孔德鳳

摘要 人教版高中生物學(xué)教材新增“科學(xué)方法”專欄，引導(dǎo)教師重視科學(xué)方法教育。本項目的教學(xué)以“提出假說”為例，基于生物科學(xué)史，嘗試科學(xué)方法顯性化教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生提煉科學(xué)方法，并用科學(xué)方法解決生物學(xué)問題，提高學(xué)生科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞? 科學(xué)方法科學(xué)史顯性化教學(xué)提出假說

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻標(biāo)志碼 B

2019年版普通高中生物學(xué)教科書（以下簡稱新教材）在繼承2007年版高中生物學(xué)教材（以下簡稱舊教材）重視科學(xué)方法的基礎(chǔ)之上，進一步系統(tǒng)設(shè)計了“科學(xué)方法”欄目，增補、完善了重要的科學(xué)方法，更加重視科學(xué)方法教育。教師對科學(xué)方法的教學(xué)，由隱性的“滲透”向顯性的“明了”轉(zhuǎn)變，顯得尤為重要?？茖W(xué)方法的顯性化教學(xué)，更有利于學(xué)生準(zhǔn)確理解科學(xué)方法，并運用科學(xué)方法解決生物學(xué)問題，更有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，提高生物學(xué)科核心素養(yǎng)。本項目的教學(xué)以“提出假說”為例，初探“科學(xué)方法”專欄顯性化教學(xué)。

1 “提出假說”內(nèi)涵及其作用

“提出假說”科學(xué)方法，首先根據(jù)已有的知識體系和信息提出解釋某一生物學(xué)問題的一種假說，并通過進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充。一種假說最終被接受或否定，取決于它是否能與以后不斷得到的觀察和實驗結(jié)果相吻合。

“提出假說”是研究自然科學(xué)的一種基本科學(xué)方法，是科學(xué)發(fā)展的一種重要形式。生物學(xué)的發(fā)展中無不體現(xiàn)著“提出假說”科學(xué)方法的重要作用。例如《必修1·分子與細(xì)胞》中“對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索”“對通道蛋白的探索”“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”以及“光合作用原理的探索”，都離不開“提出假說”這一重要科學(xué)方法。

2 重溫科學(xué)史，構(gòu)建細(xì)胞膜流動鑲嵌模型

新教材在《必修1·分子與細(xì)胞》中“對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索”內(nèi)容之后，給出“科學(xué)方法”專欄——“提出假說”。為提升學(xué)生科學(xué)思維能力，加深學(xué)生對此科學(xué)方法的理解和運用，感悟其重要性，教師實施顯性化教學(xué)。將細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程轉(zhuǎn)化為探究的情境和問題串，引導(dǎo)學(xué)生基于證據(jù)進行推理與分析，對假說不斷修正和補充，在明確“脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等成分如何組成細(xì)胞膜”這一內(nèi)容的具體教學(xué)過程如下：

學(xué)生在學(xué)習(xí)“細(xì)胞膜成分的探索”后，了解到20世紀(jì)40年代有學(xué)者提出的關(guān)于脂質(zhì)和蛋白質(zhì)在細(xì)胞膜上分布的假說：脂質(zhì)兩邊可能覆蓋著蛋白質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，教師展示補充資料：1959年，羅伯特森利用電子顯微鏡拍攝到了細(xì)胞膜的圖像為暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。當(dāng)電子射到質(zhì)量、密度大的樣品時，通過的電子較少，圖像的亮度較暗。反之，圖像的亮度較亮。當(dāng)時電子顯微鏡的使用需要在真空條件下，觀察的生物材料需要脫水干燥，無法觀察有活性的細(xì)胞。所以羅伯特森認(rèn)為細(xì)胞膜是靜態(tài)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)。教師提問：根據(jù)電鏡照片，提出你對之前所學(xué)習(xí)的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)假說的修正。學(xué)生根據(jù)資料修正和補充假說：細(xì)胞膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)（“三明治”模型）構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

教師繼續(xù)提問：你認(rèn)同細(xì)胞膜是靜態(tài)的觀點嗎？請舉例說明。學(xué)生提出觀點后，教師展示人鼠細(xì)胞融合實驗，并請學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象分享結(jié)論，提出對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)假說的修正。

學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象修正和補充假說：構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)具有流動性。從而否定了羅伯特森的靜態(tài)觀點。

接著，教師補充資料：物理科學(xué)家利用冰凍蝕刻技術(shù)觀察細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，在低溫下將細(xì)胞膜切開，升溫后暴露兩層磷脂之間的斷裂面，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子中。教師提問：根據(jù)上述資料，你對假說的補充和修正是什么？學(xué)生根據(jù)資料修正和補充假說：蛋白質(zhì)鑲嵌、貫穿于磷脂雙分子層中。否定了羅伯特森“三明治”模型。最后，教師總結(jié)辛格和尼科爾森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上提出的流動鑲嵌模型。

3 歸納探索歷程，提煉科學(xué)方法

教師歸納總結(jié)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索歷程（圖1），學(xué)生直觀感受對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識歷程正是科學(xué)家提出假說，并通過進一步的觀察和實驗，不斷地對已有假說修正和完善的過程。由此，教師引導(dǎo)學(xué)生提煉“提出假說”科學(xué)方法一般過程，并以直觀的圖解形式幫助學(xué)生理解各假說之間的邏輯關(guān)系，感受“提出假說”科學(xué)方法對生物學(xué)發(fā)展的重要作用。

在《必修1·分子與細(xì)胞》中“對通道蛋白的探索”“關(guān)于酶本質(zhì)的探索”以及“光合作用原理的探索”科學(xué)史的教學(xué)中，教師都可以引導(dǎo)學(xué)生以圖解形式分析科學(xué)家針對某一問題提出并用進一步的觀察與實驗對已建立的假說進行修正和補充的過程，以深化學(xué)生對“提出假說”科學(xué)方法的理解。

4 設(shè)置問題引領(lǐng)，深化科學(xué)方法運用

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》要求學(xué)生具備運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物，解決實際問題的思維習(xí)慣和能力，而“提出假說”是解決生物學(xué)問題常用的科學(xué)方法。教師引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，逐步學(xué)會應(yīng)用“提出假說”科學(xué)方法，進而發(fā)展運用科學(xué)方法解決現(xiàn)實生活問題的能力。

4.1利用拓展題，滲透科學(xué)方法應(yīng)用

在教學(xué)過程中，利用教材拓展題，應(yīng)用“提出假說”科學(xué)方法解釋生物學(xué)現(xiàn)象，滲透科學(xué)方法應(yīng)用。比如“細(xì)胞器之間的分工合作”這一節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)了多種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)與功能，基本認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，教師可以由此提出問題：溶酶體內(nèi)含有多種水解酶，為什么溶酶體膜不會被這些水解酶分解？請嘗試提出一種假說，解釋這種現(xiàn)象，并通過查閱資料驗證假說。

4.2面臨現(xiàn)實問題，實踐科學(xué)方法運用

科學(xué)思維的高階水平體現(xiàn)在能運用所學(xué)知識和思維方法解釋生活中的現(xiàn)實問題。自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，一些不準(zhǔn)確的信息和謠言在網(wǎng)絡(luò)時有出現(xiàn)。面對“大蒜切片氧化含服不能殺滅新冠病毒”“抗生素不能殺滅新冠病毒”等現(xiàn)象，學(xué)生可以利用“提出假說”科學(xué)方法來解釋，甄別新冠謠言，作出理性解釋，支持疫情決策，落實社會責(zé)任。

教師重視科學(xué)方法教育，結(jié)合具體內(nèi)容將科學(xué)方法顯性化，引導(dǎo)學(xué)生提煉和分析科學(xué)史中的科學(xué)方法，并運用科學(xué)方法解決生物學(xué)問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力，提高生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]吳久宏，梁茜.高中生物學(xué)科學(xué)方法顯性化教學(xué)路徑研究——以“假說—演繹法”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2021，37（6）：14-16.

[2]王陽蘭.“對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索”相關(guān)疑問的討論[J].中學(xué)生物教學(xué)，2021，（9）：46-48.