运用“引导探究”教学模式提升探究实验设计能力

肖　琦

“DNA是主要的遗传物质”一节的教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知识的传授过程优化成科学的探究过程，让学生在探究中学习科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。本节课采用“引导探究”教学模式，融合讨论法、比较法、归纳法等多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生模拟科学发现过程，进行分析、讨论、归纳、总结和拓展升华。“引导探究”教学模式流程：设疑导入→引导探索→

归纳总结→拓展升华→练习应用。

设疑导入

设疑：生物体内的遗传物质是什么呢？20世纪中叶，科学家发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成，这两类物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？这个问题曾引起生物学界激烈的争论。

引导探索

肺炎双球菌的转化实验教师用多媒体展示肺炎双球菌转化实验（4组）。要求学生分组讨论、观察并用语言描述实验过程，回答提出的问题最后得出结论。1）实验先进行第一、二组的目的是什么？可否直接进行第四组？2）对比分析第一、二组说明什么？第二、三组说明什么？第三、四组又说明什么？3）该实验能否证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？4）艾弗里实验最关键的设计思路是什么？

教师引导学生共同得出结论。1）第一、二组起对照作用，证明R型细菌和S型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接进行第四组。2）第一、二组说明R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性；第二、三组说明死亡的S型细菌不具有致死性；第三、四组说明R型活细菌与S型死细菌混合培养后产生S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。该实验不能证明DNA是遗传物质。其结论是S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。3）艾弗里最关键的设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用，通过对比性实验，艾弗里和同事们得出这样的结论：DNA才是遗传物质，蛋白质不是。但是这一结论引起人们的注意，因为艾弗里的实验中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质。于是科学家们设想最好将DNA与蛋白质区分开，分别去感染细菌，直接、单独地观察它们的作用。

噬菌体侵染细菌的实验课件展示赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌的实验。提出问题供学生讨论，教师深入小组成员中参与讨论。1）该实验用了什么方法？在什么探究中还用过此方法？2）用35S、32P标记物质的理论基础是什么？能否用14C和18O进行标记？3）如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？表明了什么？4）噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？5）此实验的指导思想是什么？6）此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性？实验的结论是什么？

教师引导学生共同得出结论：用同位素标记法。用35S、32P标记，是因为DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S。而DNA和蛋白质中均含有C和O两种元素。用带35S的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。用带35P的T2噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入细菌体内。

由实验过程分析可知：噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。DNA是自我复制形成的，蛋白质是在DNA指导下合成的。证明DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。

归纳总结

科学家进行科学探究的一般过程如图1所示。

拓展升华

教师提供给学生烟草花叶病病毒相关知识，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质（参照前面的实验）。1）课题：探究烟草花叶病毒的遗传物质是什么？2）提出问题：烟草花叶病毒不含DNA，只有RNA和蛋白质，其遗传物质究竟是什么？3）作出假设：可以假设RNA是遗传物质，也可以假设蛋白质是遗传物质。4）设计实验。思路：将烟草花叶病毒的RNA和蛋白质区分开，直接地、单独地去观察它们各自的作用，从而判断谁才是遗传物质。5）预测结果（现象）：①仅RNA能使烟草产生原样病斑；②仅蛋白质能使烟草产生原样病斑；③RNA和蛋白质都能使烟草产生原样病斑。6）得出结论：若出现①结果则仅RNA是遗传物质；若出现②结果则仅蛋白质是遗传物质；若出现③结果则RNA和蛋白质都是遗传物质。

（作者单位：兰州市第十四中学）