基于新课程标准之科学思维能力的培养

吴海霞

摘  要：高中生物学课程是科学领域的重要学科课程之一，其精要是展示生物学的基本内容，反映自然科学的本质，该学科需要培养学生科学的思维能力。论证式的教学能够通过论据进行分析推理，对已有的信息进行判断，最后得出正确主张，在整个过程中能够培养学生质疑、反思的能力，正符合新课程标准培养科学思维能力的要求。

关键词：新课程标准;科学思维;论证式教学

一、学情分析

“细胞膜”这一节一直是高考的热点，在讲授过程中很多教师一直是采用讲授法，但是讲授方法很容易引起蔡格尼克记忆效应，指人们对于尚未处理完的事情，比已处理完成的事情印象更加深刻。 这个现象是由蔡格尼克通过实验得出的结论。本人觉得这种效应突出表现在教师的讲授效果上，教学中适当简短的停止讲解，要比滔滔不绝地讲解更易于学生记忆。

二、教学设计

第一部分：论证“细胞膜在功能上具有选择透性”。

教师先引导所有细胞都是有边界的，该边界就是细胞膜，细胞膜控制着物质的进出。

提出问题：细胞膜在控制物质进出方面是否具有选择性？

学生猜测：细胞膜在控制物质进出上具有选择性。

寻找证据  资料一：在浙科版必修一的28页有一个红墨水对玉米籽粒的染色实验，该实验证明活细胞对于红墨水几乎不吸收，而死细胞却不能阻挡红墨水进入細胞内。

得出结论：活细胞膜对物质的吸收是具有选择透性的。

第二部分：用论证法来解释“细胞膜的主要组成成分是脂质和蛋白质”。

提出问题：生物体的结构和功能是相适应的，细胞膜具有这样的功能肯定也是和它的结构密切相关的。那么细胞膜到底是什么成分构成的呢？

资料二：欧文顿的实验：1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次实验，发现脂类物质更加容易通过细胞膜。

学生做出猜测：细胞膜可能是由脂质组成的。

寻找证据  资料三：20世纪初科学家在进行细胞膜化学成分分析时，需制备较纯净的细胞膜。把哺乳动物成熟的红细胞放在水中吸水后，会造成红细胞破裂，里面的物质会溶出，将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的就是细胞膜。通过分析得知其化学成分组成如下：蛋白质、磷脂以及少量糖类。

得出结论：细胞膜的成分主要是磷脂和蛋白质的结论。

那么这些成分是如何结合在一起构成细胞膜的呢？

第三部分：论证“细胞膜的基本骨架是脂双层”。

资料四：向学生展示浙科版必修一教材29页磷脂分子的图形（下图1）。从该图可以看出磷脂分子是由头部亲水的磷酸基团和亲脂（疏水）的脂肪酸组成的。

提出问题：根据磷脂分子的特性，在空气—水的界面上如何排列？

学生提出猜测：在该界面上磷脂分子的头部向水、尾部向空气。

如下图2所示。

寻找证据：资料五：1925年，E.Gorter和E.Grendel用有机溶剂抽提人的红细胞质膜的膜脂成分，以便测定膜脂单层分子在水面的铺展面积，发现它是红细胞表面积的二倍。随后，人们发现质膜的表面张力比油-水界面的表面张力低得多，已知脂滴表面如吸附有蛋白成分则表面张力降低。

资料六：20世纪50年代，电子显微镜诞生。1959年罗伯特森（J.D.Robertson）在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构。

得出结论：细胞膜是“蛋白质-脂质-蛋白质”的三层结构。

教师补充资料七：冰冻蚀刻技术。冰冻蚀刻（freeze-etching）技术是将冰冻断裂的样品的温度稍微升高，让样品中的冰在真空中升华，而在表面上浮雕出细胞膜的超微结构。如图3

学生完善：原来细胞膜上的蛋白质有的整个贯穿、有的部分在膜中，有的整个露在膜外。

第四部分：论证细胞膜是流动的。

提问：细胞膜是静态的还是动态的呢？

寻找证据：资料八：1970年，科学家在诱导人、小鼠细胞融合过程中（下图4），将其中一种细胞的抗体蛋白如小鼠细胞的抗体蛋白以荧光染料染色，再将这种带有荧光的抗体放入融合细胞所悬浮的介质中。起初抗体只和小鼠细胞的表面抗原（H-2抗原）结合，结果小鼠细胞表面有了荧光，细胞融合后，不到1h，两种抗原就逐步平均分在融合细胞的表面。

得出结论：细胞膜是在流动的而不是静态的。

教师总结：目前被大家公认的细胞膜模型就是下图5的质膜流动镶嵌模型。该模型的基本骨架为脂双层，蛋白质整个贯穿、有的部分在膜中，有的整个露在膜外，而且细胞膜中的各种成分都是可以移动的。