余博雅

【摘要】? 本文以新的高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》一節(jié)為例，闡釋如何應(yīng)用“探究式教學(xué)”體現(xiàn)高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)“科學(xué)探究”。

【關(guān)鍵詞】? 探究式教學(xué) 生物學(xué)科核心素養(yǎng) 科學(xué)探究

【中圖分類號(hào)】? G633.91? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2019）02-162-01

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）于2018年1月正式頒布（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）。新課標(biāo)中提出了生物學(xué)科核心素養(yǎng)，其中之一為“科學(xué)探究”，指：要求培養(yǎng)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的生物學(xué)問題，針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及結(jié)果的交流與討論的能力?！疤骄渴浇虒W(xué)”模式依據(jù)皮亞杰和布魯納的建構(gòu)主義理論，以問題解決為中心，有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究和思維能力?！疤骄渴浇虒W(xué)”的基本程序可簡(jiǎn)單概括為情境設(shè)置——發(fā)現(xiàn)問題——提供基礎(chǔ)——探究分析——得出結(jié)論，即首先創(chuàng)設(shè)一定的問題情境，提出問題，給予一定的背景基礎(chǔ)知識(shí)，然后組織學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行猜想和做假設(shè)性的解釋，再設(shè)計(jì)探究方案進(jìn)行分析、驗(yàn)證，最后總結(jié)規(guī)律。由此可見，“探究式教學(xué)”模式可以充分體現(xiàn)高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)“科學(xué)探究”提出的要求。

現(xiàn)以人教版高中生物必修2第3章第1節(jié)《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》為例，談一談如何運(yùn)用“探究式教學(xué)”體現(xiàn)高中生物學(xué)科核心素養(yǎng)“科學(xué)探究”。綜觀《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》整節(jié)內(nèi)容，可以概括為“一個(gè)猜想、三段探究”?！耙粋€(gè)猜想”即“生物遺傳物質(zhì)是什么？”，進(jìn)而引出實(shí)驗(yàn)探究;“三段探究”分別為“探究一：艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”、“探究二：赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”、“探究三：煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)”。

1. 一個(gè)猜想：生物遺傳物質(zhì)是什么

本節(jié)課課堂導(dǎo)入可以先讓學(xué)生回顧糖類、脂質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再讓學(xué)生猜想“哪類生物大分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最有可能具備成為生物遺傳物質(zhì)的條件？”，在教師這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的指導(dǎo)過程中，便完成了“探究式教學(xué)”的三個(gè)流程，即：設(shè)置問題情境，然后設(shè)置的問題情境同時(shí)也成為了可供學(xué)生進(jìn)一步探究分析的基礎(chǔ)知識(shí)。由此學(xué)生便可依此思路思考“生物遺傳物質(zhì)應(yīng)該有哪些特點(diǎn)？哪類生物大分子可與之契合？”，學(xué)生經(jīng)過獨(dú)立思考和小組交流討論，可以總結(jié)出遺傳物質(zhì)應(yīng)具備如下特點(diǎn)：作為遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該比較穩(wěn)定;可以貯存大量的遺傳信息，結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有多樣性、千變?nèi)f化等。而核酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)就很符合上述特點(diǎn)，學(xué)生就可以猜想出：遺傳物質(zhì)很可能為DNA或蛋白質(zhì)。

2. 探究一：艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

根據(jù)教材，先讓學(xué)生了解本探究背景：格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。經(jīng)教師點(diǎn)撥結(jié)合學(xué)生討論，分析可得知，S型菌體內(nèi)存在著轉(zhuǎn)化因子。由此便可提出問題，即本次探究的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篠型菌的轉(zhuǎn)化因子是什么？此時(shí)又可為學(xué)生介紹“分離提純”的實(shí)驗(yàn)方法、組成S型菌的生物大分子，進(jìn)而讓學(xué)生在此基礎(chǔ)知識(shí)之上提出實(shí)驗(yàn)探究方案。經(jīng)思考后，多數(shù)學(xué)生提出的方案為分別將從S型菌中提取出的多糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA分別與R型菌混合培養(yǎng)，觀察R型菌是否可轉(zhuǎn)化為S型菌。教師再展示艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，可得出結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。再與多數(shù)學(xué)生的探究方案相比較，指出艾弗里的實(shí)驗(yàn)中多了一組實(shí)驗(yàn)：將DNA酶、S型菌的DNA、R型菌混合培養(yǎng)，可進(jìn)一步從反面論證DNA是遺傳物質(zhì)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說服力。

3. 探究二：赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)

在艾弗里的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，指出經(jīng)提純分離的DNA純度不能達(dá)到百分百，其中仍存有極少量的蛋白質(zhì)。由此提出，DNA仍有可能不是遺傳物質(zhì)。進(jìn)而啟示學(xué)生，關(guān)鍵在于將DNA和蛋白質(zhì)徹底分開。接下來，向?qū)W生介紹同位素標(biāo)記法以及T2噬菌體只由蛋白質(zhì)外殼和DNA頭部組成、可特異性侵染大腸桿菌，病毒的繁殖相關(guān)知識(shí)。學(xué)生便可以聯(lián)想到，可以利用帶有放射性特征元素32P和35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，再分別去侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌，由此可確認(rèn)32P只能來自于DNA、35S只能來自于蛋白質(zhì)，將DNA同蛋白質(zhì)徹底分開。

但因?yàn)門2噬菌體在侵染大腸桿菌的過程中，始終混合在一起，放射性便始終存在，從而不能追蹤32P或35S的去向。那么接下來應(yīng)選取哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，學(xué)生又會(huì)產(chǎn)生疑惑。此時(shí)教師便可提示學(xué)生，雖然無法將親代噬菌體同大腸桿菌完全分開，但可以從大腸桿菌中分離得到子代噬菌體。由此學(xué)生便知，應(yīng)該選取子代噬菌體的放射性情況作為實(shí)驗(yàn)觀察對(duì)象。然后教師展示出蔡斯、赫爾希的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：即用32P做標(biāo)記時(shí)，子代噬菌體出現(xiàn)放射性;而用35S做標(biāo)記時(shí)，子代噬菌體未出現(xiàn)放射性，由此可知DNA是遺傳物質(zhì)。

4.探究三：煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)

基于探究一、二的結(jié)論，教師可繼續(xù)啟示學(xué)生RNA同DNA有著非常相似的結(jié)構(gòu)，并告知學(xué)生某些生物（如可特異性感染煙草的煙草花葉病毒）體內(nèi)只含有RNA和蛋白質(zhì)這兩類物質(zhì)。由此學(xué)生便會(huì)質(zhì)疑生物界中DNA可能不是唯一的遺傳物質(zhì)，并提出猜想：RNA也可以充當(dāng)遺傳物質(zhì)。參照之前的探究一、二，學(xué)生此時(shí)會(huì)很容易就提出實(shí)驗(yàn)探究方案，即：先分別提取出煙草花葉病毒的RNA、蛋白質(zhì)，再分別感染煙草，觀察煙草的感染情況。教師再展示實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生便可得出結(jié)論：RNA是煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)。綜合可以得出：生物界中，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

5.總結(jié)

綜上所述，在對(duì)一個(gè)猜想、三段探究的闡述中，每一個(gè)問題的解決、每個(gè)結(jié)論的得出，都運(yùn)用了“情境設(shè)置—發(fā)現(xiàn)問題—提供基礎(chǔ)—探究分析—得出結(jié)論”這一流程，探究式教學(xué)很好地達(dá)成了《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生的“科學(xué)探究”這一學(xué)科核心素養(yǎng)也得以明顯提升，這尤其體現(xiàn)在探究三中，通過探究式教學(xué)在探究一、二中的運(yùn)用，學(xué)生可以完全自主對(duì)“煙草花葉病毒感染煙草實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行探究，提出一個(gè)完整、合理的可實(shí)施的實(shí)驗(yàn)方案，最后通過對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版），人民教育出版社.

[2]教育學(xué)（2009年版），人民教育出版社.

[3]生物必修2遺傳與進(jìn)化（2007年版），人民教育出版社.