張倩

摘 要：文章通過兩個(gè)教學(xué)案例來說明利用一個(gè)科學(xué)史內(nèi)容可以培養(yǎng)學(xué)生不同的科學(xué)素養(yǎng)。運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法及合作學(xué)習(xí)策略對“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”一課分析、解讀，并設(shè)計(jì)思路清晰、可操作的教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史；生物科學(xué)素養(yǎng)；同課異構(gòu)

我國課程改革提出提高科學(xué)素養(yǎng)的理念，《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》指出生物學(xué)史能夠帶領(lǐng)學(xué)生體會科學(xué)家探索生物世界的道路，從而更好的理解科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)研究方法，對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的。本文利用同課異構(gòu)思想研究科學(xué)史培養(yǎng)不同生物科學(xué)素養(yǎng)的方法。

1.教材內(nèi)容分析

“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”是人教版必修一第四章第二節(jié)的內(nèi)容，教材中選擇了7段探索生物膜結(jié)果的科學(xué)史資料。對其編號并整理如下：

編號時(shí)間科學(xué)家事件結(jié)論

一19世紀(jì)末歐文頓對植物細(xì)胞進(jìn)行通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。膜是由脂質(zhì)組成的

二20世紀(jì)初科學(xué)家將膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，進(jìn)行化學(xué)分析膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

三1925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單分子層，測得單分子層得面積恰為紅細(xì)胞表面積的兩倍。細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層

四1959年羅伯特森電鏡下觀察到細(xì)胞膜暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。提出生物膜單位膜模型

五20世紀(jì)60年代科學(xué)家對于生物膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑；新的技術(shù)手段不斷運(yùn)用于細(xì)胞膜的研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中

六1970年L.D.Frye和H.Edidin綠色熒光染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面蛋白質(zhì)分子，紅色標(biāo)記人細(xì)胞表面蛋白質(zhì)分子。兩細(xì)胞剛?cè)诤蠒r(shí)，一半綠光一半紅光。在37℃下40min，兩種顏色均勻分布。細(xì)胞膜具有流動性

七1972年桑格、尼克森新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)提出流動鑲嵌模型

2.以培養(yǎng)探究能力為主的教學(xué)策略設(shè)計(jì)

采用項(xiàng)目教學(xué)法，它是建構(gòu)主義指導(dǎo)下研究性學(xué)習(xí)的重要策略，旨在把學(xué)生融入有意義的項(xiàng)目活動中，讓學(xué)生積極地，自主地進(jìn)行知識構(gòu)建。在項(xiàng)目教學(xué)法中，教師將知識的學(xué)習(xí)分為若干項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目交由學(xué)生完成，教師給予指導(dǎo)。本設(shè)計(jì)分三個(gè)項(xiàng)目來探究：

2.1探究生物膜中的化學(xué)組成。教師呈現(xiàn)資料一，指導(dǎo)學(xué)生閱讀，提出問題（鼓勵(lì)學(xué)生提出問題），教師總結(jié)學(xué)生提出的問題，并提出補(bǔ)充問題。學(xué)生分組討論（教師提供指導(dǎo)），各組代表發(fā)表討論結(jié)果、組間交流，教師總結(jié)，得出結(jié)論：膜是由脂質(zhì)組成的。

2.2探究脂質(zhì)的排列方式。學(xué)生回憶脂質(zhì)相關(guān)內(nèi)容，教師講解生物膜中所含脂質(zhì)為磷脂并展示結(jié)構(gòu)，指出其親水性頭部和疏水性尾部。提出問題：磷脂分子在空氣-水界面和水中的排列方式。學(xué)生分組討論，并畫出磷脂分子的可能排列方式。對學(xué)生所畫排列方式進(jìn)行點(diǎn)評，學(xué)生自我分析如此排列的原因。教師呈現(xiàn)資料三，學(xué)生閱讀，獲得磷脂分子為雙分子層的結(jié)論。

2.3探究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的組合方式及特點(diǎn)。教師提出問題：蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層中是如何排列的？提醒學(xué)生用相似相溶原理思考。分組討論并提出觀點(diǎn)，總結(jié)蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上排列的全部可能。教師展示電鏡下生物膜結(jié)構(gòu)的圖片，對比找出異同。引導(dǎo)學(xué)生得出蛋白質(zhì)分子是鑲嵌或貫穿于磷脂雙分子層的結(jié)論。教師呈現(xiàn)資料六，學(xué)生分析得出：生物膜中的蛋白質(zhì)是運(yùn)動的。教師進(jìn)一步說明磷脂分子也是可以運(yùn)動的。因此生物膜是具有流動性的。據(jù)此，科學(xué)家提出了流動鑲嵌模型。教師提供資料七，學(xué)生閱讀。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生物膜的流動鑲嵌模型。

教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)探究的一般過程：提出問題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、表達(dá)和交流。

3.以培養(yǎng)模型方法為主的教學(xué)策略設(shè)計(jì)

采用合作學(xué)習(xí)策略。是學(xué)生以小組的形式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的責(zé)任由教師轉(zhuǎn)移到學(xué)生，學(xué)生不僅要自己學(xué)會，還要幫助小組中的其他成員學(xué)會。首先應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行分組（或自行建組）。

3.1設(shè)疑導(dǎo)入。提問：用什么材料做細(xì)胞膜？現(xiàn)在有三種材料：塑料袋、普通布和彈力布，你選用哪種材料呢？為什么？學(xué)生小組討論、交流、回憶細(xì)胞膜的功能，并說出選擇的材料和選擇的依據(jù)。補(bǔ)充并引出課題：生物膜是由什么構(gòu)成的？

3.2構(gòu)建磷脂分子模型。教師呈現(xiàn)資料一，學(xué)生閱讀，了解組成生物膜的一種物質(zhì)是脂質(zhì)。教師展示磷脂的結(jié)構(gòu)，提出問題：磷脂分子在空氣—水界面上怎樣排布？每組學(xué)生討論并畫出可能的排列方式。展示模型，交流并相互點(diǎn)評，得出磷脂在空氣—水界面上的排列方式。教師呈現(xiàn)資料三，學(xué)生閱讀。提出問題：細(xì)胞膜的磷脂分子是怎樣排列為兩層的？

3.3構(gòu)建雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)。分組討論問題，畫出可能的排列方式。各組學(xué)生展示模型，交流、點(diǎn)評，得出在水中磷脂雙分子層的結(jié)構(gòu)。教師呈現(xiàn)資料二，提出問題：蛋白質(zhì)是怎樣分布的？

3.4構(gòu)建蛋白質(zhì)—脂質(zhì)模型。呈現(xiàn)資料四，學(xué)生閱讀，了解羅伯特森的單位膜模型。根據(jù)此種假說，各小組畫出可能的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)組合結(jié)構(gòu)模型。提供資料五，學(xué)生得出該模型是不正確的。蛋白質(zhì)正確的排列方式不僅平鋪在表面，有的鑲嵌甚至是貫穿在磷脂雙分子層中。教師請每組學(xué)生根據(jù)這種說法畫出可能的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)模型。呈現(xiàn)資料六和資料七，分組討論，總結(jié)生物膜流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容，各組發(fā)表觀點(diǎn)，相互交流，總結(jié)出生物膜流動鑲嵌模型的內(nèi)容。

4. 總結(jié)

運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法及合作學(xué)習(xí)策略體現(xiàn)了現(xiàn)代教學(xué)論的思想，即學(xué)生主體、教師主導(dǎo)。設(shè)計(jì)的兩個(gè)教學(xué)案例說明利用“生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程”的科學(xué)史可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和建模能力。由于時(shí)間及客觀條件的限制，不能進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，無法驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的案例在課堂實(shí)施效果。

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