核心素養(yǎng)理念下生物科學(xué)史的教學(xué)探索

摘 要：新課程理念倡導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)探究中獲得科學(xué)解決問題的思路和方法。本文以人教版高中生物學(xué)必修二《遺傳與進(jìn)化》第三章第1節(jié)的《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》為例，進(jìn)行核心素養(yǎng)理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)，并結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)微課，將其應(yīng)用于課堂教學(xué)，幫助學(xué)生建構(gòu)物理模型，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，能有效利用遺傳學(xué)經(jīng)典的研究方法 “假說演繹法”，妙用科學(xué)史實(shí)例，把知識(shí)的傳授過程優(yōu)化成一個(gè)科學(xué)的探究過程，讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法，從而滲透科學(xué)方法教育，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng) 高中生物學(xué) 微課 教學(xué)設(shè)計(jì) 科學(xué)探究

一、教學(xué)目標(biāo)

1.課標(biāo)要求：《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求是：“總結(jié)人類對遺傳物質(zhì)的探索過程”。

2.學(xué)情分析：本節(jié)是在學(xué)習(xí)了遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)、遺傳規(guī)律等知識(shí)的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)遺傳物質(zhì)的本質(zhì)，為后面學(xué)習(xí)DNA的復(fù)制，基因的表達(dá)打下基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容涉及生物學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，不僅向?qū)W生展示了生物學(xué)史上的重大事件，更重要的是其中的科學(xué)思維和方法對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提高的重要的作用。[1]

3.學(xué)習(xí)重難點(diǎn)

學(xué)習(xí)重點(diǎn)：①肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程；②噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。[2]

二、設(shè)計(jì)思路

1.設(shè)計(jì)理念

新課程理念倡導(dǎo)幫助學(xué)生獲得基本生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，更要讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)家在研究過程中所持有的觀點(diǎn)以及解決問題的思路和方法。本節(jié)課主要采用“假說演繹法”和微課背景下的的“模型構(gòu)建法”，創(chuàng)設(shè)情境，以“科學(xué)發(fā)現(xiàn)中科學(xué)思維”的設(shè)計(jì)理念，切實(shí)落實(shí)主體性教學(xué)，提高學(xué)生的探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法。

2.學(xué)情分析

高一年級的學(xué)生具有初步的分析問題、解決問題的能力，對于新鮮事物有很強(qiáng)的求知欲，也為本節(jié)課激發(fā)學(xué)生們的科學(xué)思維精神，沿著科學(xué)家的研究情景，能嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路，解決實(shí)驗(yàn)中存在的問題，奠定了良好的基礎(chǔ)。[3]

3.核心素養(yǎng)

生命觀念：體會(huì)每個(gè)個(gè)體遺傳物質(zhì)的特異性，在產(chǎn)生后代中遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。

理性思維：本節(jié)課嘗試引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“假說—演繹法”探究DNA是主要遺傳物質(zhì)的研究過程，運(yùn)用對比、歸納、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律。

科學(xué)探究：能夠針對需要解決的問題，提出實(shí)驗(yàn)思路、描述實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象和預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并學(xué)會(huì)應(yīng)用模型建構(gòu)的方法將抽象難點(diǎn)形象化。

社會(huì)責(zé)任：認(rèn)同人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識(shí)是不斷深化、不斷完善的過程；認(rèn)同科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系。

三、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課

多媒體展示物品和個(gè)人的二維碼，請同學(xué)們說說每件物品的二維碼全都一樣嗎？不難分析的得出：二維碼具有多樣性，也具有特異性，在生物體內(nèi)，有沒有類似商品二維碼這樣隱含著生命信息的“條碼”呢？如何通過實(shí)驗(yàn)證明呢？

學(xué)生聯(lián)想回答，身體里有多樣性、有特異性的有蛋白質(zhì)、DNA等物質(zhì)。

目的在于聯(lián)系生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)問題情景，以此來激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。

2.課程內(nèi)容

（1）肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——格里菲思

教師活動(dòng)：

①首先介紹S型菌和R型菌的區(qū)別。

②引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，分析格里菲思用這兩種菌進(jìn)行的小鼠實(shí)驗(yàn)，并小組討論完成實(shí)驗(yàn)對比分析，并得出結(jié)論。

③對比1、2、3、4組。

④得出結(jié)論：S菌體內(nèi)的某種轉(zhuǎn)化因子，將R菌轉(zhuǎn)化為S菌。

學(xué)生活動(dòng)：

①了解兩種肺炎雙球菌的不同特性。

②通過對比逐步認(rèn)識(shí)到S型菌的某物質(zhì)使R菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化作用。

教學(xué)意圖：

①介紹實(shí)驗(yàn)菌的特性，為實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做鋪墊。

②通過對比引導(dǎo)學(xué)生逐步分析，并嘗試得出結(jié)論，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

（2）肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)——艾弗里

教師活動(dòng)：

①假如你是科學(xué)家，怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來研究哪種？

②請學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

③展示艾弗里的實(shí)驗(yàn)方案，并強(qiáng)調(diào)加入DNA酶的一組，不過寫出該實(shí)驗(yàn)最大的問題在于DNA的純度未達(dá)到100%。

④如何能將DNA和蛋白質(zhì)徹底分離呢？

學(xué)生活動(dòng)：

①小組討論。②加入的DNA酶使結(jié)果更確定，不過也存在問題。③嘗試自己思考。

教學(xué)意圖：

①對實(shí)驗(yàn)一的遺留問題展開分析。

②體會(huì)實(shí)驗(yàn)的巧妙與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹匾浴?/p>

③引入第三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（3）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)——赫爾希和蔡斯

教師活動(dòng)：

①首先展示T2噬菌體的結(jié)構(gòu)，介紹同位素標(biāo)記法再次的應(yīng)用。

②標(biāo)記噬菌體：培養(yǎng)基—大腸桿菌—噬菌體（標(biāo)記P/S）

③噬菌體侵染細(xì)菌：提出假說；介紹噬菌體的實(shí)驗(yàn)過程（保溫—攪拌—離心）；建構(gòu)模型（播放假設(shè)所設(shè)計(jì)的模型微課）；建構(gòu)模型（有標(biāo)記物的DNA/蛋白質(zhì)在哪）。

④分析現(xiàn)象：展示真實(shí)對照實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的圖片

⑤得出結(jié)論：分析DNA是遺傳物質(zhì)。

學(xué)生活動(dòng)：

①體會(huì)同位素標(biāo)記在這的應(yīng)用優(yōu)勢。

②了解標(biāo)記噬菌體的流程，親代侵染大腸桿菌的過程。

③結(jié)合模型微課的展示，嘗試自主模擬假設(shè)過程。

教學(xué)意圖：

①改變方法，體會(huì)同位素標(biāo)記法的應(yīng)用。

②引導(dǎo)學(xué)生了解噬菌體標(biāo)記和侵染過程，利用模型使抽象知識(shí)有形化。

（4）RNA病毒遺傳物質(zhì)探索

教師：生物體都有DNA嗎？RNA病毒由蛋白質(zhì)和RNA組成，一起分享研究過程，證明了RNA是遺傳物質(zhì)。

學(xué)生：了解DNA病毒的存在。

教學(xué)意圖：思考不同物質(zhì)的遺傳物。

4.課堂小結(jié)

學(xué)生利用今天所學(xué)知識(shí)完成表格。將生物分類，得出DNA是主要的遺傳物質(zhì)的結(jié)論。

四、總結(jié)與課后探究

總結(jié)：

人類對自然本質(zhì)的探索從未停止，還在不斷研究。鼓勵(lì)同學(xué)們對自然科學(xué)探究的熱愛。

課后探究：

1.查閱資料，了解同位素標(biāo)記法其他方面的應(yīng)用；

2.嘗試自制噬菌體、大腸桿菌模型，模擬噬菌體侵染過程。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社.

[2]周東美，曲桂玲.《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》一課中生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[J].黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào).2017（07）.

[3]汪英.“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].教育現(xiàn)代化.2017（50）.

作者簡介

薛姣（1985.02.26—），女，漢族，陜西省榆林市，中教二級，碩士，研究方向：微課在生物教學(xué)的應(yīng)用。