構(gòu)建“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型”的論證式教學(xué)設(shè)計(jì)

滕遠(yuǎn)王

（重慶市巫山中學(xué)校 重慶巫山 404700）

一、教學(xué)分析與設(shè)計(jì)思路

《細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能》是2019年人教版高中生物必修一第三章第1節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。該內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程中一般是由教師展示細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)圖片，學(xué)生總結(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)一步總結(jié)細(xì)胞膜的功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的教學(xué)思路，教學(xué)過(guò)程缺深層思維，學(xué)生往往是暫時(shí)記住知識(shí)但很快又遺忘。

論證式教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生以相關(guān)事實(shí)為證據(jù)構(gòu)建主張，并對(duì)自己的主張進(jìn)行解釋或?qū)λ说闹鲝堖M(jìn)行評(píng)價(jià)，最后達(dá)成共識(shí)的一種教學(xué)模式[1]。筆者嘗試在本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中引入論證的環(huán)節(jié)，旨在激活學(xué)生思維、促成深度學(xué)習(xí)，從而克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)。

二、教學(xué)目標(biāo)

①知識(shí)素養(yǎng)：概述細(xì)胞都由質(zhì)膜包裹,質(zhì)膜將細(xì)胞與其生活環(huán)境分開(kāi),能控制物質(zhì)進(jìn)出,并參與細(xì)胞間的信息交流[2]。

②生命觀念：生物膜的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。

③科學(xué)思維：羅伯特森電鏡下所觀察到的細(xì)胞膜三層結(jié)構(gòu)和兩個(gè)推論的批判性思維訓(xùn)練。

④科學(xué)探究：動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液思維探究；細(xì)胞膜的流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)探究；探究磷脂分子和蛋白質(zhì)在生物膜上的排布。

⑤社會(huì)責(zé)任：基于生物膜實(shí)驗(yàn)小組探討，參與個(gè)人與小組討論，作出理性解釋和判斷，解決生物膜實(shí)際問(wèn)題的擔(dān)當(dāng)和能力；認(rèn)同細(xì)胞膜作為系統(tǒng)的邊界，對(duì)于細(xì)胞這個(gè)生命系統(tǒng)的重要意義。

三、教學(xué)過(guò)程

①論證問(wèn)題：細(xì)胞的邊界是細(xì)胞膜嗎？

事實(shí)證據(jù)：鑒別動(dòng)物細(xì)胞是否死亡常用臺(tái)盼藍(lán)染液。用它染色時(shí)，死細(xì)胞會(huì)被染成藍(lán)色，而活細(xì)胞不會(huì)著色。為什么活細(xì)胞不能被染色，而死細(xì)胞能被染色？

達(dá)成共識(shí)：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)，控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。

②論證問(wèn)題：控制物質(zhì)進(jìn)出與細(xì)胞膜成分有關(guān)嗎？

事實(shí)證據(jù)：1895年，歐文頓選用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞膜的通透性進(jìn)行上萬(wàn)次的研究。發(fā)現(xiàn)：凡是可溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易穿過(guò)細(xì)胞膜。

達(dá)成共識(shí)：細(xì)胞膜中含有脂質(zhì)(后來(lái)確定為磷脂)。

補(bǔ)充教學(xué)：磷脂分子化學(xué)結(jié)構(gòu)式。

③論證問(wèn)題：驗(yàn)證磷脂分子親水性的特性？

事實(shí)證據(jù)：用豬血成熟紅細(xì)胞提取的細(xì)胞膜放水里，發(fā)現(xiàn)磷脂頭部親水，尾部疏水。用豬血成熟紅細(xì)胞提取的細(xì)胞膜放油里，磷脂頭部疏油，尾部親油。

達(dá)成共識(shí)：磷脂頭部親水疏油，尾部疏水親油。

④論證問(wèn)題：如果把磷脂分子放在一個(gè)封閉且全是水的容器中，如何排布？

學(xué)生建模： 學(xué)生畫(huà)出磷脂分子的排布。

事實(shí)證據(jù)：1925年，科學(xué)家用丙酮抽提紅細(xì)胞細(xì)胞膜中的脂類物質(zhì)在水面鋪成單分子層，聚攏后測(cè)得的總面積是紅細(xì)胞總面積的2倍。

達(dá)成共識(shí)：細(xì)胞膜中磷脂分子排列為雙層且尾部相對(duì)。

⑤論證問(wèn)題：既然脂質(zhì)容易通過(guò)細(xì)胞膜，那么為什么離子也能通過(guò)細(xì)胞膜呢？構(gòu)成生物膜的成分除了磷脂分子以外，還有其它成分嗎？

事實(shí)證據(jù)：科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜有些成分會(huì)被蛋白酶分解。

達(dá)成共識(shí)：細(xì)胞膜中含有蛋白質(zhì)。

⑥論證問(wèn)題：蛋白質(zhì)怎樣排布在磷脂雙分子層內(nèi)呢？

學(xué)生假設(shè)：討論蛋白質(zhì)的排布的情況可能有三種：鑲在表面、嵌在里面和鑲嵌狀態(tài)。

事實(shí)證據(jù)1：羅伯特森電鏡下所觀察到的細(xì)胞膜三層結(jié)構(gòu)：暗-亮-暗，即蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)，可以說(shuō)明細(xì)胞膜表面有蛋白質(zhì)。

事實(shí)證據(jù)2：細(xì)胞膜通過(guò)冰凍蝕刻后觀察電鏡照片，發(fā)現(xiàn)磷脂分子表面有凹陷和凸起，可以說(shuō)明細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)有嵌在里面的

達(dá)成共識(shí)：細(xì)胞膜蛋白質(zhì)是鑲嵌在磷脂分子上。

⑦論證問(wèn)題：羅伯特森認(rèn)為細(xì)胞膜是靜止結(jié)構(gòu)。

事實(shí)證據(jù)：熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)人和老鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。

教師假設(shè)：假設(shè)蛋白質(zhì)流動(dòng)，則會(huì)混合；假如不流動(dòng)，則不同顏色不會(huì)融合。

達(dá)成共識(shí)：細(xì)胞膜中物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的。

⑧教師總結(jié)和板書(shū)

展示細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型并總結(jié)細(xì)胞膜的主要組成成分和功能。

四、教學(xué)反思

相比傳統(tǒng)方式，采用論證式進(jìn)行構(gòu)建“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型”的教學(xué)，更能激發(fā)學(xué)生的深度思維，課堂氣氛較為活躍。論證式教學(xué)可以使學(xué)生理解科學(xué)探究的一般規(guī)律和內(nèi)在的邏輯關(guān)系，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，促進(jìn)學(xué)生的生命結(jié)構(gòu)等觀念的形成。由于部分學(xué)生缺乏高階思維能力，教師在備課時(shí)就需要重點(diǎn)考慮怎樣設(shè)問(wèn)？以何種方式呈現(xiàn)和引導(dǎo)論證，從而提高課堂學(xué)習(xí)的效率。