论证式教学在高中生物教学中的实践

唐荷

关键词：论证式教学；高中生物

文章编号：1003-7586（2024）01-0092-02 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

1“生物膜的流动镶嵌模型”的教学设计思路

“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教材内容中，提供了大量的科学史让学生去体会流动镶嵌模型的构建过程，但没有将科学家探究过程中所遇到的问题和方法逐一呈现。如果教师在课堂上能够将当时科学家们所质疑的问题，转变为可供学生思考的问题，让学生经历类似科学家的论证过程，那么就能激发学生的思维，进而培养学生的科学思维，提高学生敢于质疑与论证的能力，从而促进学生主动产生而不是被动地接受相关知识点。

1958年，英国哲学家图尔敏提出的TAP论证模型，描述了论证的六大基本组成部分，如图1。由此可知，论证教学的基本流程可简述为：分析资料→提出主张→质疑辩驳→得出结论。刘恩山在<普通高中生物学课程标准（2017版）解读》一书中提到，可以将论证教学策略引入生物课堂来培养学生的科学思维。

本文尝试将论证式教学策略应用于“流动镶嵌模型”的课堂教学。引导学生分析教材已有的科学史资料，让学生对所提出的观点产生质疑，寻找并提出证据修正观点，从而阐明生物膜的组成成分及其构成方式，分析生物膜的结构特点，最后构建出生物膜的流动镶嵌模型。

2论证式教学在构建流动镶嵌模型中的实践

2.1构建脂双层模型，初步尝试论证

在学习“细胞膜——系统的边界”一节中，学生已经知道细胞膜的组成成分中占比最大的是磷脂，但磷脂是如何参与生物膜的构成呢？在引导学生构建生物膜上磷脂分子的排列模型时，学生可能提出两种不同的排列方式，如图2。

两种不同观点出现时，就需要用证据去证明哪种观点是正确的。学生提出证据一：细胞质基质中含有水；证据二：教材上的资料显示，两位荷兰科学家通过实验证实了磷脂分子在细胞膜中的排列为连续的两层。据此，学生得出结论：细胞膜上的磷脂分子排列成双层，头部朝外，构建出生物膜的脂双层模型。

通过构建生物膜的脂双层模型，学生结合已学知识，初步体会到用证据去支持观点，从而得出正确答案的过程。

2.2分析蛋白质位置，再次应用论证

蛋白质约占细胞膜总量的40%，蛋白质是如何参与细胞膜的构成呢？教材资料显示：20世纪40年代，有科学家认为蛋白质覆盖在脂双层两侧，磷脂和蛋白质构成“蛋白质—磷脂—蛋白质”三层结构。1959年，罗伯特森借助超薄切片技术，在电镜下观察到细胞膜呈清晰的“暗—亮—暗”三层结构，有力地支持了生物膜是“蛋白质—磷脂—蛋白质”三层结构模型。学生通过分析资料，部分学生会认可生物膜为“蛋白质—磷脂—蛋白质”三层结构的观点，部分学生会产生质疑：“暗—亮—暗”三层结构也可能是由“磷脂蛋白质磷脂”构成。再次出现学生意见不同的时候，就需要再次用证据去证实观点的合理性。

学生通过查阅资料，提出证据：根据电子显微镜的成像原理，在电镜下，大分子物质吸收的电子多，成像颜色深；小分子物质吸收电子少，成像颜色浅。蛋白质是大分子物质，因此，“暗层”是蛋白质，“亮层”是磷脂。认可细胞膜是“蛋白质磷脂蛋白质”三层结构的学生通过证据证实了自己的主张。

随后，学生又会产生新的质疑：如果蛋白质均匀分布于磷脂双分子层两侧，为什么有些蛋白质容易与脂质分开，有些蛋白质却难以从细胞膜上分离。当主张再次受到质疑时，需根据“再质疑方”的意见以自身的立场进行“再辩驳”。如果“质疑方”提供确凿证据证明“原始主张”不完美，则需对主张进行完善或修正。质疑方的学生查阅资料提出证据：发展于20世纪50年代的冰冻蚀刻电镜技术能够准确反映出样品断裂面结构。对细胞膜进行冰冻蚀刻处理，在电镜下得到的显微影像显示蛋白质在磷脂双分子层的内、外侧均有分布，如图3。

至此，可以发现，学生在分析蛋白质在磷脂双分子层上的位置的过程中，应用论证的方法，思维多次交流、反复碰撞，通过不断地质疑辩驳、提出证据，最终观点达成一致。教师引导学生修正观点：蛋白质不是只分布在磷脂双分子层的两侧，而是镶在、嵌入或横跨在磷脂双分子层中，呈不均匀分布。

2.3阐明膜的结构特点，主动应用论证

在构建脂双层模型中，学生提出两种假设，学生对假设进行质疑并辩驳；在分析蛋白质的位置过程中，学生对细胞膜为“蛋白质一磷脂一蛋白质”结构的推论进行质疑并辩驳。在本节教学过程中，不仅有对假设和推论的论证，也存在对生命观念的质疑和辩驳。

高一年级学生已初步具备生物体“结构与功能相适应”的生命观念，但在分析罗伯特森“三明治”结构模型时，却发现观点与原有知识不相符。“三明治”结构模型是静止的，学生会产生疑问：静止的细胞膜是如何完成细胞生长等生命活动呢？如果细胞是静止的，变形虫的变形运动将无法发生，静止的“三明治”结构无法体现生物体“结构与功能相适应”的特点。通过对脂双层和蛋白质位置的论证，学生已感受到用证据支持观点的严谨性。此时，学生能够通过分析教材所提供的小鼠细胞和人细胞融合实验，大胆质疑“三明治”结构模型并对观点进行修正：细胞膜上的蛋白质分子可以运动。学生再次提出新的证据去进一步反驳“三明治”结构模型：分子热运动表明，所有物质的分子都处于永不停息的不规则的运动之中，磷脂分子和蛋白质分子亦如此。通过证据质疑辩驳，教师引导学生修正观点：生物膜上磷脂分子和大部分蛋白质分子都是可以运动的，生物膜不是静止的，而是可以运动的。生物膜具有流动性是生物膜的结构特点。

3教学反思

论证教学注重论据，期待学生以提供理由或论据的方式互动交流，不仅可以极大程度地激发学生的内在学习动力，积极主动探究未知问题的答案，还促使学生发展科学思维和批判式思维，进而深化对科学概念和科学本质的理解。[学生在构建脂双层模型、分析蛋白质位置和对静止的“三明治”结构模型质疑的过程中，证实自己的主张或者质疑他人的主张，分析材料、提出主张、寻找证据、质疑辩驳，学生一步一步揭开生物膜结构的面纱，最终，水到渠成构建出生物膜的流动镶嵌模型。

论证式教学过程中，学生需要寻找科学证据去证实最初主张的合理性，但由于学生在校学习方式的局限性，如何寻找证据，从什么方向寻找证据，就需要教师在充分了解学情的前提下，提前引导学生查阅和收集资料，进而引导学生根据已有资料為主张进行辩驳。同时，在教学过程中，教师提出什么样的问题，如何引导学生质疑和论证，还需要进一步探索。