如，當(dāng)學(xué)生都通過(guò)討論大體認(rèn)識(shí)了磷脂雙分子模型后，教師用圖片和動(dòng)畫對(duì)這一模型進(jìn)行了演示，這種直觀形象的方式使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的印象更加清晰明確，學(xué)習(xí)起來(lái)輕松了很多。這些不同的教學(xué)手段促進(jìn)了教學(xué)形式的多樣、教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化和教學(xué)質(zhì)量的提高，給課堂教學(xué)的改革注入了新鮮的空氣。所以，多媒體等多種教學(xué)手段在課堂上的使用是很有價(jià)值的，但必須精心準(zhǔn)備，恰當(dāng)使用，否則可能花里胡哨，流于形式，結(jié)果適得其反。

參考文獻(xiàn)：

[1]周紅.用生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)史進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)[J].生物學(xué)教學(xué)，2005，（7）：14-15.

[2]李新民.高中生物探究式教學(xué)模式的構(gòu)建及實(shí)踐[J].中小學(xué)教師培訓(xùn).2014，（3）：20-21.