方艷

摘?要：本文闡述了如何在DNA半保留復(fù)制新授課中使用論證式教學(xué)，文章通過(guò)主張、證據(jù)、推理、反駁四個(gè)環(huán)節(jié)以及論證寫(xiě)作階段，提高學(xué)生參與度，展現(xiàn)學(xué)生思維過(guò)程，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何提出、支持、評(píng)價(jià)及修正觀點(diǎn)，以促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞：高中生物;DNA;半保留復(fù)制;論證式教學(xué);核心素養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ????文章編號(hào)：1992-7711（2020）07-039-2

【案例背景】

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出生物學(xué)核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面，高中教育階段的生物學(xué)課程以提高學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為宗旨。有學(xué)者指出科學(xué)探究是學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)科重要概念，凝練生成生命觀念，提升科學(xué)思維水平，認(rèn)同生物學(xué)科在生產(chǎn)生活實(shí)踐中應(yīng)用價(jià)值的重要途徑，在生物課堂教學(xué)中實(shí)施探究性教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要內(nèi)核，劉恩山等學(xué)者指出論證是科學(xué)的語(yǔ)言，是科學(xué)探究的核心，因此，采用論證式探究教學(xué)將有助于學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的形成。筆者以論證式探究教學(xué)的方式實(shí)施了“DNA半保留復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)。

【案例描述】

1.準(zhǔn)備階段：教師提供資料和學(xué)習(xí)單

資料1：沃森和克里克在發(fā)表DNA結(jié)構(gòu)的論文末尾說(shuō)了這樣一句話：It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material（不出我們所料，我們所假設(shè)的特定堿基配對(duì)立即指明了一個(gè)遺傳物質(zhì)可能有的復(fù)制機(jī)制）。隨后不久他們又發(fā)表了第二篇論文，在這篇論文中他們寫(xiě)道，“由于每一條鏈上的堿基序列是同另外一條鏈互補(bǔ)的，因此當(dāng)兩條鏈分開(kāi)時(shí)，每一條鏈都可以作為建造DNA子鏈的模板?！彼麄兊倪@一觀點(diǎn)受到了人們包括他們自己的質(zhì)疑，因?yàn)槿藗儾恢馈半p鏈?zhǔn)窃鯓臃珠_(kāi)的？”。所以科學(xué)家又提出了全保留復(fù)制和分散復(fù)制這兩種新的復(fù)制方式。

資料2、同位素標(biāo)記法是生物科學(xué)中一種常用的技術(shù)，利用15N可以標(biāo)記DNA分子中的含氮堿基，使14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA的密度不同。

資料3：6mol/L的氯化銫溶液密度大約是1.7g/ml，將6mol/L的氯化銫溶液進(jìn)行離心會(huì)形成1.65～1.75g/ml的密度梯度，14N的DNA、15N的DNA、14N15N的DNA在6mol/L的氯化銫溶液中離心后會(huì)進(jìn)入到與自身密度相近溶液的區(qū)域，從而分散開(kāi)來(lái)。

2.實(shí)施階段

（1）學(xué)生根據(jù)資料選擇自己認(rèn)可的主張（DNA分子的復(fù)制方式），并填寫(xiě)在學(xué)習(xí)單上。

（2）學(xué)生根據(jù)自己的主張（DNA分子的復(fù)制方式）思考為支持自己的主張需要搜集哪些證據(jù)并嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并填寫(xiě)在學(xué)習(xí)單上。

（3）說(shuō)出證據(jù)支持自己主張的理由，并填寫(xiě)在學(xué)習(xí)單上。

（4）說(shuō)出其他同學(xué)為支持他們各自主張（另有主張）可能提出的證據(jù)和理由，并針對(duì)這些證據(jù)和理由提出你的反駁。

（5）教師給學(xué)生介紹1953年沃森和克里克提出的DNA分子復(fù)制方式一直到1958年才由美塞爾森和斯塔爾用實(shí)驗(yàn)的方法加以證明，并播放美塞爾森和斯塔爾利用大腸桿菌進(jìn)行“DNA密度梯度離心實(shí)驗(yàn)”的視頻資料。

3.反思階段

根據(jù)美塞爾森和斯塔爾的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，教師學(xué)生合作對(duì)論證活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)、反思。

4.論證寫(xiě)作階段

每個(gè)學(xué)生自主寫(xiě)出DNA分子復(fù)制方式的論證過(guò)程。

【案例反思】

反思本節(jié)課為什么能夠較好地落實(shí)“理解科學(xué)探究過(guò)程，構(gòu)建生物學(xué)科重要概念，凝練生成生命觀念，提升科學(xué)思維水平，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，提高生物學(xué)科核心素養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo)，我認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面的因素：

1.選擇了恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)題材

選擇“DNA半保留復(fù)制方式的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)作為論證式探究教學(xué)的題材是因?yàn)槿藗冊(cè)谘芯緿NA分子復(fù)制方式的科學(xué)史上存在過(guò)多種不同的觀點(diǎn)，由這些同時(shí)存在的競(jìng)爭(zhēng)性觀點(diǎn)到最終達(dá)成共識(shí)的半保留復(fù)制理論，科學(xué)家們正是通過(guò)科學(xué)論證的方式實(shí)現(xiàn)的，以這一節(jié)內(nèi)容作為論證題材可以為學(xué)生參與論證活動(dòng)提供情境的可能，同時(shí)學(xué)生在對(duì)DNA復(fù)制方式進(jìn)行探究、論證的過(guò)程中，可以像科學(xué)家一樣親身經(jīng)歷知識(shí)的建構(gòu)歷程，學(xué)會(huì)科學(xué)探究的方法、科學(xué)的思維方式，養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，形成生命的觀念。

2.為學(xué)生參與論證活動(dòng)提供了合適的支架，降低了論證活動(dòng)的難度，提高了學(xué)生參與論證活動(dòng)的信心和積極性

準(zhǔn)備階段提供三則資料和一份學(xué)習(xí)單，第一則資料為關(guān)于DNA分子復(fù)制方式的三種競(jìng)爭(zhēng)性觀點(diǎn)，為學(xué)生提供論證的情境;第二則資料為同位素標(biāo)記法技術(shù)的介紹，第三則為不同密度物質(zhì)的分離方法介紹。Osborne et al （2004）曾經(jīng)指出學(xué)生在科學(xué)情境中進(jìn)行論證比在社會(huì)科學(xué)性（SSI）情境中進(jìn)行論證更加困難，因?yàn)樵赟SI情境中用來(lái)支持主張的證據(jù)多與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，而科學(xué)情境中用來(lái)支持主張的證據(jù)多為相關(guān)科學(xué)知識(shí)，如果缺乏相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法進(jìn)行論證活動(dòng)，因此本教學(xué)案例中提供的第二、第三則資料為學(xué)生參與論證活動(dòng)提供了相關(guān)知識(shí)的準(zhǔn)備，有利于學(xué)生有效地參與論證活動(dòng)。

雖然已經(jīng)介紹過(guò)論證的結(jié)構(gòu)，但是學(xué)生在參與論證的過(guò)程中仍然會(huì)困難，通過(guò)學(xué)習(xí)單可以協(xié)助學(xué)生更加順利地以完整的論證結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行論證活動(dòng)。

3.為學(xué)生進(jìn)行真正的論證活動(dòng)提供了課堂環(huán)境

改變以往體現(xiàn)教師的知識(shí)權(quán)威的由教師代為論證的偽論證活動(dòng)，教師只為學(xué)生提供相關(guān)的資料和引導(dǎo)論證活動(dòng)的學(xué)習(xí)單，讓學(xué)生親自參與論證活動(dòng)：自己提出主張，提出證據(jù)能夠支持自己主張的理由，同時(shí)還考慮其他同學(xué)可能的另有觀點(diǎn)、證據(jù)和理由，并對(duì)其他同學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行反駁。教師不表明自己的觀點(diǎn)，不對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)做出對(duì)與錯(cuò)的評(píng)價(jià)。

學(xué)生論證的結(jié)果如表1所示：

4.科學(xué)地設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)

為了避免部分習(xí)慣于做聽(tīng)眾，不愿意批判或挑戰(zhàn)他人觀點(diǎn)、表達(dá)自己觀點(diǎn)的學(xué)生能夠積極地參與到論證活動(dòng)中來(lái)，在論證教學(xué)中設(shè)置了論證寫(xiě)作環(huán)節(jié)，這樣可以讓所有的學(xué)生都能有效地參與到論證活動(dòng)中來(lái)。

5.論證教學(xué)過(guò)程中隱含了科學(xué)本質(zhì)觀教育的因素

為解釋DNA分子的復(fù)制現(xiàn)象，沃森和克里克及其他科學(xué)家提出了他們各自的主張，沃森和克里克的表述“不出我們所料，我們所假設(shè)的特定堿基配對(duì)立即指明了一個(gè)遺傳物質(zhì)可能有的復(fù)制機(jī)制”很深刻地說(shuō)出了科學(xué)是解釋自然界現(xiàn)象的一種嘗試，具有想象力和創(chuàng)造性的本質(zhì)，同時(shí)，他們的這一觀點(diǎn)受到了人們包括他們自己的質(zhì)疑，因?yàn)槿藗儾恢馈半p鏈?zhǔn)窃鯓臃珠_(kāi)的？”表明一個(gè)新主張即使是由具有權(quán)威的科學(xué)家提出，它也需要接受大眾的質(zhì)疑，可被新發(fā)現(xiàn)的證據(jù)所推翻、修正或接受，這體現(xiàn)了科學(xué)本質(zhì)觀中推論和理論的關(guān)系。不同的科學(xué)家在對(duì)同樣的現(xiàn)象“DNA復(fù)制”進(jìn)行解釋時(shí)提出了不同的主張，這體現(xiàn)了科學(xué)研究是基于科學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)、具有理論負(fù)載的。美塞爾森和斯塔爾運(yùn)用化學(xué)的方法進(jìn)行生物學(xué)的研究，體現(xiàn)了科學(xué)研究方法的多元性、學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)還體現(xiàn)了科學(xué)知識(shí)依賴(lài)于觀察、實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

（作者單位：鹽城市明達(dá)高級(jí)中學(xué)，江蘇 鹽城224002）