構建“細胞膜的結構模型”的論證式教學設計

滕遠王

（重慶市巫山中學校 重慶巫山 404700）

一、教學分析與設計思路

《細胞膜的結構和功能》是2019年人教版高中生物必修一第三章第1節的教學內容。該內容的教學過程中一般是由教師展示細胞膜的結構圖片，學生總結細胞膜的結構特點進一步總結細胞膜的功能與結構相適應的教學思路，教學過程缺深層思維，學生往往是暫時記住知識但很快又遺忘。

論證式教學是引導學生以相關事實為證據構建主張，并對自己的主張進行解釋或對他人的主張進行評價，最后達成共識的一種教學模式[1]。筆者嘗試在本節內容的教學中引入論證的環節，旨在激活學生思維、促成深度學習，從而克服傳統教學模式的缺點。

二、教學目標

①知識素養：概述細胞都由質膜包裹,質膜將細胞與其生活環境分開,能控制物質進出,并參與細胞間的信息交流[2]。

②生命觀念：生物膜的結構與功能相適應。

③科學思維：羅伯特森電鏡下所觀察到的細胞膜三層結構和兩個推論的批判性思維訓練。

④科學探究：動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液思維探究；細胞膜的流動性實驗探究；探究磷脂分子和蛋白質在生物膜上的排布。

⑤社會責任：基于生物膜實驗小組探討，參與個人與小組討論，作出理性解釋和判斷，解決生物膜實際問題的擔當和能力；認同細胞膜作為系統的邊界，對于細胞這個生命系統的重要意義。

三、教學過程

①論證問題：細胞的邊界是細胞膜嗎？

事實證據：鑒別動物細胞是否死亡常用臺盼藍染液。用它染色時，死細胞會被染成藍色，而活細胞不會著色。為什么活細胞不能被染色，而死細胞能被染色？

達成共識：將細胞與外界環境分隔開，控制物質進出細胞，保障細胞內部環境的相對穩定。

②論證問題：控制物質進出與細胞膜成分有關嗎？

事實證據：1895年，歐文頓選用500多種化學物質對植物細胞膜的通透性進行上萬次的研究。發現：凡是可溶于脂質的物質，比不溶于脂質的物質更容易穿過細胞膜。

達成共識：細胞膜中含有脂質(后來確定為磷脂)。

補充教學：磷脂分子化學結構式。

③論證問題：驗證磷脂分子親水性的特性？

事實證據：用豬血成熟紅細胞提取的細胞膜放水里，發現磷脂頭部親水，尾部疏水。用豬血成熟紅細胞提取的細胞膜放油里，磷脂頭部疏油，尾部親油。

達成共識：磷脂頭部親水疏油，尾部疏水親油。

④論證問題：如果把磷脂分子放在一個封閉且全是水的容器中，如何排布？

學生建模： 學生畫出磷脂分子的排布。

事實證據：1925年，科學家用丙酮抽提紅細胞細胞膜中的脂類物質在水面鋪成單分子層，聚攏后測得的總面積是紅細胞總面積的2倍。

達成共識：細胞膜中磷脂分子排列為雙層且尾部相對。

⑤論證問題：既然脂質容易通過細胞膜，那么為什么離子也能通過細胞膜呢？構成生物膜的成分除了磷脂分子以外，還有其它成分嗎？

事實證據：科學家在實驗中發現細胞膜有些成分會被蛋白酶分解。

達成共識：細胞膜中含有蛋白質。

⑥論證問題：蛋白質怎樣排布在磷脂雙分子層內呢？

學生假設：討論蛋白質的排布的情況可能有三種：鑲在表面、嵌在里面和鑲嵌狀態。

事實證據1：羅伯特森電鏡下所觀察到的細胞膜三層結構：暗-亮-暗，即蛋白質-脂質-蛋白質，可以說明細胞膜表面有蛋白質。

事實證據2：細胞膜通過冰凍蝕刻后觀察電鏡照片，發現磷脂分子表面有凹陷和凸起，可以說明細胞膜中蛋白質有嵌在里面的

達成共識：細胞膜蛋白質是鑲嵌在磷脂分子上。

⑦論證問題：羅伯特森認為細胞膜是靜止結構。

事實證據：熒光標記蛋白質人和老鼠細胞融合實驗。

教師假設：假設蛋白質流動，則會混合；假如不流動，則不同顏色不會融合。

達成共識：細胞膜中物質是運動的。

⑧教師總結和板書

展示細胞膜流動鑲嵌模型并總結細胞膜的主要組成成分和功能。

四、教學反思

相比傳統方式，采用論證式進行構建“細胞膜結構模型”的教學，更能激發學生的深度思維，課堂氣氛較為活躍。論證式教學可以使學生理解科學探究的一般規律和內在的邏輯關系，提升學生的科學思維能力，促進學生的生命結構等觀念的形成。由于部分學生缺乏高階思維能力，教師在備課時就需要重點考慮怎樣設問？以何種方式呈現和引導論證，從而提高課堂學習的效率。