例談“探究式教學”對高中生物學科核心素養(yǎng)“科學探究”的體現(xiàn)

余博雅

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

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

【中圖分類號】? G633.91? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2019）02-162-01

《普通高中生物學課程標準》（2017年版）于2018年1月正式頒布（以下簡稱“新課標”）。新課標中提出了生物學科核心素養(yǎng)，其中之一為“科學探究”，指：要求培養(yǎng)學生能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界的生物學問題，針對特定的生物學現(xiàn)象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力?！疤骄渴浇虒W”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)學生的探究和思維能力。“探究式教學”的基本程序可簡單概括為情境設置——發(fā)現(xiàn)問題——提供基礎——探究分析——得出結(jié)論，即首先創(chuàng)設一定的問題情境，提出問題，給予一定的背景基礎知識，然后組織學生對問題進行猜想和做假設性的解釋，再設計探究方案進行分析、驗證，最后總結(jié)規(guī)律。由此可見，“探究式教學”模式可以充分體現(xiàn)高中生物學科核心素養(yǎng)“科學探究”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，談一談如何運用“探究式教學”體現(xiàn)高中生物學科核心素養(yǎng)“科學探究”。綜觀《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》整節(jié)內(nèi)容，可以概括為“一個猜想、三段探究”?！耙粋€猜想”即“生物遺傳物質(zhì)是什么？”，進而引出實驗探究;“三段探究”分別為“探究一：艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”、“探究二：赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗”、“探究三：煙草花葉病毒感染煙草實驗”。

1. 一個猜想：生物遺傳物質(zhì)是什么

本節(jié)課課堂導入可以先讓學生回顧糖類、脂質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)特點，再讓學生猜想“哪類生物大分子的結(jié)構(gòu)特點最有可能具備成為生物遺傳物質(zhì)的條件？”，在教師這樣一個簡單的指導過程中，便完成了“探究式教學”的三個流程，即：設置問題情境，然后設置的問題情境同時也成為了可供學生進一步探究分析的基礎知識。由此學生便可依此思路思考“生物遺傳物質(zhì)應該有哪些特點？哪類生物大分子可與之契合？”，學生經(jīng)過獨立思考和小組交流討論，可以總結(jié)出遺傳物質(zhì)應具備如下特點：作為遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)應該比較穩(wěn)定;可以貯存大量的遺傳信息，結(jié)構(gòu)應該具有多樣性、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，學生就可以猜想出：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)化實驗

根據(jù)教材，先讓學生了解本探究背景：格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗。經(jīng)教師點撥結(jié)合學生討論，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，即本次探究的實驗目的：S型菌的轉(zhuǎn)化因子是什么？此時又可為學生介紹“分離提純”的實驗方法、組成S型菌的生物大分子，進而讓學生在此基礎知識之上提出實驗探究方案。經(jīng)思考后，多數(shù)學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)化實驗，可得出結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。再與多數(shù)學生的探究方案相比較，指出艾弗里的實驗中多了一組實驗：將DNA酶、S型菌的DNA、R型菌混合培養(yǎng)，可進一步從反面論證DNA是遺傳物質(zhì)，增強了實驗結(jié)論的說服力。

3. 探究二：赫爾希、蔡斯的噬菌體侵染細菌實驗

在艾弗里的實驗基礎之上，指出經(jīng)提純分離的DNA純度不能達到百分百，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)。進而啟示學生，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。學生便可以聯(lián)想到，可以利用帶有放射性特征元素32P和35S分別標記T2噬菌體的DNA和蛋白質(zhì)，再分別去侵染未被標記的大腸桿菌，由此可確認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。

但因為T2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。那么接下來應選取哪些實驗現(xiàn)象進行觀察，學生又會產(chǎn)生疑惑。此時教師便可提示學生，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。由此學生便知，應該選取子代噬菌體的放射性情況作為實驗觀察對象。然后教師展示出蔡斯、赫爾希的實驗現(xiàn)象：即用32P做標記時，子代噬菌體出現(xiàn)放射性;而用35S做標記時，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驗

基于探究一、二的結(jié)論，教師可繼續(xù)啟示學生RNA同DNA有著非常相似的結(jié)構(gòu)，并告知學生某些生物（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)。由此學生便會質(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也可以充當遺傳物質(zhì)。參照之前的探究一、二，學生此時會很容易就提出實驗探究方案，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。教師再展示實際實驗結(jié)果，學生便可得出結(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，在對一個猜想、三段探究的闡述中，每一個問題的解決、每個結(jié)論的得出，都運用了“情境設置—發(fā)現(xiàn)問題—提供基礎—探究分析—得出結(jié)論”這一流程，探究式教學很好地達成了《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》這節(jié)課的教學目標。學生的“科學探究”這一學科核心素養(yǎng)也得以明顯提升，這尤其體現(xiàn)在探究三中，通過探究式教學在探究一、二中的運用，學生可以完全自主對“煙草花葉病毒感染煙草實驗”進行探究，提出一個完整、合理的可實施的實驗方案，最后通過對實際實驗結(jié)果的分析得出實驗結(jié)論。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

[1]普通高中生物學課程標準（2017年版），人民教育出版社.

[2]教育學（2009年版），人民教育出版社.

[3]生物必修2遺傳與進化（2007年版），人民教育出版社.