高中生物教學中學生科學探究能力培養的策略

韓明月

摘要：在高中生物教學中，教師應結合具體的教學內容，創設探究性學習情境，組織學生進行主動地探究學習，培養學生的科學探究能力和實踐動手能力。本文以高中生物《DNA的分子結構》一課為例，闡述了教師在構建DNA分子的結構模型的過程中，引導學生進行科學探究的具體策略。

關鍵詞：模型構建;科學探究;生物教學

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A ????文章編號：1992-7711（2019）17-052-1

高中生物教學的內容涉及微觀的細胞和分子結構，學生無法直觀地觀察到微觀的結構，而物理模型則可以呈現出很強的直觀形象信息，目前已經被廣泛應用到高中生物教學中。鑒于此，教師在教學中，應該引導學生像科學家一樣，邊思考邊動手構建DNA分子的結構模型，促進學生科學探究能力的提升，讓學生體驗到探究過程所帶來的成就感。

一、教學過程

按照DNA的雙螺旋結構的構建層次，將科學史資料嵌入到教學環節中，形成從“脫氧核苷酸——1條脫氧核苷酸鏈——DNA的平面結構——DNA雙螺旋結構”的物理模型構建思路，引導學生構建DNA的雙螺旋結構，讓學生積極參與到探究過程，邊思考動手，體驗到探究的快樂。

教學片段1：脫氧核苷酸的構建

回顧必修1所學DNA分子的元素組成和基本單位，利用學校實驗室的模型材料，構建4種脫氧核苷酸。PPT展示脫氧核苷酸模型圖，學生修正。

回顧必修1所學DNA分子的化學組成。DNA的化學組成元素？DNA的基本單位是什么？多媒體展示脫氧核苷酸的結構簡式，學生觀察脫氧核苷酸的結構簡式，分析其組成特點。師生共同總結：脫氧核苷酸中，脫氧核糖位于中心，一端連接磷酸，另一端連接含氮堿基。

利用學校實驗室的模型材料，構建4種脫氧核苷酸。脫氧核苷酸中，磷酸和脫氧核糖是固定的，堿基有哪幾種？（腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤）請同學觀察手邊的實驗材料，白色的球代表磷酸，黑色的柱狀體代表磷酸，四種彩色的圓柱代表四種堿基。利用手中材料，請你嘗試構建出1個脫氧核苷酸的結構模型？學生構建出一個脫氧核苷酸的模型，展示，師生討論，并進行修正。請每位同學構建出四種脫氧核苷酸的模型，每種兩個，共8個脫氧核苷酸。

教學片段2：一條脫氧核苷酸鏈的構建

師：科學家們進一步發現DNA就是以4種脫氧核苷酸為單位連接而成的長鏈。脫氧核苷酸間如何連接呢？請同學把自己構建的脫氧核苷酸連在一起，形成一條脫氧核苷酸鏈。學生構建脫氧核苷酸鏈（學生構建時出現各種各樣的錯誤）展示資料1：20世紀30年代，科學家發現DNA中每個脫氧核苷酸的脫氧核糖與另外一個脫氧核苷酸的磷酸連接在一起，形成糖——磷酸骨架。

學生根據資料信息，對自己構建的脫氧核苷酸鏈進行修正，展示。師生共同總結：DNA就是由4種脫氧核苷酸為連接而成的長鏈結構，兩個脫氧核苷酸在磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，將脫氧核苷酸連接起來形成長鏈。學生對自己構建的脫氧核苷酸鏈進行修正。

教學片段3：脫氧核苷酸雙鏈的構建（DNA分子的平面結構）

提問：DNA分子有幾條脫氧核苷酸連構成呢？DNA是一種什么樣的結構呢？利用手中所構建的脫氧核苷酸單鏈，如何構建出DNA的雙鏈結構？

資料2：1953年2月，沃森從威爾金斯那里知道DNA分子有兩條鏈構成，糖——磷酸骨架位于分子外側。

學生構建DNA的雙鏈模型，有不少同學發現自己構建的兩條鏈之間無法連接。

展示資料3：科學家查哥夫研究得出，腺嘌呤的量總是等于胸腺嘧啶的量，鳥嘌呤的量總是等于胞嘧啶的量的關系。

引導：資料為模型的構建可以提供哪些幫助？DNA雙鏈的構建有哪些關鍵環節？學生討論并總結：DNA的兩條鏈的堿基之間相互連接，腺嘌呤和胸腺嘧啶相連，胞嘧啶和鳥嘌呤相連，構成雙鏈結構。學生對所構建的的DNA雙鏈結構進行修訂，教師指導，學生代表展示。

教學片段4：DNA分子雙螺旋結構的構建

展示資料4：1953年4月25日，克里克和沃森在《自然》雜志上發表了DNA的雙螺旋結構，他們因發現DNA的雙螺旋結構而獲得了1962年的諾貝爾生理學獎。DNA的雙螺旋結構如何形成？DNA的雙螺旋結構有什么特點？

教師演示DNA的雙螺旋結構形成過程的動畫，學生嘗試在構建好的DNA分子的平面結構基礎上進一步構建出DNA的雙螺旋結構。學生代表展示，教師進行糾正。師生共同總結DNA雙螺旋結構的特點。

二、教學反思

科學探究是指學生針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、設計實驗、進行實驗，以及對實驗結果進行討論與交流的能力。開展探究性學習是培養學生科學探究能力的重要途徑。

在教學過程中，教師應把更多的自主權留給學生，讓學生自主參與到探究過程的每一個環節，讓學生體驗到探究的快樂。此外，教師還應對出現的動態生成性問題進行及時引導，從而使整個課堂氣氛活躍而又在可控范圍之內。

[參考文獻]

[1]中華人民共和國教育部制訂.普通高中生物課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]汪忠.普通高中課程標準實驗教科書：生物：必修2 遺傳與進化[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2013.