論證式教學在高中生物教學中的實踐

唐荷

關鍵詞：論證式教學；高中生物

文章編號：1003-7586（2024）01-0092-02 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1“生物膜的流動鑲嵌模型”的教學設計思路

“生物膜的流動鑲嵌模型”一節的教材內容中，提供了大量的科學史讓學生去體會流動鑲嵌模型的構建過程，但沒有將科學家探究過程中所遇到的問題和方法逐一呈現。如果教師在課堂上能夠將當時科學家們所質疑的問題，轉變為可供學生思考的問題，讓學生經歷類似科學家的論證過程，那么就能激發學生的思維，進而培養學生的科學思維，提高學生敢于質疑與論證的能力，從而促進學生主動產生而不是被動地接受相關知識點。

1958年，英國哲學家圖爾敏提出的TAP論證模型，描述了論證的六大基本組成部分，如圖1。由此可知，論證教學的基本流程可簡述為：分析資料→提出主張→質疑辯駁→得出結論。劉恩山在<普通高中生物學課程標準（2017版）解讀》一書中提到，可以將論證教學策略引入生物課堂來培養學生的科學思維。

本文嘗試將論證式教學策略應用于“流動鑲嵌模型”的課堂教學。引導學生分析教材已有的科學史資料，讓學生對所提出的觀點產生質疑，尋找并提出證據修正觀點，從而闡明生物膜的組成成分及其構成方式，分析生物膜的結構特點，最后構建出生物膜的流動鑲嵌模型。

2論證式教學在構建流動鑲嵌模型中的實踐

2.1構建脂雙層模型，初步嘗試論證

在學習“細胞膜——系統的邊界”一節中，學生已經知道細胞膜的組成成分中占比最大的是磷脂，但磷脂是如何參與生物膜的構成呢？在引導學生構建生物膜上磷脂分子的排列模型時，學生可能提出兩種不同的排列方式，如圖2。

兩種不同觀點出現時，就需要用證據去證明哪種觀點是正確的。學生提出證據一：細胞質基質中含有水；證據二：教材上的資料顯示，兩位荷蘭科學家通過實驗證實了磷脂分子在細胞膜中的排列為連續的兩層。據此，學生得出結論：細胞膜上的磷脂分子排列成雙層，頭部朝外，構建出生物膜的脂雙層模型。

通過構建生物膜的脂雙層模型，學生結合已學知識，初步體會到用證據去支持觀點，從而得出正確答案的過程。

2.2分析蛋白質位置，再次應用論證

蛋白質約占細胞膜總量的40%，蛋白質是如何參與細胞膜的構成呢？教材資料顯示：20世紀40年代，有科學家認為蛋白質覆蓋在脂雙層兩側，磷脂和蛋白質構成“蛋白質—磷脂—蛋白質”三層結構。1959年，羅伯特森借助超薄切片技術，在電鏡下觀察到細胞膜呈清晰的“暗—亮—暗”三層結構，有力地支持了生物膜是“蛋白質—磷脂—蛋白質”三層結構模型。學生通過分析資料，部分學生會認可生物膜為“蛋白質—磷脂—蛋白質”三層結構的觀點，部分學生會產生質疑：“暗—亮—暗”三層結構也可能是由“磷脂蛋白質磷脂”構成。再次出現學生意見不同的時候，就需要再次用證據去證實觀點的合理性。

學生通過查閱資料，提出證據：根據電子顯微鏡的成像原理，在電鏡下，大分子物質吸收的電子多，成像顏色深；小分子物質吸收電子少，成像顏色淺。蛋白質是大分子物質，因此，“暗層”是蛋白質，“亮層”是磷脂。認可細胞膜是“蛋白質磷脂蛋白質”三層結構的學生通過證據證實了自己的主張。

隨后，學生又會產生新的質疑：如果蛋白質均勻分布于磷脂雙分子層兩側，為什么有些蛋白質容易與脂質分開，有些蛋白質卻難以從細胞膜上分離。當主張再次受到質疑時，需根據“再質疑方”的意見以自身的立場進行“再辯駁”。如果“質疑方”提供確鑿證據證明“原始主張”不完美，則需對主張進行完善或修正。質疑方的學生查閱資料提出證據：發展于20世紀50年代的冰凍蝕刻電鏡技術能夠準確反映出樣品斷裂面結構。對細胞膜進行冰凍蝕刻處理，在電鏡下得到的顯微影像顯示蛋白質在磷脂雙分子層的內、外側均有分布，如圖3。

至此，可以發現，學生在分析蛋白質在磷脂雙分子層上的位置的過程中，應用論證的方法，思維多次交流、反復碰撞，通過不斷地質疑辯駁、提出證據，最終觀點達成一致。教師引導學生修正觀點：蛋白質不是只分布在磷脂雙分子層的兩側，而是鑲在、嵌入或橫跨在磷脂雙分子層中，呈不均勻分布。

2.3闡明膜的結構特點，主動應用論證

在構建脂雙層模型中，學生提出兩種假設，學生對假設進行質疑并辯駁；在分析蛋白質的位置過程中，學生對細胞膜為“蛋白質一磷脂一蛋白質”結構的推論進行質疑并辯駁。在本節教學過程中，不僅有對假設和推論的論證，也存在對生命觀念的質疑和辯駁。

高一年級學生已初步具備生物體“結構與功能相適應”的生命觀念，但在分析羅伯特森“三明治”結構模型時，卻發現觀點與原有知識不相符。“三明治”結構模型是靜止的，學生會產生疑問：靜止的細胞膜是如何完成細胞生長等生命活動呢？如果細胞是靜止的，變形蟲的變形運動將無法發生，靜止的“三明治”結構無法體現生物體“結構與功能相適應”的特點。通過對脂雙層和蛋白質位置的論證，學生已感受到用證據支持觀點的嚴謹性。此時，學生能夠通過分析教材所提供的小鼠細胞和人細胞融合實驗，大膽質疑“三明治”結構模型并對觀點進行修正：細胞膜上的蛋白質分子可以運動。學生再次提出新的證據去進一步反駁“三明治”結構模型：分子熱運動表明，所有物質的分子都處于永不停息的不規則的運動之中，磷脂分子和蛋白質分子亦如此。通過證據質疑辯駁，教師引導學生修正觀點：生物膜上磷脂分子和大部分蛋白質分子都是可以運動的，生物膜不是靜止的，而是可以運動的。生物膜具有流動性是生物膜的結構特點。

3教學反思

論證教學注重論據，期待學生以提供理由或論據的方式互動交流，不僅可以極大程度地激發學生的內在學習動力，積極主動探究未知問題的答案，還促使學生發展科學思維和批判式思維，進而深化對科學概念和科學本質的理解。[學生在構建脂雙層模型、分析蛋白質位置和對靜止的“三明治”結構模型質疑的過程中，證實自己的主張或者質疑他人的主張，分析材料、提出主張、尋找證據、質疑辯駁，學生一步一步揭開生物膜結構的面紗，最終，水到渠成構建出生物膜的流動鑲嵌模型。

論證式教學過程中，學生需要尋找科學證據去證實最初主張的合理性，但由于學生在校學習方式的局限性，如何尋找證據，從什么方向尋找證據，就需要教師在充分了解學情的前提下，提前引導學生查閱和收集資料，進而引導學生根據已有資料為主張進行辯駁。同時，在教學過程中，教師提出什么樣的問題，如何引導學生質疑和論證，還需要進一步探索。