核心素養理念下生物科學史的教學探索

摘 要：新課程理念倡導學生在科學探究中獲得科學解決問題的思路和方法。本文以人教版高中生物學必修二《遺傳與進化》第三章第1節的《DNA是主要的遺傳物質》為例，進行核心素養理念下的教學設計，并結合現代教育技術微課，將其應用于課堂教學，幫助學生建構物理模型，優化課堂結構，能有效利用遺傳學經典的研究方法 “假說演繹法”，妙用科學史實例，把知識的傳授過程優化成一個科學的探究過程，讓學生在探究中學習科學研究的方法，從而滲透科學方法教育，提升學生的核心素養。

關鍵詞：核心素養 高中生物學 微課 教學設計 科學探究

一、教學目標

1.課標要求：《課程標準》的要求是：“總結人類對遺傳物質的探索過程”。

2.學情分析：本節是在學習了遺傳的細胞基礎、遺傳規律等知識的基礎上，認識遺傳物質的本質，為后面學習DNA的復制，基因的表達打下基礎。本節內容涉及生物學的經典實驗，不僅向學生展示了生物學史上的重大事件，更重要的是其中的科學思維和方法對學生的科學素養的提高的重要的作用。[1]

3.學習重難點

學習重點：①肺炎雙球菌轉化實驗的原理和過程；②噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。

學習難點：噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程。[2]

二、設計思路

1.設計理念

新課程理念倡導幫助學生獲得基本生物學知識的同時，更要讓學生領悟科學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法。本節課主要采用“假說演繹法”和微課背景下的的“模型構建法”，創設情境，以“科學發現中科學思維”的設計理念，切實落實主體性教學，提高學生的探究能力，訓練學生科學的思維方法。

2.學情分析

高一年級的學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的求知欲，也為本節課激發學生們的科學思維精神，沿著科學家的研究情景，能嘗試自己設計實驗思路，解決實驗中存在的問題，奠定了良好的基礎。[3]

3.核心素養

生命觀念：體會每個個體遺傳物質的特異性，在產生后代中遺傳物質的穩定性。

理性思維：本節課嘗試引導學生應用“假說—演繹法”探究DNA是主要遺傳物質的研究過程，運用對比、歸納、批判性思維等方法探討生命現象及規律。

科學探究：能夠針對需要解決的問題，提出實驗思路、描述實現現象和預測實驗結果，并學會應用模型建構的方法將抽象難點形象化。

社會責任：認同人類對遺傳物質的認識是不斷深化、不斷完善的過程；認同科學與技術的關系。

三、教學過程

1.創設情景，導入新課

多媒體展示物品和個人的二維碼，請同學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，有沒有類似商品二維碼這樣隱含著生命信息的“條碼”呢？如何通過實驗證明呢？

學生聯想回答，身體里有多樣性、有特異性的有蛋白質、DNA等物質。

目的在于聯系生活實際，創設問題情景，以此來激發學生強烈的求知欲。

2.課程內容

（1）肺炎雙球菌體內轉化實驗——格里菲思

教師活動：

①首先介紹S型菌和R型菌的區別。

②引導學生閱讀課本，分析格里菲思用這兩種菌進行的小鼠實驗，并小組討論完成實驗對比分析，并得出結論。

③對比1、2、3、4組。

④得出結論：S菌體內的某種轉化因子，將R菌轉化為S菌。

學生活動：

①了解兩種肺炎雙球菌的不同特性。

②通過對比逐步認識到S型菌的某物質使R菌發生了轉化作用。

教學意圖：

①介紹實驗菌的特性，為實驗現象做鋪墊。

②通過對比引導學生逐步分析，并嘗試得出結論，符合學生的認知規律。

（2）肺炎雙球菌體外轉化實驗——艾弗里

教師活動：

①假如你是科學家，怎樣設計實驗來研究哪種？

②請學生設計實驗思路、預測實驗現象并預測實驗結論。

③展示艾弗里的實驗方案，并強調加入DNA酶的一組，不過寫出該實驗最大的問題在于DNA的純度未達到100%。

④如何能將DNA和蛋白質徹底分離呢？

學生活動：

①小組討論。②加入的DNA酶使結果更確定，不過也存在問題。③嘗試自己思考。

教學意圖：

①對實驗一的遺留問題展開分析。

②體會實驗的巧妙與嚴謹的重要性。

③引入第三個實驗。

（3）噬菌體侵染細菌實驗——赫爾希和蔡斯

教師活動：

①首先展示T2噬菌體的結構，介紹同位素標記法再次的應用。

②標記噬菌體：培養基—大腸桿菌—噬菌體（標記P/S）

③噬菌體侵染細菌：提出假說；介紹噬菌體的實驗過程（保溫—攪拌—離心）；建構模型（播放假設所設計的模型微課）；建構模型（有標記物的DNA/蛋白質在哪）。

④分析現象：展示真實對照實驗出現的圖片

⑤得出結論：分析DNA是遺傳物質。

學生活動：

①體會同位素標記在這的應用優勢。

②了解標記噬菌體的流程，親代侵染大腸桿菌的過程。

③結合模型微課的展示，嘗試自主模擬假設過程。

教學意圖：

①改變方法，體會同位素標記法的應用。

②引導學生了解噬菌體標記和侵染過程，利用模型使抽象知識有形化。

（4）RNA病毒遺傳物質探索

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

學生：了解DNA病毒的存在。

教學意圖：思考不同物質的遺傳物。

4.課堂小結

學生利用今天所學知識完成表格。將生物分類，得出DNA是主要的遺傳物質的結論。

四、總結與課后探究

總結：

人類對自然本質的探索從未停止，還在不斷研究。鼓勵同學們對自然科學探究的熱愛。

課后探究：

1.查閱資料，了解同位素標記法其他方面的應用；

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

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（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》一課中生物學核心素養的培養[J].黑龍江教育學院學報.2017（07）.

[3]汪英.“DNA是主要的遺傳物質”一節的教學設計[J].教育現代化.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：微課在生物教學的應用。