論證式教學(xué)在“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)中的簡單嘗試

陳波

摘 要 以“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)為例展開案例分析，闡述論證式教學(xué)的一些簡單運(yùn)用，說明從“數(shù)據(jù)”得出“主張”，再使“主張”得到“支持”的教學(xué)過程，示范論證式教學(xué)策略在生物教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 論證式教學(xué) 遺傳物質(zhì) 教學(xué)策略

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號： 1003 - 7586（2016）06 - 0022 - 03

一直以來，課堂教學(xué)以講授式為主向?qū)W生傳遞知識，《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》雖然大大增加了學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和科學(xué)探究活動的比例，但也僅限于學(xué)生動手操作和觀察機(jī)會的增加。許多學(xué)校在現(xiàn)有的高考模式下，對于科學(xué)活動都不重視。專家認(rèn)為理科教學(xué)不僅要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的解題能力，還要重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式，將所學(xué)內(nèi)容運(yùn)用到生活實(shí)際以及做出正確決策的能力。

所謂論證式教學(xué)是將論證活動引入課堂，讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的評價資料、提出主張、為主張進(jìn)行辯駁等過程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方式的教學(xué)模式。在課堂進(jìn)行論證式教學(xué)，是為了讓學(xué)生體會知識形成的歷程。如同科學(xué)家一樣，每個人都可以提出自己的想法，所提的想法必須經(jīng)由不同的質(zhì)疑和評價，其理論以及論據(jù)必須合理和可信。在課堂上讓學(xué)生經(jīng)歷這樣的過程，學(xué)生可以體會、認(rèn)識知識產(chǎn)生的過程及科學(xué)知識的本質(zhì)，逼近科學(xué)的核心。

論證式教學(xué)策略是20世紀(jì)90年代提出來的。論證式教學(xué)實(shí)質(zhì)上是將科學(xué)研究領(lǐng)域的論證引入課堂，使學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的論證過程，理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)并促進(jìn)思維發(fā)展的教學(xué)模式。從當(dāng)前的研究來看，圖爾敏論證模式（簡稱TAP模式）符合人類的“理性過程”，在科學(xué)教育中的應(yīng)用較廣泛。這個模式包含6個功能要素結(jié)構(gòu)：主張，言談?wù)叩臄嘌曰驍喽ǎ瑢で蟠_立的東西；數(shù)據(jù)，言談?wù)邽樽约禾岢龅闹鲝埖母鶕?jù)或基礎(chǔ)所尋求的信息；憑證，提供能賦予該“資料”的事實(shí)，具有導(dǎo)出“主張結(jié)論”的資格；支持，對憑證的權(quán)威性支援，如科學(xué)規(guī)律等；限定詞，有些情形則必附加一定的條件或限制；反駁，承認(rèn)某些反對論證的異議的存在，稱為例外情況。

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”主要講述了DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)，以這一節(jié)為例闡述論證式教學(xué)的一些簡單運(yùn)用，說明從“數(shù)據(jù)”得出“主張”，再使“主張”得到“支持”的教學(xué)過程，示范論證式教學(xué)策略在生物教學(xué)中的應(yīng)用。

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這節(jié)課中，教材以“遺傳物質(zhì)的探索歷程”為視角，從分子水平上進(jìn)一步闡明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用原理，通過一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)，最終證明DNA是遺傳物質(zhì)。由于DNA的轉(zhuǎn)化等實(shí)驗(yàn)是在特定實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，學(xué)生無法親自操作，缺乏具體認(rèn)識。因此，在教學(xué)過程中，需要教師形象直觀地介紹實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)的具體背景。教師可利用插圖、掛圖、課件等演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)參與實(shí)驗(yàn)的過程。教學(xué)過程要結(jié)合教材內(nèi)容，對旁側(cè)欄的問題加以利用，滲透結(jié)論是在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得到的觀點(diǎn)。本節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為抽象，上課時使用多媒體輔助教學(xué)，化靜為動，化抽象為具體，幫助完成教學(xué)任務(wù)。

1 對遺傳物質(zhì)的早期推測

1.1 教師提供一些關(guān)于遺傳物質(zhì)的早期的研究成果

20世紀(jì)20年代：人們認(rèn)識到蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的大分子，氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。20世紀(jì)30年代：人們認(rèn)識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子，組成DNA分子的脫氧核苷酸有四種，每一種有一個特定的堿基。孟德爾提出了遺傳因子，摩爾根證明了基因在染色體上，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)染色體主要組成成分是蛋白質(zhì)和DNA。

1.2 設(shè)置問題，得到主張

教師提出問題：遺傳物質(zhì)是染色體、蛋白質(zhì)還是DNA？

學(xué)生分組討論、分析與回答。

教師分析：由于對DNA分子的結(jié)構(gòu)沒有清晰的了解，認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的觀點(diǎn)仍占主導(dǎo)；但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對DNA的結(jié)構(gòu)認(rèn)識也越來越多，也有人認(rèn)為DNA是遺傳物質(zhì)。

師生得出主張：DNA是遺傳物質(zhì)。

1.3 鼓勵反駁，提供更多的支持來證明主張

學(xué)生反駁：以前的科學(xué)家大多認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，現(xiàn)在說DNA是遺傳物質(zhì)，我們不怎么能接受。

1.4 引導(dǎo)分析

教師：我們再來看一下20年代末期一些科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，從他們的實(shí)驗(yàn)中，能找到什么證據(jù)呢？

2 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

2.1 展示肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

教師：S型細(xì)菌使小鼠死亡，R型不能使小鼠死亡，但是第四組小鼠也死亡了。第四組中加熱殺死的S型和R型也能使小鼠死亡。

2.2 學(xué)生反駁，解釋

教師學(xué)生質(zhì)疑：第四組小鼠為什么會死亡呢？

分析解釋：由于體內(nèi)活S型細(xì)菌的作用。

2.3 設(shè)置問題，提出主張

教師提出問題：第四組中的活S型細(xì)菌是怎么來的呢？

學(xué)生討論、分析與回答。

教師分析：活的R型細(xì)菌變成了活的S型細(xì)菌，S型菌內(nèi)存在某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)—“轉(zhuǎn)化因子”。

2.4 得到主張：轉(zhuǎn)化因子是DNA

學(xué)生反駁：S型菌內(nèi)有轉(zhuǎn)化因子，但不一定是DNA，還有蛋白質(zhì)呢？

2.5 論據(jù)支持

教師再提供艾弗里的實(shí)驗(yàn)：分別用R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的蛋白質(zhì)、多糖、DNA和DNA及DNA酶混合，最后發(fā)現(xiàn)只有DNA那一組長出了S型細(xì)菌。此實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是：設(shè)法將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)分開，以便單獨(dú)、直接地去觀察它們各自的作用。

3 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)

（1） 教師展示一段文字：據(jù)報(bào)道，艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的注意，但是，艾弗里試驗(yàn)中提取的DNA，純度最高時還有0.02%的蛋白質(zhì)。

（2） 學(xué)生反駁，解釋。

學(xué)生質(zhì)疑：艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確嗎，我還是覺得蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。

教師解釋：由于提純的DNA中蛋白質(zhì)含量已經(jīng)很少了，可以忽略，而且，剛剛艾費(fèi)里的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)用DNA酶做了對照，基本上可以確定DNA是遺傳物質(zhì)了。

（3） 教師再提供更加有力的實(shí)驗(yàn)。

材料背景：1952年赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料，利用放射性同位素標(biāo)記法，利用大腸桿菌為宿主細(xì)胞，完成了一個更具說服力的實(shí)驗(yàn)。

① 問題設(shè)置，提出主張。

教師提出問題：同位素標(biāo)記為什么用S跟P，而不用其他元素？

教師分析：在T2噬菌體的化學(xué)組成中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA。對這兩種物質(zhì)分析表明，僅蛋白質(zhì)分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。用它們分別標(biāo)記可以將DNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)區(qū)分開，以便單獨(dú)、直接地去觀察它們各自的作用。

② 得到主張：DNA是遺傳物質(zhì)。

③ 論據(jù)支持：

赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)表明，噬菌體侵染細(xì)菌時，DNA進(jìn)入到細(xì)菌的細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。

4 DNA是主要的遺傳物質(zhì)

（1） 由前面的肺炎雙球菌、噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，人、動植物等的遺傳物質(zhì)都是DNA。

（2） 設(shè)置問題，得到主張。

教師提出問題：生物的遺傳物質(zhì)都是DNA嗎？

學(xué)生分組討論、分析與回答。

（3） 學(xué)生反駁。

教師提出問題：以前在講病毒時，提到艾滋病病毒沒有DNA，那么它的遺傳物質(zhì)怎么也是DNA呢？

教師分析：投影并講述，展示幾種常見的RNA病毒，由于這些病毒只由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，所以這類病毒的遺傳物質(zhì)是RNA而不是DNA。

（4） 學(xué)生得到主張：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

（5） 教師鼓勵學(xué)生再反駁。

學(xué)生：DNA是主要的遺傳物質(zhì)還是不怎么讓我信服。

教師再呈現(xiàn)一些資料，讓學(xué)生看到很多生物的遺傳物質(zhì)是DNA，包括真核生物和原核生物，然后總結(jié)：核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)；具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物和大多數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)RNA病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，即DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

最后，教師總結(jié)本節(jié)課：這節(jié)課選取了20世紀(jì)最經(jīng)典的證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，這些也是在當(dāng)時最具影響力的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中不斷質(zhì)疑、論證和反駁，使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)探究是一個不斷深化和不斷完善的過程。從1928年格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，到1944年艾弗里的實(shí)驗(yàn)，再到1952年赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，前后經(jīng)歷24年，人們才確信DNA是遺傳物質(zhì)。為什么要經(jīng)歷這么長時間的探索？除了受到當(dāng)時科學(xué)發(fā)展水平的限制之外，科學(xué)探索過程是一個不斷論證的過程，我們要在今后的學(xué)習(xí)中學(xué)會用論證思維去看問題，去解決問題。

論證式教學(xué)要注重“支持”，對憑證的權(quán)威性支援是一種充滿“理性”的教學(xué)方式。在論證式教學(xué)中的質(zhì)疑與反駁，論證雙方的較量，憑借的都是確鑿的憑證。通過對論據(jù)的質(zhì)疑和反駁，將推理的邏輯性和嚴(yán)密性推向極至。因此，推廣論證式教學(xué)策略，并進(jìn)一步在實(shí)踐中加以運(yùn)用，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)上有著不可取代的作用：培養(yǎng)了學(xué)生的批判思維，挖掘了學(xué)生的多重潛能，讓學(xué)生逐漸在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中要保持嚴(yán)謹(jǐn)與客觀，使學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)知進(jìn)一步提高。在新的課程背景下如何靈活運(yùn)用論證式教學(xué)，給教師提出了新的要求，也帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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[4] 許桂芬，在論證式教學(xué)中如何引導(dǎo)質(zhì)疑和辯駁——以“生物膜的流動鑲嵌模型”為例[J].生物學(xué)通報(bào)，2014，49（2）：34-37.