例谈“探究式教学”对高中生物学科核心素养“科学探究”的体现

余博雅

【摘要】  本文以新的高中生物学课程标准为依据，以《DNA是主要的遗传物质》一节为例，阐释如何应用“探究式教学”体现高中生物学科核心素养“科学探究”。

【关键词】  探究式教学 生物学科核心素养 科学探究

【中图分类号】  G633.91                 【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2019）02-162-01

《普通高中生物学课程标准》（2017年版）于2018年1月正式颁布（以下简称“新课标”）。新课标中提出了生物学科核心素养，其中之一为“科学探究”，指：要求培养学生能够发现现实世界的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。“探究式教学”模式依据皮亚杰和布鲁纳的建构主义理论，以问题解决为中心，有利于培养学生的探究和思维能力。“探究式教学”的基本程序可简单概括为情境设置——发现问题——提供基础——探究分析——得出结论，即首先创设一定的问题情境，提出问题，给予一定的背景基础知识，然后组织学生对问题进行猜想和做假设性的解释，再设计探究方案进行分析、验证，最后总结规律。由此可见，“探究式教学”模式可以充分体现高中生物学科核心素养“科学探究”提出的要求。

现以人教版高中生物必修2第3章第1节《DNA是主要的遗传物质》为例，谈一谈如何运用“探究式教学”体现高中生物学科核心素养“科学探究”。综观《DNA是主要的遗传物质》整节内容，可以概括為“一个猜想、三段探究”。“一个猜想”即“生物遗传物质是什么？”，进而引出实验探究;“三段探究”分别为“探究一：艾弗里的肺炎双球菌转化实验”、“探究二：赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验”、“探究三：烟草花叶病毒感染烟草实验”。

1. 一个猜想：生物遗传物质是什么

本节课课堂导入可以先让学生回顾糖类、脂质、核酸、蛋白质等生物大分子结构特点，再让学生猜想“哪类生物大分子的结构特点最有可能具备成为生物遗传物质的条件？”，在教师这样一个简单的指导过程中，便完成了“探究式教学”的三个流程，即：设置问题情境，然后设置的问题情境同时也成为了可供学生进一步探究分析的基础知识。由此学生便可依此思路思考“生物遗传物质应该有哪些特点？哪类生物大分子可与之契合？”，学生经过独立思考和小组交流讨论，可以总结出遗传物质应具备如下特点：作为遗传物质结构应该比较稳定;可以贮存大量的遗传信息，结构应该具有多样性、千变万化等。而核酸、蛋白质的结构就很符合上述特点，学生就可以猜想出：遗传物质很可能为DNA或蛋白质。

2. 探究一：艾弗里的肺炎双球菌转化实验

根据教材，先让学生了解本探究背景：格里菲斯的肺炎双球菌转化实验。经教师点拨结合学生讨论，分析可得知，S型菌体内存在着转化因子。由此便可提出问题，即本次探究的实验目的：S型菌的转化因子是什么？此时又可为学生介绍“分离提纯”的实验方法、组成S型菌的生物大分子，进而让学生在此基础知识之上提出实验探究方案。经思考后，多数学生提出的方案为分别将从S型菌中提取出的多糖、脂质、蛋白质、DNA分别与R型菌混合培养，观察R型菌是否可转化为S型菌。教师再展示艾弗里的肺炎双球菌转化实验，可得出结论：DNA是遗传物质。再与多数学生的探究方案相比较，指出艾弗里的实验中多了一组实验：将DNA酶、S型菌的DNA、R型菌混合培养，可进一步从反面论证DNA是遗传物质，增强了实验结论的说服力。

3. 探究二：赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验

在艾弗里的实验基础之上，指出经提纯分离的DNA纯度不能达到百分百，其中仍存有极少量的蛋白质。由此提出，DNA仍有可能不是遗传物质。进而启示学生，关键在于将DNA和蛋白质彻底分开。接下来，向学生介绍同位素标记法以及T2噬菌体只由蛋白质外壳和DNA头部组成、可特异性侵染大肠杆菌，病毒的繁殖相关知识。学生便可以联想到，可以利用带有放射性特征元素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA和蛋白质，再分别去侵染未被标记的大肠杆菌，由此可确认32P只能来自于DNA、35S只能来自于蛋白质，将DNA同蛋白质彻底分开。

但因为T2噬菌体在侵染大肠杆菌的过程中，始终混合在一起，放射性便始终存在，从而不能追踪32P或35S的去向。那么接下来应选取哪些实验现象进行观察，学生又会产生疑惑。此时教师便可提示学生，虽然无法将亲代噬菌体同大肠杆菌完全分开，但可以从大肠杆菌中分离得到子代噬菌体。由此学生便知，应该选取子代噬菌体的放射性情况作为实验观察对象。然后教师展示出蔡斯、赫尔希的实验现象：即用32P做标记时，子代噬菌体出现放射性;而用35S做标记时，子代噬菌体未出现放射性，由此可知DNA是遗传物质。

4.探究三：烟草花叶病毒感染烟草实验

基于探究一、二的结论，教师可继续启示学生RNA同DNA有着非常相似的结构，并告知学生某些生物（如可特异性感染烟草的烟草花叶病毒）体内只含有RNA和蛋白质这两类物质。由此学生便会质疑生物界中DNA可能不是唯一的遗传物质，并提出猜想：RNA也可以充当遗传物质。参照之前的探究一、二，学生此时会很容易就提出实验探究方案，即：先分别提取出烟草花叶病毒的RNA、蛋白质，再分别感染烟草，观察烟草的感染情况。教师再展示实际实验结果，学生便可得出结论：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。综合可以得出：生物界中，DNA是主要的遗传物质。

5.总结

综上所述，在对一个猜想、三段探究的阐述中，每一个问题的解决、每个结论的得出，都运用了“情境设置—发现问题—提供基础—探究分析—得出结论”这一流程，探究式教学很好地达成了《DNA是主要的遗传物质》这节课的教学目标。学生的“科学探究”这一学科核心素养也得以明显提升，这尤其体现在探究三中，通过探究式教学在探究一、二中的运用，学生可以完全自主对“烟草花叶病毒感染烟草实验”进行探究，提出一个完整、合理的可实施的实验方案，最后通过对实际实验结果的分析得出实验结论。

[ 参  考  文  献 ]

[1]普通高中生物学课程标准（2017年版），人民教育出版社.

[2]教育学（2009年版），人民教育出版社.

[3]生物必修2遗传与进化（2007年版），人民教育出版社.