张飞(重庆市渝中区教师进修学院重庆400015)
摘要在“DNA是主要的遗传物质”一节中采用论证式教学策略,让学生经历类似科学家那样的评价资料、提出主张和为主张进 行辩驳等论证过程,从而使学生学会如何提出问题、支持、评价和修正观点,并运用证据支持自己观点,促进学生科学思维的发展,充分达成生物学课程的教育目标。
关键词遗传物质论证式教学策略科学思维
1科学思维与论证式教学策略
论证式教学实质上是将科学领域论证工作方式引
入课堂,使学生经历类似科学家的论证过程,以促进学
生理解科学概念和科学本质,并发展学生科学思维的
教学模式。本文主要参考自Toulmin的论证模式(图
略),该模式包含5个环节:从“资料1”分析得出“主
张1”;提供“论据1”解释支持主张1;提供“论据2”经
“质疑和辩驳”后,修正或认可主张1*1+。
“DNA是主要的遗传物质”这一重要概念的得出,正是经历了“特定阶段得出科学结论,后又受到质疑,再次论证修改结论的循环论证过程”,与Toulmin论证模式非常契合。因此,本文围绕以下“主张”采用论证式教学策略展开教学:蛋白质是遗传物质#DNA可能 为遗传物质#DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
#DNA是主要遗传物质。
2教学过程
2.1导入新课,提出质疑具体如下:
资料1:1926年,摩尔根在《基因论》中提出遗传物质“基因”位于染色体上。虽然当时人们已知染色体是由DNA和蛋白质组成,但人们普遍认为蛋白质是遗传物质。资料1提出主张,教师引导学生寻找支持该主张的论据。(论据:蛋白质是多种多样的大分子物质,可由不同的氨基酸组成,各种不同的氨基酸就是遗传信息的贮存单位。)
资料2:1929年,美国华裔化学家列文在生物体中发现了DNA,并推测DNA是由内部顺序固定的4种脱氧核苷酸缩合成的“四核苷酸”构成的生物大分子*2+。通过资料2提供的新论据,学生用类比推理的科学思维归纳总结遗传物质的共性。同时,对“蛋白质是遗传物质”的主张提出质疑,进行辩驳,提出新的主张“DNA也可能为遗传物质”,该部分论证式教学流程归纳为图1。
过渡:通过确凿证据向遗传物质是蛋白质的观点发起挑战的人是美国科学家艾弗里。而艾弗里的实验又是在格里菲斯的实验基础上进行的。
2.2DNA是主要遗传物质的探索具体探索过程如下:2.2.1肺炎双球菌转化实验论证式教学过程如下:
论据:自然界中,有两种类型的肺炎双球菌,一种
图1DNA是否是遗传物质论证式教学流程
为无荚膜的R型细菌,菌落小而粗糙;另一种为有荚膜的S型细菌,菌落大而光滑。1928年,格里菲斯发现了一个很奇怪的肺炎双球菌转化现象,通过PPT展示高中生物学教材(必修2)中图3-2。
科学分析:图3-2所展示的实验是否为对照实验?(是。)你能从中分析得出的结论是什么?(根据一、二对照可以得出S型细菌有毒性,R型细菌无毒性;一、三分组分析可以得出,加热杀死的S型细菌中有一种特殊的物质,能使R型细菌转化为活的S型细菌,且转化后可以遗传。)
设计意图:使学生能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括,用科学的思维方式认识事物。
提出主张:加热杀死的S型细菌中有一种“转化因子”,能促使R型细菌转化为S型细菌,而且转化后可以遗传。
学生提出质疑:“转化因子”的化学本质是什么?
论据:随着分离提纯技术的发展,1944年,美国细菌学家艾弗里和同事对S型细菌中DNA、蛋白质、多糖和脂质等物质进行提纯和鉴定。然后,进行肺炎双球菌体外转化实验,结果发现只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌。且DNA纯度越高,转化效率就越高。如果用DNA酶分解从S型细菌中提取的DNA,就不能使R型细菌发生转化。
结论:DNA是肺炎双球菌转化因子。
科学分析:该实验的设计思路是什么?(把DNA 与其他物质分开,单独研究各自遗传功能。)为什么上述实验中还要设置用DNA酶处理DNA?(验证某种物质的功能思路是:有因有果即加入该物质产生效果;无因无果即不加该物质没有产生效果,才能说明该物
质的功能。需要“一加”和“一减”验证,建立验证物质
功能的模型。)如何使支持“ DNA 是遗传物质”的实验 更加严谨?学生进行了实验的设计(图2)。
S 型细菌提取物
加蛋白酶加RNA 酶除去夹膜加DNA 酶除去脂质
分别与R 型细菌混合培养
1 ;
r ~~t r
S 型
S 型
S 型 R 型
S 型
图2学生增加DNA 是遗传物质的实验
设计意图:使学生能够基于生物学事实和证据运
用批判性思维、创造性思维,通过建模来探讨生命现象。
提出主张:“转化因子”的化学本质是DNA , DNA 是遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
学生提出质疑:“转化因子”可能不是DNA ,而是 由吸附在DNA 上或与DNA 密切结合在一起微量的其
他物质所造成的,检测不出来。
2.2.2 噬菌体侵染细菌实验 论证式教学过程如下:
论据:1953年,赫尔希和蔡斯用32P 或35S 标记的
T 2噬菌体分别感染未被同位素标记的大肠杆菌后,经 过短时间的温育再用搅拌器搅拌(使吸附在细菌上的
噬菌体与细菌分离)、离心(让上清液中析出重量较轻
的T 2噬菌体颗粒,沉淀物中留下被感染的大肠杆菌)。 离心后,检查上清液和沉淀物中的放射性物质发现:
用35S 标记的一组感染实验,放射性同位素主要分布在
上清液中,用32P 标记的一组实验,放射性的同位素主 要分布在试管的沉淀物中*2+。
科学分析:选用噬菌体作为实验材料的优点是什
么?(T 2噬菌体只有蛋白质外壳和内部的DNA 组成,
方便研究DNA 和蛋白质的功能。同时,噬菌体的增殖 速度较快,容易研究亲代和子代之间的关系。)该实验 的设计思路是什么?(S 是蛋白质的特有元素,DNA 分 子中含有P 而蛋白质中几乎不含有,用放射性同位
素32P 和35S 分别标记DNA 和蛋白质,单独去观察它们 的作用。)为什么不用放射性同位素32p 和35s 同时标记 噬菌体的DNA 和蛋白质?(因为放射性强度的检测是
通过盖勒计数器检测,它可以检测和测量射线的强度, 不能检测是哪种元素发出的射线,要追踪不同元素的
路径,必须分别标记。)实验误差是什么?试分析其原 因?(误差是离心后放射性同位素的分布情况,原因可
能是温育时间、搅拌和离心等因素造成的。)
设计意图:使学生能够基于生物学事实和证据运
用归纳与概括、创造性思维、演绎与推理和批判性思
维,探讨、阐述生命现象。
提出主张:噬菌体在细菌内的增殖是在噬菌体 DNA 的作用下完成的。
学生提出质疑:DNA 是遗传物质吗?如何才能充
分证明 DNA 是遗传物质?
论据:用35s 标记的一组感染实验,子代噬菌体几 乎都不含35S ;用32P 标记的一组感染实验,约有30%
的32P 出现在子代噬菌体中。
科学分析:在噬菌体中,亲代和子代间具有连续 性的物质是DNA ,子代噬菌体的各种性状是通过亲代 DNA 传给后代的。
提出主张:DNA 是遗传物质。
设计意图:学生尊重事实和证据,有严谨的求知 态度,并运用批判性思维解决问题。
学生提出质疑:所有生物的遗传物质都是DNA 吗?
2. 2. 3烟草花叶病毒感染烟草实验 论证式教学过
程如下:
论据:烟草花叶病毒(TMV )是由RNA 和蛋白质 组成,科学家分别用TMV 的RNA 和蛋白质去感染烟
草,发现RNA 感染可使烟草出现病斑,而蛋白质感染
不能使烟草叶片出现病斑。
科学分析:用艾弗里的实验设计思路,证明RNA 是遗传物质。
设计意图:使学生能运用演绎推理、创造性思维 等思维方法,认识新事物、解决新问题。
提出主张:RNA 是某些生物的遗传物质。
主张修正为:对于大多数生物来说,遗传物质是
DNA ,而在只含有RNA 和蛋白质的病毒中,RNA 是遗
传物质。因此,DNA 是主要遗传物质,该部分的论证 式教学流程归纳为图3。
图3 DNA
是主要遗传物质论证式教学流程
龚永涛%严红伟2来克英%
(1河南省南阳市实验中学南阳473000;2河南省南阳理工学院生化学院南阳473004)
摘要“三导三疑”是翻转课堂教学的一种应用形式,其课堂结构包括课前设计、导学现疑、导练解疑、导思质疑四个教学环节。学生的学习过程以"疑”为主线,步步深入,教师的"导”助力学生"现疑一解疑一质疑”,能够较好地突破教学重难点,达成学习目标,培养核心素养。本文以“人类对细菌和真菌的利用”为例,介绍了“三导三疑”教学形式的具体应用。
关键词“三导三疑”翻转课堂生物学教学核心素养
“三导三疑”教学方式是笔者所在学校近年来在实施翻转课堂教学实践中逐渐形成的,能够充分发挥翻转课堂教学优势,其课堂流程包括课前设计、导学现疑、导练解疑、导思质疑四个教学环节,其中课前设计为教师课前准备环节,导学现疑为学生课下自主学习环节,导练解疑、导思质疑为课堂教学环节。“现疑一解疑一质疑”,学习过程以“疑”为主线,步步深入。学生作为课堂的主体,借助微课、各种助学App等教学资源,开展自主学习,充分发挥个性化学习优势;“导学一导练一导思”,教师的角色定位为“导”。基于翻转课堂中学习信息反馈的即时性和同步性,该模式利于教师对教情和学情的把握,从而对学生的学习过程进行宏观设计和及时,提高学习效率。下面结合“人类对细菌和真菌的利用”(第一课时)进行分析。
“人类对细菌和真菌的利用”选自人教版生物学八年级上册第4章第5节,本节课主要从食品制作、食品保存、药品生产和环境保护等方面说明人类对细菌和真菌的利用,其中利用细菌和真菌制作发酵食品以及保存食品等内容与日常生活联系尤为密切,第一课时将完成这两部分的学习。本节的实践活动耗时较长,不便在课堂展开,因此立足翻转课堂,运用“三导三疑”教学方式,设计课前任务单,引导学生课前进行自主学习,初步完成探究实验、进行食品制作等实践活动。针对学生自学过程中产生的“疑”,教师归纳整合»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»(基金项目:重庆市教委课题“普通高中生物选修1实验教学的有效开设研究”,No.2017CQJWGZ3008;重庆市渝中区教委专项课题“高中生物必修模块实验的探究式教学研究”,No.2017-028)
主要参考文献
*1+National Research Council.A framework for K—12science education:practices,crosscutting concepts,and core ideas
*M].Washington/:The National Academics Presc,2012:22. *2:王颖.遗传物质的发现过程及其启示* J].生物学教学,2018,43(3):72-75.0后及时调整完善课上教学环节,以便更好地“导”,完成学习目标。《全日制义务教育生物学课程标准(2011年版)》强调“生物学知识服务于生活”,本节课以此为出发点设计了自制发酵实验装置、自探发酵现象、自制发酵食品、自编自导自演“食品保存”话剧等活动,促进学生在“做中学”,激发学生主动地发现、探究、解决问题,旨在培养学生科学探究能力和科学思维方法。
1课前设计,制订自主学习任务单
教师在确定学习目标、教学重难点、学习资源和学习任务的基础上,制订自主学习任务单,并将本节课的微课学习资源“细菌、真菌有什么用”“米酒的制作”“酸奶的制作”(⑥电子资源)及其他资源(网页链接、网址)一起在课前推送给学生,指导学生课前学习。
自主学习任务单所包含的基本任务(所有学生需完成)有:
(1)自学教材P84-86内容,然后观看微课“细菌、真菌有什么用”,初步了解人类对细菌和真菌的利用。
(2)上网搜集并查阅食品保存的方法,了解微生物与食品保存的关系'
(3)完成自主学习任务单中的相关诊断题目,拍照上传班级学习空间。
提高任务(学生兴趣小组)有:
(1)小组合作制作发酵实验装置并观察实验现象,尝试思考发酵的原理。
(2)观看微课“米酒的制作”“酸奶的制作”,尝试制作发酵食品,并录制视频,上传班级空间,在线交流评价。
2导学现疑,暴露自学中产生的疑问
导学现疑是学生课前自学环节,通过完成课前学习任务来暴露学习中存在的问题,让最为珍贵的知识疑问展现出来,并在线向教师提出,以期通过课堂予以解决。
教师活动:教师在线对自主学习任务单的完成情下载本文