构建“细胞膜的结构模型”的论证式教学设计

滕远王

（重庆市巫山中学校 重庆巫山 404700）

一、教学分析与设计思路

《细胞膜的结构和功能》是2019年人教版高中生物必修一第三章第1节的教学内容。该内容的教学过程中一般是由教师展示细胞膜的结构图片，学生总结细胞膜的结构特点进一步总结细胞膜的功能与结构相适应的教学思路，教学过程缺深层思维，学生往往是暂时记住知识但很快又遗忘。

论证式教学是引导学生以相关事实为证据构建主张，并对自己的主张进行解释或对他人的主张进行评价，最后达成共识的一种教学模式[1]。笔者尝试在本节内容的教学中引入论证的环节，旨在激活学生思维、促成深度学习，从而克服传统教学模式的缺点。

二、教学目标

①知识素养：概述细胞都由质膜包裹,质膜将细胞与其生活环境分开,能控制物质进出,并参与细胞间的信息交流[2]。

②生命观念：生物膜的结构与功能相适应。

③科学思维：罗伯特森电镜下所观察到的细胞膜三层结构和两个推论的批判性思维训练。

④科学探究：动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液思维探究；细胞膜的流动性实验探究；探究磷脂分子和蛋白质在生物膜上的排布。

⑤社会责任：基于生物膜实验小组探讨，参与个人与小组讨论，作出理性解释和判断，解决生物膜实际问题的担当和能力；认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。

三、教学过程

①论证问题：细胞的边界是细胞膜吗？

事实证据：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？

达成共识：将细胞与外界环境分隔开，控制物质进出细胞，保障细胞内部环境的相对稳定。

②论证问题：控制物质进出与细胞膜成分有关吗？

事实证据：1895年，欧文顿选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。

达成共识：细胞膜中含有脂质(后来确定为磷脂)。

补充教学：磷脂分子化学结构式。

③论证问题：验证磷脂分子亲水性的特性？

事实证据：用猪血成熟红细胞提取的细胞膜放水里，发现磷脂头部亲水，尾部疏水。用猪血成熟红细胞提取的细胞膜放油里，磷脂头部疏油，尾部亲油。

达成共识：磷脂头部亲水疏油，尾部疏水亲油。

④论证问题：如果把磷脂分子放在一个封闭且全是水的容器中，如何排布？

学生建模： 学生画出磷脂分子的排布。

事实证据：1925年，科学家用丙酮抽提红细胞细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞总面积的2倍。

达成共识：细胞膜中磷脂分子排列为双层且尾部相对。

⑤论证问题：既然脂质容易通过细胞膜，那么为什么离子也能通过细胞膜呢？构成生物膜的成分除了磷脂分子以外，还有其它成分吗？

事实证据：科学家在实验中发现细胞膜有些成分会被蛋白酶分解。

达成共识：细胞膜中含有蛋白质。

⑥论证问题：蛋白质怎样排布在磷脂双分子层内呢？

学生假设：讨论蛋白质的排布的情况可能有三种：镶在表面、嵌在里面和镶嵌状态。

事实证据1：罗伯特森电镜下所观察到的细胞膜三层结构：暗-亮-暗，即蛋白质-脂质-蛋白质，可以说明细胞膜表面有蛋白质。

事实证据2：细胞膜通过冰冻蚀刻后观察电镜照片，发现磷脂分子表面有凹陷和凸起，可以说明细胞膜中蛋白质有嵌在里面的

达成共识：细胞膜蛋白质是镶嵌在磷脂分子上。

⑦论证问题：罗伯特森认为细胞膜是静止结构。

事实证据：荧光标记蛋白质人和老鼠细胞融合实验。

教师假设：假设蛋白质流动，则会混合；假如不流动，则不同颜色不会融合。

达成共识：细胞膜中物质是运动的。

⑧教师总结和板书

展示细胞膜流动镶嵌模型并总结细胞膜的主要组成成分和功能。

四、教学反思

相比传统方式，采用论证式进行构建“细胞膜结构模型”的教学，更能激发学生的深度思维，课堂气氛较为活跃。论证式教学可以使学生理解科学探究的一般规律和内在的逻辑关系，提升学生的科学思维能力，促进学生的生命结构等观念的形成。由于部分学生缺乏高阶思维能力，教师在备课时就需要重点考虑怎样设问？以何种方式呈现和引导论证，从而提高课堂学习的效率。