基于新課程標(biāo)準(zhǔn)之科學(xué)思維能力的培養(yǎng)

吳海霞

摘? 要：高中生物學(xué)課程是科學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科課程之一，其精要是展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，反映自然科學(xué)的本質(zhì)，該學(xué)科需要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力。論證式的教學(xué)能夠通過(guò)論據(jù)進(jìn)行分析推理，對(duì)已有的信息進(jìn)行判斷，最后得出正確主張，在整個(gè)過(guò)程中能夠培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、反思的能力，正符合新課程標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)科學(xué)思維能力的要求。

關(guān)鍵詞：新課程標(biāo)準(zhǔn);科學(xué)思維;論證式教學(xué)

一、學(xué)情分析

“細(xì)胞膜”這一節(jié)一直是高考的熱點(diǎn)，在講授過(guò)程中很多教師一直是采用講授法，但是講授方法很容易引起蔡格尼克記憶效應(yīng)，指人們對(duì)于尚未處理完的事情，比已處理完成的事情印象更加深刻。 這個(gè)現(xiàn)象是由蔡格尼克通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。本人覺(jué)得這種效應(yīng)突出表現(xiàn)在教師的講授效果上，教學(xué)中適當(dāng)簡(jiǎn)短的停止講解，要比滔滔不絕地講解更易于學(xué)生記憶。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

第一部分：論證“細(xì)胞膜在功能上具有選擇透性”。

教師先引導(dǎo)所有細(xì)胞都是有邊界的，該邊界就是細(xì)胞膜，細(xì)胞膜控制著物質(zhì)的進(jìn)出。

提出問(wèn)題：細(xì)胞膜在控制物質(zhì)進(jìn)出方面是否具有選擇性？

學(xué)生猜測(cè)：細(xì)胞膜在控制物質(zhì)進(jìn)出上具有選擇性。

尋找證據(jù)? 資料一：在浙科版必修一的28頁(yè)有一個(gè)紅墨水對(duì)玉米籽粒的染色實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)證明活細(xì)胞對(duì)于紅墨水幾乎不吸收，而死細(xì)胞卻不能阻擋紅墨水進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。

得出結(jié)論：活細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)的吸收是具有選擇透性的。

第二部分：用論證法來(lái)解釋“細(xì)胞膜的主要組成成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)”。

提出問(wèn)題：生物體的結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的，細(xì)胞膜具有這樣的功能肯定也是和它的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。那么細(xì)胞膜到底是什么成分構(gòu)成的呢？

資料二：歐文頓的實(shí)驗(yàn)：1895年歐文頓用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行過(guò)上萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂類物質(zhì)更加容易通過(guò)細(xì)胞膜。

學(xué)生做出猜測(cè)：細(xì)胞膜可能是由脂質(zhì)組成的。

尋找證據(jù)? 資料三：20世紀(jì)初科學(xué)家在進(jìn)行細(xì)胞膜化學(xué)成分分析時(shí)，需制備較純凈的細(xì)胞膜。把哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞放在水中吸水后，會(huì)造成紅細(xì)胞破裂，里面的物質(zhì)會(huì)溶出，將溶出細(xì)胞外的物質(zhì)沖洗掉，剩下的就是細(xì)胞膜。通過(guò)分析得知其化學(xué)成分組成如下：蛋白質(zhì)、磷脂以及少量糖類。

得出結(jié)論：細(xì)胞膜的成分主要是磷脂和蛋白質(zhì)的結(jié)論。

那么這些成分是如何結(jié)合在一起構(gòu)成細(xì)胞膜的呢？

第三部分：論證“細(xì)胞膜的基本骨架是脂雙層”。

資料四：向?qū)W生展示浙科版必修一教材29頁(yè)磷脂分子的圖形（下圖1）。從該圖可以看出磷脂分子是由頭部親水的磷酸基團(tuán)和親脂（疏水）的脂肪酸組成的。

提出問(wèn)題：根據(jù)磷脂分子的特性，在空氣—水的界面上如何排列？

學(xué)生提出猜測(cè)：在該界面上磷脂分子的頭部向水、尾部向空氣。

如下圖2所示。

尋找證據(jù)：資料五：1925年，E.Gorter和E.Grendel用有機(jī)溶劑抽提人的紅細(xì)胞質(zhì)膜的膜脂成分，以便測(cè)定膜脂單層分子在水面的鋪展面積，發(fā)現(xiàn)它是紅細(xì)胞表面積的二倍。隨后，人們發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油-水界面的表面張力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白成分則表面張力降低。

資料六：20世紀(jì)50年代，電子顯微鏡誕生。1959年羅伯特森（J.D.Robertson）在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)。

得出結(jié)論：細(xì)胞膜是“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)。

教師補(bǔ)充資料七：冰凍蝕刻技術(shù)。冰凍蝕刻（freeze-etching）技術(shù)是將冰凍斷裂的樣品的溫度稍微升高，讓樣品中的冰在真空中升華，而在表面上浮雕出細(xì)胞膜的超微結(jié)構(gòu)。如圖3

學(xué)生完善：原來(lái)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)有的整個(gè)貫穿、有的部分在膜中，有的整個(gè)露在膜外。

第四部分：論證細(xì)胞膜是流動(dòng)的。

提問(wèn)：細(xì)胞膜是靜態(tài)的還是動(dòng)態(tài)的呢？

尋找證據(jù)：資料八：1970年，科學(xué)家在誘導(dǎo)人、小鼠細(xì)胞融合過(guò)程中（下圖4），將其中一種細(xì)胞的抗體蛋白如小鼠細(xì)胞的抗體蛋白以熒光染料染色，再將這種帶有熒光的抗體放入融合細(xì)胞所懸浮的介質(zhì)中。起初抗體只和小鼠細(xì)胞的表面抗原（H-2抗原）結(jié)合，結(jié)果小鼠細(xì)胞表面有了熒光，細(xì)胞融合后，不到1h，兩種抗原就逐步平均分在融合細(xì)胞的表面。

得出結(jié)論：細(xì)胞膜是在流動(dòng)的而不是靜態(tài)的。

教師總結(jié)：目前被大家公認(rèn)的細(xì)胞膜模型就是下圖5的質(zhì)膜流動(dòng)鑲嵌模型。該模型的基本骨架為脂雙層，蛋白質(zhì)整個(gè)貫穿、有的部分在膜中，有的整個(gè)露在膜外，而且細(xì)胞膜中的各種成分都是可以移動(dòng)的。