基于學(xué)科核心素養(yǎng)的探究式概念教學(xué)

鐘弦

摘要：本文以“DNA通過半保留方式復(fù)制”為例，運(yùn)用“假說—演繹”法探究DNA復(fù)制的方式，進(jìn)行高中生物概念教學(xué)。學(xué)生在親歷探究過程中，不僅理解了概念，還培養(yǎng)了科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，提升了生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)探究概念

一、選題背景

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出了“以核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過程重實踐，學(xué)業(yè)評價促發(fā)展”的基本理念。2019年安徽合肥正式使用了人教版的新教材，筆者發(fā)現(xiàn)生物學(xué)科新教材最突出的特點(diǎn)就是落實了生物課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的學(xué)科核心素養(yǎng)。那么我們作為一線教師在教學(xué)中應(yīng)該如何落實核心素養(yǎng)呢？趙占良先生曾經(jīng)說過：“只有在真實的情境中開展學(xué)生活動，探究問題，學(xué)生的價值觀、必備品格、關(guān)鍵能力才能真正得到培養(yǎng)?！惫使P者認(rèn)為，在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生探究是新課程標(biāo)準(zhǔn)實施與課程改革的內(nèi)在訴求。作為生物教師，應(yīng)充分利用教材開展學(xué)生探究活動，使生物課堂更富有特色與魅力。

探究式教學(xué)是指在學(xué)習(xí)一些概念和原理時，讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、思考、討論等途徑去探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握概念和原理的一種教學(xué)方法。在生物的教學(xué)中往往會有許多概念，除了以術(shù)語、名詞形式呈現(xiàn)外，在新課標(biāo)中我們會發(fā)現(xiàn)列出的“大概念”“重要概念”“次位概念”都是以陳述句形式呈現(xiàn)。教師在幫助學(xué)生構(gòu)建概念的過程中，如果僅僅注重知識教學(xué)，雖會節(jié)省課堂時間，但這樣做其實忽略了學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，也不利于學(xué)生對概念的深刻理解。那么如何以新教材為載體幫助學(xué)生理解科學(xué)概念，同時落實學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)呢？下面以“DNA通過半保留方式復(fù)制”為例說明如何通過探究活動實現(xiàn)對概念的構(gòu)建，并培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、分析新教材，厘清設(shè)計思路

“DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)”是人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》第三章第三節(jié)的內(nèi)容。其在舊版教材中是選學(xué)內(nèi)容，但在新教材中是必學(xué)內(nèi)容，并且“DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行”這一概念以黑體字形式呈現(xiàn)。這一變動說明新教材要求學(xué)生不僅需要重點(diǎn)掌握這一概念，而且需要注重科學(xué)思維、科學(xué)探究能力等核心素養(yǎng)的發(fā)展。如果教師直接將概念告知學(xué)生，會給學(xué)生帶來困惑，也不利于發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，故筆者采用探究式教學(xué)模式達(dá)到構(gòu)建科學(xué)概念的目的。通過構(gòu)建模型、小組合作探究的方式，學(xué)生嘗試提出DNA復(fù)制方式的假說，并設(shè)計實驗、演繹推理、實驗檢驗，再得出結(jié)論。學(xué)生在“假說—演繹”這一探究過程中，深度思考，學(xué)會運(yùn)用巧妙的實驗方法解決問題，在得出實驗結(jié)論的同時形成了“DNA通過半保留方式復(fù)制”這一科學(xué)概念，提升了科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，有效突破了本節(jié)課概念教學(xué)的難點(diǎn)。

三、探究引領(lǐng)概念教學(xué)

（一）溫故知新，引入概念

教師首先展示DNA分子結(jié)構(gòu)模式圖，并提出問題：“（1）根據(jù)DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，請分析DNA為什么可以作遺傳物質(zhì)？（2）遺傳物質(zhì)如何才能在代代相傳的過程中保證穩(wěn)定遺傳呢？”從而引出DNA復(fù)制。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生回顧遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備的特點(diǎn)以及DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)與功能觀出發(fā)去理解DNA為什么適合作遺傳物質(zhì);通過思考DNA如何才能穩(wěn)定遺傳給后代，引出新課。

（二）構(gòu)建模型，提出DNA復(fù)制方式的假設(shè)

教師把紅、藍(lán)兩色的磁力條分發(fā)給每個學(xué)習(xí)小組，教師指出所發(fā)的磁力條代表DNA鏈，紅色代表親代DNA的母鏈、藍(lán)色代表子鏈。請學(xué)生利用磁力條展示出親代DNA復(fù)制的結(jié)果并分析親子代DNA的鏈組成情況。各個小組在構(gòu)建模型過程中將發(fā)現(xiàn)不同的復(fù)制方式會產(chǎn)生不同鏈組成的子代DNA，從而產(chǎn)生疑惑，探究課題。

設(shè)計意圖：通過小組合作利用磁力條構(gòu)建模型，激發(fā)探究興趣，由學(xué)生自己提出探究課題——探究DNA的復(fù)制方式。

（三）設(shè)計實驗，探究DNA復(fù)制的方式

1.提出問題

科學(xué)研究需要大膽的想象，但得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)之上。教師設(shè)問：“如何設(shè)計實驗來探究DNA復(fù)制的方式？實驗的基本思路是什么？”之后教師需要提出具體的問題引導(dǎo)學(xué)生思考：（1）半保留復(fù)制和全保留復(fù)制的主要區(qū)別在哪兒？（2）怎么分辨DNA分子的母鏈和子鏈？（3）用穩(wěn)定性同位素標(biāo)記后的DNA分子如何才能區(qū)分開？

2.提出假說

在教師的問題驅(qū)動下，學(xué)生找到本實驗所要用的科學(xué)方法。在此基礎(chǔ)上，師生共同分析并理解科學(xué)家梅塞爾森和斯塔爾的實驗過程，之后由學(xué)生根據(jù)自己的假說推理實驗結(jié)果。根據(jù)假說一“DNA是半保留復(fù)制”，請學(xué)生演繹推理出子代DNA分子的鏈組成及離心結(jié)果，完成課本54頁示意圖或者完成學(xué)案。在學(xué)案中要求學(xué)生畫出每一代DNA的鏈組成，實線表示含15N的DNA鏈，虛線表示含14N的DNA鏈;并畫出每代DNA離心后在離心管中的位置?；诩僬f二“DNA是全保留復(fù)制”，請學(xué)生演繹推理出子代DNA分子的鏈組成及離心結(jié)果，完成學(xué)案。

3.實驗檢驗，驗證假說

教師展示科學(xué)家用紫外線照射離心管投影到一個平面上所得到的實驗現(xiàn)象（見圖1），由于DNA可吸收紫外光，投影的平面上可顯示出離心管內(nèi)DNA帶的位置。

4.分析結(jié)果，得出結(jié)論

學(xué)生觀察并分析，發(fā)現(xiàn)真實結(jié)果與假說一的推理結(jié)果一致，最終得出結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的。

設(shè)計意圖：梅塞爾森和斯塔爾設(shè)計的實驗蘊(yùn)含著科學(xué)的實驗方法和設(shè)計思路，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師通過問題驅(qū)動充分調(diào)動學(xué)生的思維，啟發(fā)學(xué)生用穩(wěn)定性同位素標(biāo)記法和密度梯度離心的方法來區(qū)分不同鏈組成的DNA。在探究過程中，學(xué)生不僅找到了合適的實驗方法，還自己設(shè)計實驗、演繹推理，最終分析結(jié)果得出結(jié)論，也掌握了本節(jié)課的科學(xué)概念。

四、結(jié)語

新教材是落實核心素養(yǎng)的載體，學(xué)生的探究活動是落實新課標(biāo)中學(xué)科素養(yǎng)的渠道。探究式概念教學(xué)在課堂上充分發(fā)揮了以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的作用，落實課標(biāo)理念，滲透學(xué)科素養(yǎng)。由于生物必修模塊的教學(xué)內(nèi)容較多，課時有限，故在平時教學(xué)中教師常常會舍棄探究活動，只注重知識的教學(xué)。但筆者認(rèn)為，探究活動是可以與知識的學(xué)習(xí)、科學(xué)思維的訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合起來的。以本節(jié)課“探究DNA的復(fù)制方式”為例，學(xué)生經(jīng)過探究活動得出結(jié)論“DNA的復(fù)制是以半保留的方式進(jìn)行的”，這正是他們需要掌握的科學(xué)概念，學(xué)生通過親身探究獲得成就感。筆者認(rèn)為通過探究活動進(jìn)行概念教學(xué)，可以加深學(xué)生對概念的深度理解，同時落實了新課標(biāo)提出的學(xué)科核心素養(yǎng)，值得教師們在今后的教學(xué)實踐中深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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）＼[M＼].北京：人民教育出版社，2018.

責(zé)任編輯：唐丹丹749DCE71-6172-4D11-81F1-586C28A1D95A