信息技術(shù)與生物科學(xué)史有效整合的教學(xué)探究

21世紀(jì)信息技術(shù)飛速發(fā)展，為課堂教學(xué)方式的改革和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變提供了必要的物質(zhì)條件。在生物新課標(biāo)中，生物科學(xué)史教學(xué)已作為提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑之一。但是傳統(tǒng)的生物科學(xué)史教學(xué)過(guò)于強(qiáng)調(diào)科學(xué)知識(shí)的內(nèi)容而忽略了對(duì)科學(xué)知識(shí)建構(gòu)過(guò)程的探究以及學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，以致學(xué)生只會(huì)機(jī)械地獲取科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)結(jié)論，缺乏興趣和探索的熱情。

如何將信息技術(shù)有機(jī)地整合到生物科學(xué)史探究教學(xué)中，筆者對(duì)人教版必修二 “DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一課進(jìn)行了初步嘗試，獲得了良好的教學(xué)效果。

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)課程內(nèi)容看似簡(jiǎn)單，通過(guò)前人的實(shí)驗(yàn)得出一個(gè)學(xué)生早已從媒體上熟知的結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。但是這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么？設(shè)計(jì)的科學(xué)性在哪里？實(shí)驗(yàn)結(jié)論是如何一步步得到的？學(xué)生并不容易掌握。盡量還原當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景，讓學(xué)生走進(jìn)那個(gè)時(shí)代，像科學(xué)家一樣去探究并體驗(yàn)其中思維碰撞的快樂(lè)，這就需要教師去深度挖掘。

一、短片導(dǎo)入——震撼人心，仿佛時(shí)光穿梭，帶領(lǐng)學(xué)生回到20世紀(jì)50年代

筆者在課前制作震撼人心的、配有諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)禮奏樂(lè)曲的自動(dòng)播放短片，短片內(nèi)容是與本節(jié)課最密切相關(guān)的遺傳學(xué)上獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家及他們的主要成就。頒獎(jiǎng)音樂(lè)振奮人心，一張張諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家的照片在屏幕上閃現(xiàn)，教室里沒(méi)有任何雜聲，同學(xué)們都注視著屏幕，聚精會(huì)神，仿佛回到了20世紀(jì)50年代。

這樣的導(dǎo)入比傳統(tǒng)教學(xué)有更大的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一，通過(guò)視聽(tīng)盛宴，配上內(nèi)容設(shè)計(jì)，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，啟動(dòng)了學(xué)生內(nèi)部的思維矛盾，促使學(xué)生形成學(xué)習(xí)期待。 “為什么當(dāng)時(shí)人們懷疑艾弗里的結(jié)論？” “為什么人們不接受DNA是遺傳物質(zhì)？”心理學(xué)研究表明，只有一個(gè)人有強(qiáng)烈的明確的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)時(shí)，才能積極主動(dòng)地投入學(xué)習(xí)過(guò)程，而強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)來(lái)自認(rèn)知沖突。第二，通過(guò)理解艾弗里的遺憾，學(xué)生體會(huì)到 “DNA是遺傳物質(zhì)”的艱難探索歷程。學(xué)生認(rèn)識(shí)到本節(jié)課不僅要理解 “DNA是遺傳物質(zhì)”，更要清楚證明 “DNA是遺傳物質(zhì)”的科學(xué)方法和科學(xué)技術(shù)。學(xué)生渴望了解科學(xué)家探索的過(guò)程和遵循的科學(xué)方法以及應(yīng)用的技術(shù)手段。第三，導(dǎo)入引起的思維摩擦，讓學(xué)生們不由自主地提出問(wèn)題： “怎么證明遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)？”這個(gè)問(wèn)題一直貫穿于本節(jié)課的始終，并作為本節(jié)課科學(xué)史探究的主線。

二、模擬實(shí)驗(yàn)——交互式的動(dòng)畫(huà)，生動(dòng)逼真，激活課堂

布魯納的發(fā)現(xiàn)性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程，學(xué)生應(yīng)該像科學(xué)家那樣去主動(dòng)思考、探索求知，通過(guò)主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，最終達(dá)到對(duì)知識(shí)的理解和掌握的目的。

在 “肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化試驗(yàn)”中，教師簡(jiǎn)要介紹當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景，那是一個(gè)細(xì)菌橫行、大流感經(jīng)常爆發(fā)的時(shí)代，并引出肺炎雙球菌和格里菲斯。格里菲斯是如何開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的？受實(shí)驗(yàn)條件的限制，這在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里無(wú)法完成。筆者應(yīng)用信息技術(shù)手段制作了生動(dòng)逼真的可操作的模擬實(shí)驗(yàn)。在這樣的交互式動(dòng)畫(huà)中，學(xué)生親自動(dòng)手操作，親身體驗(yàn)和感受科學(xué)家的探索過(guò)程和基本思路，不僅可以再現(xiàn)格里菲斯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作過(guò)程，而且可以滿足每位學(xué)生親自參與的內(nèi)在需求。學(xué)生通過(guò)模擬操作實(shí)驗(yàn)，非常驚訝地發(fā)現(xiàn)第四組小鼠死亡了。 “為什么第四組小鼠會(huì)死亡？活的S型細(xì)菌從哪里來(lái)？”至此，學(xué)生思維活躍，各種猜測(cè)紛紛出現(xiàn)，師生討論，激活課堂，教師不必具體講授格里菲斯的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，只需適時(shí)點(diǎn)撥，這充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的課堂文化。

三、實(shí)物投影——展示實(shí)驗(yàn)方案，師生討論

學(xué)生動(dòng)手模擬操作格里菲斯的實(shí)驗(yàn)后，S型細(xì)菌內(nèi)哪一種物質(zhì)是 “轉(zhuǎn)化因子”，成為他們又一個(gè)要解決的問(wèn)題，推動(dòng)他們繼續(xù)探究。這時(shí)，教師只要巧妙地提問(wèn)，學(xué)生思維的火花就很容易被激活。教師提問(wèn)： “轉(zhuǎn)化因子是DNA還是蛋白質(zhì)？或是其他的有機(jī)物？應(yīng)該怎樣繼續(xù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論？”大部分學(xué)生很快就說(shuō)出把DNA和蛋白質(zhì)分開(kāi)研究，看看是DNA還是蛋白質(zhì)起作用。 “怎么分開(kāi)研究？”教師引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)提純法。 “提純之后的DNA或蛋白質(zhì)接下來(lái)要怎么操作？”學(xué)生答： “看是DNA還是蛋白質(zhì)能夠讓活的R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為活的S型細(xì)菌?！?“如果不用小鼠作為細(xì)菌繁殖的供體，那要怎么在體外操作？”學(xué)生答： “培養(yǎng)細(xì)菌?！?“怎么培養(yǎng)細(xì)菌？養(yǎng)哪一種細(xì)菌？”學(xué)生答： “養(yǎng)活的R型細(xì)菌?！睂W(xué)生能回答到這里，接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就容易多了。

學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。各小組學(xué)生上臺(tái)在實(shí)物投影儀上投影，并向全班同學(xué)說(shuō)出設(shè)計(jì)的理由和思路，教師組織同學(xué)一起討論是否需要改進(jìn)。由于注重發(fā)揮學(xué)生的主體性，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不是由教師直接向?qū)W生傳遞，而是學(xué)生自己探究、自己建構(gòu)的。教師還可以直接在學(xué)生的方案上引導(dǎo)全班同學(xué)共建出最佳方案，效果顯著。全班同學(xué)共同得出最佳設(shè)計(jì)方案之后，學(xué)生們體驗(yàn)到成功的滿足感和愉悅感。利用實(shí)物投影儀，能發(fā)揮學(xué)生的主體性，學(xué)生主動(dòng)地參與整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不是由教師向?qū)W生直接傳遞，而是學(xué)生自動(dòng)、生生互動(dòng)、師生互動(dòng)后得出的，這樣的學(xué)習(xí)是有效有活力的！

四、動(dòng)畫(huà)演示——將靜止的文字和圖片轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的過(guò)程，變抽象為直觀、形象

感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)在生物學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中都十分重要。感性認(rèn)識(shí)是在理性認(rèn)識(shí)的參與下進(jìn)行，理性認(rèn)識(shí)是在感性認(rèn)識(shí)的支持下完成的。如 “噬菌體侵染細(xì)菌”的過(guò)程，無(wú)法用肉眼觀察，學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)在教師的語(yǔ)言傳授里和課本的文字描述里很難實(shí)現(xiàn)。充分應(yīng)用動(dòng)畫(huà)和圖片，不僅能全面調(diào)動(dòng)學(xué)生各種感官，還可以有效地實(shí)現(xiàn)精講，突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。

筆者用動(dòng)畫(huà)展示噬菌體立體結(jié)構(gòu)模型，補(bǔ)充介紹噬菌體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)元素組成特點(diǎn)，為后面的同位素示蹤法打下基礎(chǔ)。另外，筆者還補(bǔ)充噬菌體侵染細(xì)菌的動(dòng)畫(huà)。噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)有很多難點(diǎn)，比如課本中有這樣一段文字： “赫爾希和蔡斯首先在分別含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌，然后分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，從而制備出DNA中含有32P或蛋白質(zhì)中含有35S的噬菌體。”這段文字如何理解？筆者制作兩組富有兩種鮮明色彩 （紅色表示有同位素標(biāo)記，藍(lán)色表示沒(méi)有同位素標(biāo)記）的動(dòng)態(tài)圖片，分別展示用35S和32P標(biāo)記兩組噬菌體的過(guò)程，學(xué)生理解這兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn)的目的，是把DNA與蛋白質(zhì)間接地分開(kāi)研究。這不僅提高教與學(xué)的效率，而且引發(fā)了學(xué)生對(duì)接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)繼續(xù)開(kāi)展探究的欲望。

五、信息技術(shù)輔助創(chuàng)造更加和諧、活躍、高效的課堂，提升學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀

信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段的有效配合，在快與慢有變換，動(dòng)與靜有交替，張與弛有錯(cuò)落，疏與密有間隔，起與伏有波瀾的課堂節(jié)奏中，在環(huán)環(huán)相扣的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，促進(jìn)學(xué)生高效地學(xué)習(xí)。運(yùn)用信息技術(shù)能夠減輕教師在課堂上的勞動(dòng)量，教師有更多的時(shí)間對(duì)當(dāng)時(shí)的歷史背景和科學(xué)家生平進(jìn)行補(bǔ)充。有了多媒體的輔助，教師無(wú)需用太多的言語(yǔ)，學(xué)生很自然地被科學(xué)家的科學(xué)思維和科學(xué)魅力吸引，情感態(tài)度與價(jià)值觀悄然得到了升華。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志強(qiáng).和諧高效思維對(duì)話—新課堂教學(xué)的實(shí)踐探索［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2011.

[2]穆丹，丁元春等.探究土壤學(xué)興趣教學(xué)法［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，（12）：146-147.

[3]鄭曉蕙，胡繼飛.生物課堂教學(xué)行為研究及案例［M］.江西教育出版社,2009.

[4]梁愈.高中生物學(xué)教材中三處隱含知識(shí)的揭示［J］.中學(xué)生物教學(xué).2011,(7):29-30.