論證式教學(xué)在高中生物教學(xué)中的實(shí)踐

唐荷

關(guān)鍵詞：論證式教學(xué)；高中生物

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

1“生物膜的流動鑲嵌模型”的教學(xué)設(shè)計(jì)思路

“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)的教材內(nèi)容中，提供了大量的科學(xué)史讓學(xué)生去體會流動鑲嵌模型的構(gòu)建過程，但沒有將科學(xué)家探究過程中所遇到的問題和方法逐一呈現(xiàn)。如果教師在課堂上能夠?qū)?dāng)時科學(xué)家們所質(zhì)疑的問題，轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒W(xué)生思考的問題，讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的論證過程，那么就能激發(fā)學(xué)生的思維，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提高學(xué)生敢于質(zhì)疑與論證的能力，從而促進(jìn)學(xué)生主動產(chǎn)生而不是被動地接受相關(guān)知識點(diǎn)。

1958年，英國哲學(xué)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(xué)的基本流程可簡述為：分析資料→提出主張→質(zhì)疑辯駁→得出結(jié)論。劉恩山在<普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）解讀》一書中提到，可以將論證教學(xué)策略引入生物課堂來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

本文嘗試將論證式教學(xué)策略應(yīng)用于“流動鑲嵌模型”的課堂教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生分析教材已有的科學(xué)史資料，讓學(xué)生對所提出的觀點(diǎn)產(chǎn)生質(zhì)疑，尋找并提出證據(jù)修正觀點(diǎn)，從而闡明生物膜的組成成分及其構(gòu)成方式，分析生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最后構(gòu)建出生物膜的流動鑲嵌模型。

2論證式教學(xué)在構(gòu)建流動鑲嵌模型中的實(shí)踐

2.1構(gòu)建脂雙層模型，初步嘗試論證

在學(xué)習(xí)“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界”一節(jié)中，學(xué)生已經(jīng)知道細(xì)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(gòu)成呢？在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物膜上磷脂分子的排列模型時，學(xué)生可能提出兩種不同的排列方式，如圖2。

兩種不同觀點(diǎn)出現(xiàn)時，就需要用證據(jù)去證明哪種觀點(diǎn)是正確的。學(xué)生提出證據(jù)一：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有水；證據(jù)二：教材上的資料顯示，兩位荷蘭科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了磷脂分子在細(xì)胞膜中的排列為連續(xù)的兩層。據(jù)此，學(xué)生得出結(jié)論：細(xì)胞膜上的磷脂分子排列成雙層，頭部朝外，構(gòu)建出生物膜的脂雙層模型。

通過構(gòu)建生物膜的脂雙層模型，學(xué)生結(jié)合已學(xué)知識，初步體會到用證據(jù)去支持觀點(diǎn)，從而得出正確答案的過程。

2.2分析蛋白質(zhì)位置，再次應(yīng)用論證

蛋白質(zhì)約占細(xì)胞膜總量的40%，蛋白質(zhì)是如何參與細(xì)胞膜的構(gòu)成呢？教材資料顯示：20世紀(jì)40年代，有科學(xué)家認(rèn)為蛋白質(zhì)覆蓋在脂雙層兩側(cè)，磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成“蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)。1959年，羅伯特森借助超薄切片技術(shù)，在電鏡下觀察到細(xì)胞膜呈清晰的“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)，有力地支持了生物膜是“蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模型。學(xué)生通過分析資料，部分學(xué)生會認(rèn)可生物膜為“蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，部分學(xué)生會產(chǎn)生質(zhì)疑：“暗—亮—暗”三層結(jié)構(gòu)也可能是由“磷脂蛋白質(zhì)磷脂”構(gòu)成。再次出現(xiàn)學(xué)生意見不同的時候，就需要再次用證據(jù)去證實(shí)觀點(diǎn)的合理性。

學(xué)生通過查閱資料，提出證據(jù)：根據(jù)電子顯微鏡的成像原理，在電鏡下，大分子物質(zhì)吸收的電子多，成像顏色深；小分子物質(zhì)吸收電子少，成像顏色淺。蛋白質(zhì)是大分子物質(zhì)，因此，“暗層”是蛋白質(zhì)，“亮層”是磷脂。認(rèn)可細(xì)胞膜是“蛋白質(zhì)磷脂蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)的學(xué)生通過證據(jù)證實(shí)了自己的主張。

隨后，學(xué)生又會產(chǎn)生新的質(zhì)疑：如果蛋白質(zhì)均勻分布于磷脂雙分子層兩側(cè)，為什么有些蛋白質(zhì)容易與脂質(zhì)分開，有些蛋白質(zhì)卻難以從細(xì)胞膜上分離。當(dāng)主張?jiān)俅问艿劫|(zhì)疑時，需根據(jù)“再質(zhì)疑方”的意見以自身的立場進(jìn)行“再辯駁”。如果“質(zhì)疑方”提供確鑿證據(jù)證明“原始主張”不完美，則需對主張進(jìn)行完善或修正。質(zhì)疑方的學(xué)生查閱資料提出證據(jù)：發(fā)展于20世紀(jì)50年代的冰凍蝕刻電鏡技術(shù)能夠準(zhǔn)確反映出樣品斷裂面結(jié)構(gòu)。對細(xì)胞膜進(jìn)行冰凍蝕刻處理，在電鏡下得到的顯微影像顯示蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層的內(nèi)、外側(cè)均有分布，如圖3。

至此，可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在分析蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層上的位置的過程中，應(yīng)用論證的方法，思維多次交流、反復(fù)碰撞，通過不斷地質(zhì)疑辯駁、提出證據(jù)，最終觀點(diǎn)達(dá)成一致。教師引導(dǎo)學(xué)生修正觀點(diǎn)：蛋白質(zhì)不是只分布在磷脂雙分子層的兩側(cè)，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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主動應(yīng)用論證

在構(gòu)建脂雙層模型中，學(xué)生提出兩種假設(shè)，學(xué)生對假設(shè)進(jìn)行質(zhì)疑并辯駁；在分析蛋白質(zhì)的位置過程中，學(xué)生對細(xì)胞膜為“蛋白質(zhì)一磷脂一蛋白質(zhì)”結(jié)構(gòu)的推論進(jìn)行質(zhì)疑并辯駁。在本節(jié)教學(xué)過程中，不僅有對假設(shè)和推論的論證，也存在對生命觀念的質(zhì)疑和辯駁。

高一年級學(xué)生已初步具備生物體“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念，但在分析羅伯特森“三明治”結(jié)構(gòu)模型時，卻發(fā)現(xiàn)觀點(diǎn)與原有知識不相符。“三明治”結(jié)構(gòu)模型是靜止的，學(xué)生會產(chǎn)生疑問：靜止的細(xì)胞膜是如何完成細(xì)胞生長等生命活動呢？如果細(xì)胞是靜止的，變形蟲的變形運(yùn)動將無法發(fā)生，靜止的“三明治”結(jié)構(gòu)無法體現(xiàn)生物體“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的特點(diǎn)。通過對脂雙層和蛋白質(zhì)位置的論證，學(xué)生已感受到用證據(jù)支持觀點(diǎn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。此時，學(xué)生能夠通過分析教材所提供的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，大膽質(zhì)疑“三明治”結(jié)構(gòu)模型并對觀點(diǎn)進(jìn)行修正：細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動。學(xué)生再次提出新的證據(jù)去進(jìn)一步反駁“三明治”結(jié)構(gòu)模型：分子熱運(yùn)動表明，所有物質(zhì)的分子都處于永不停息的不規(guī)則的運(yùn)動之中，磷脂分子和蛋白質(zhì)分子亦如此。通過證據(jù)質(zhì)疑辯駁，教師引導(dǎo)學(xué)生修正觀點(diǎn)：生物膜上磷脂分子和大部分蛋白質(zhì)分子都是可以運(yùn)動的，生物膜不是靜止的，而是可以運(yùn)動的。生物膜具有流動性是生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3教學(xué)反思

論證教學(xué)注重論據(jù)，期待學(xué)生以提供理由或論據(jù)的方式互動交流，不僅可以極大程度地激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，積極主動探究未知問題的答案，還促使學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維和批判式思維，進(jìn)而深化對科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)的理解。[學(xué)生在構(gòu)建脂雙層模型、分析蛋白質(zhì)位置和對靜止的“三明治”結(jié)構(gòu)模型質(zhì)疑的過程中，證實(shí)自己的主張或者質(zhì)疑他人的主張，分析材料、提出主張、尋找證據(jù)、質(zhì)疑辯駁，學(xué)生一步一步揭開生物膜結(jié)構(gòu)的面紗，最終，水到渠成構(gòu)建出生物膜的流動鑲嵌模型。

論證式教學(xué)過程中，學(xué)生需要尋找科學(xué)證據(jù)去證實(shí)最初主張的合理性，但由于學(xué)生在校學(xué)習(xí)方式的局限性，如何尋找證據(jù)，從什么方向?qū)ふ易C據(jù)，就需要教師在充分了解學(xué)情的前提下，提前引導(dǎo)學(xué)生查閱和收集資料，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有資料為主張進(jìn)行辯駁。同時，在教學(xué)過程中，教師提出什么樣的問題，如何引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑和論證，還需要進(jìn)一步探索。