基于新課程標準之科學思維能力的培養

吳海霞

摘? 要：高中生物學課程是科學領域的重要學科課程之一，其精要是展示生物學的基本內容，反映自然科學的本質，該學科需要培養學生科學的思維能力。論證式的教學能夠通過論據進行分析推理，對已有的信息進行判斷，最后得出正確主張，在整個過程中能夠培養學生質疑、反思的能力，正符合新課程標準培養科學思維能力的要求。

關鍵詞：新課程標準;科學思維;論證式教學

一、學情分析

“細胞膜”這一節一直是高考的熱點，在講授過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，指人們對于尚未處理完的事情，比已處理完成的事情印象更加深刻。 這個現象是由蔡格尼克通過實驗得出的結論。本人覺得這種效應突出表現在教師的講授效果上，教學中適當簡短的停止講解，要比滔滔不絕地講解更易于學生記憶。

二、教學設計

第一部分：論證“細胞膜在功能上具有選擇透性”。

教師先引導所有細胞都是有邊界的，該邊界就是細胞膜，細胞膜控制著物質的進出。

提出問題：細胞膜在控制物質進出方面是否具有選擇性？

學生猜測：細胞膜在控制物質進出上具有選擇性。

尋找證據? 資料一：在浙科版必修一的28頁有一個紅墨水對玉米籽粒的染色實驗，該實驗證明活細胞對于紅墨水幾乎不吸收，而死細胞卻不能阻擋紅墨水進入細胞內。

得出結論：活細胞膜對物質的吸收是具有選擇透性的。

第二部分：用論證法來解釋“細胞膜的主要組成成分是脂質和蛋白質”。

提出問題：生物體的結構和功能是相適應的，細胞膜具有這樣的功能肯定也是和它的結構密切相關的。那么細胞膜到底是什么成分構成的呢？

資料二：歐文頓的實驗：1895年歐文頓用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行過上萬次實驗，發現脂類物質更加容易通過細胞膜。

學生做出猜測：細胞膜可能是由脂質組成的。

尋找證據? 資料三：20世紀初科學家在進行細胞膜化學成分分析時，需制備較純凈的細胞膜。把哺乳動物成熟的紅細胞放在水中吸水后，會造成紅細胞破裂，里面的物質會溶出，將溶出細胞外的物質沖洗掉，剩下的就是細胞膜。通過分析得知其化學成分組成如下：蛋白質、磷脂以及少量糖類。

得出結論：細胞膜的成分主要是磷脂和蛋白質的結論。

那么這些成分是如何結合在一起構成細胞膜的呢？

第三部分：論證“細胞膜的基本骨架是脂雙層”。

資料四：向學生展示浙科版必修一教材29頁磷脂分子的圖形（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和親脂（疏水）的脂肪酸組成的。

提出問題：根據磷脂分子的特性，在空氣—水的界面上如何排列？

學生提出猜測：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：資料五：1925年，E.Gorter和E.Grendel用有機溶劑抽提人的紅細胞質膜的膜脂成分，以便測定膜脂單層分子在水面的鋪展面積，發現它是紅細胞表面積的二倍。隨后，人們發現質膜的表面張力比油-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）在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗-亮-暗的三層結構。

得出結論：細胞膜是“蛋白質-脂質-蛋白質”的三層結構。

教師補充資料七：冰凍蝕刻技術。冰凍蝕刻（freeze-etching）技術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胞膜的超微結構。如圖3

學生完善：原來細胞膜上的蛋白質有的整個貫穿、有的部分在膜中，有的整個露在膜外。

第四部分：論證細胞膜是流動的。

提問：細胞膜是靜態的還是動態的呢？

尋找證據：資料八：1970年，科學家在誘導人、小鼠細胞融合過程中（下圖4），將其中一種細胞的抗體蛋白如小鼠細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胞所懸浮的介質中。起初抗體只和小鼠細胞的表面抗原（H-2抗原）結合，結果小鼠細胞表面有了熒光，細胞融合后，不到1h，兩種抗原就逐步平均分在融合細胞的表面。

得出結論：細胞膜是在流動的而不是靜態的。

教師總結：目前被大家公認的細胞膜模型就是下圖5的質膜流動鑲嵌模型。該模型的基本骨架為脂雙層，蛋白質整個貫穿、有的部分在膜中，有的整個露在膜外，而且細胞膜中的各種成分都是可以移動的。