浅谈高中生物科学史教学——以“生物膜的流动镶嵌模型”为例

浅谈高中生物科学史教学 ——以“生物膜的流动镶嵌模型”为例

蒋汶洁 王威

四川师范大学 四川省成都市 610066

摘要：

《高中生物学新课程标准》中提出，提高每个学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务。要落实这一基本理念，就要求教师在教学中由原来的只注重对学生科学知识的传授转向全面提高学生生物学素养的教育。教师在高中生物课堂上积极合理地融入生物科学史不仅能够使学生更加清晰地了解生命科学的形成过程和发展规律，还能够培养学生的探究精神，确保学生在学习过程中体会探索知识的乐趣，同时，也可以提升学生的社会责任意识，从而使学生能够用生物学思维方法诠释、解决社会实践中的真实问题，成为德智体美劳全面发展的人。

关键词：科学史 教学 实验探究

生物教学作为高中教学的重要组成部分，是高中理科学习的难点。高中生物课程内容较为烦琐，而且理解起来较为困难，因此，学生在学习的过程中常遇到各种问题。生物科学史不仅能够帮助学生了解生物学的知识和规律，还能够使学生了解生物学知识的探索历程，开阔学生的视野，为学生接下来的生物学习打下良好的基础。科学史创始人萨顿说过：“科学史上古老发现的循序给现代科学家一种启示。把生命科学史引入生物学教学，将科学结论产生的过程和方法与学生学习过程结合起来，能使学生在学习知识时感觉到一种历史的厚重感，这远比了解科学的结论及技术的成果更重要。”因此，教师要结合教材有取舍地选用科学史，精心设计教学过程，引导学生主动分析经典实验，获得科学思维的熏陶，得到各方面的提高和发展。

教师可以引导学生在探索活动中学习，鼓励学生阅读生物科学史相关的书籍或资料，同时开展高中生物科学史教学，让学生在学习的过程中体验高中生物学科的趣味性，从而开阔学生的学习视野，培养学生的科学素养，让学生对高中生物学科有更深刻的认识。同时教师应创新教学方法，收集和整合资料，通过故事线延伸，给学生讲述生物科学的发展过程，以及科学家的探索精神，培养学生发现问题、思考问题和解决问题的能力，进而培养学生的观察分析能力。本文以“细胞膜的流动镶嵌模型”探索历程为例，带领着学生体会科学家发现问题、解决问题的科学思维、科学探究过程，培养学生生命观念、社会责任感，实现生物学学科核心素养的培养。

教 师在进行“细胞膜的流动镶嵌模型”科学史教学过程中，以讲故事的方式呈现以下资料，引起学生的学习兴趣。生物学知识与规律的发现主要依靠于实验探究，因此在呈现每一则资料时，教师要重视生物实验的探究过程即科学家是观察到怎样的现象，提出怎样的问题、作出怎样的假设、如何进行实验，最后得出结论。

资料分析：1859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。

观 察现象：即不溶于脂质的物质不容易通过细胞膜，易溶于脂质的物质较容易通过细胞膜；

提出问题1:为什么易溶于脂质的物质较容易通过细胞膜；

作出假设：根据化学相似相容的原理，推测膜是由脂质组成的。

实验探究：20世纪初，有科学家进行实验：将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，化学分析表明膜的主要成分是脂质和蛋白质；

得出结论：细胞膜是由脂质和蛋白质所组成。

提出问题2：脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？

实 验探究：1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气-水界面上铺成单层分子，发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍。

得出结论：细胞膜的脂质分子必然排列成连续的两层。

提出问题3：蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？

实 验探究：1959年，罗伯特森利用超薄切片技术电镜下看到细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构；

得出结论：生物膜是由“蛋白质-脂质-蛋白质”构成的三层静态统一结构。

实 验探究：将细胞膜置于-100℃的干冰或-196℃的液氮中，进行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅速升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，在电镜下观察；

得出结论：生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。蛋白质在膜中的分布是不对称的。

提出问题4：如果细胞膜是静止不动的，如何解释变形虫细胞膜的运动呢？（出示变形虫运动的视频）；

作出假设：细胞膜是可以流动的。

实验探究：1970年，弗雷和埃迪登人鼠细胞融合实验

得出结论：细胞膜具有流动性

1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出著名的生物膜流动镶嵌模型。

科学家在探索事物的过程中会始终保持严谨的科学态度，勇敢追求事物真实的一面。从整个科学史教学过程中，我们可以发现，细胞膜的流动镶嵌模型并不是某一个人探索出来的，而是一群优秀的科学家在生活中通过仔细的观察并提出问题，在前人的经验上进一步的总结并提出更加深层次的问题，不断的通过实验探究，最后解决问题，提出了细胞膜的流动镶嵌模型。通过学习生物科学史，学生能够体会到科学家的精神态度，并将其内化于心、外化于行，从而形成正确的科学价值观。

参考文献：

1. 林海袁.高中生物教学中生物科学史的教育价值分析[J].教育研究,2021,21:57∽58.

2. 刘红 陈志娟.高中生物科学史教学中存在的问题及改进建议.生物学教学,2015，10(40):18∽19.

3. 魏杨 何羊琴.关于高中生物科学史教学的相关思考.教育实践,2017,2：224.