应用科学史和教具提高学生生物核心素养

郑淑芬

摘要：生物核心素养是公民科学素养构成中重要的组成部分，主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。笔者以《遗传信息的传递》一课为例，从生物发展科学史、合理应用教具两方面，初步讨论在高中生物课堂教学中提升学生生物学核心素养问题。

关键词：科学史；教具；生物核心素养

中图分类号：G633.91文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）04-0159

“生物核心素养是公民科学素养构成中重要的组成部分，主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。”笔者以《遗传信息的传递》一课为例从生物发展科学史、合理应用教具两方面初步讨论在高中生物课堂教学中提升学生生物学核心素养的问题。

一、应用科学史引出课题，提高学生认知能力

笔者以两则科学史导入，引起学生关注本课题。

第一则科学史：“1956年，美国科学家科恩伯格发表论文“Enzymic synthesis of deoxyribonucleic acid”（脱氧核糖核酸的酶促合成），证明了DNA能够复制，获得了1959年诺贝尔医学或生理学奖”。

第二则科学史：“1986年，美国凯利·穆利斯（Kary Mullis）发表《Specific enzymatic amplification of DNA in vitro： the polymerase chain reaction》（体外特异性DNA扩增：聚合酶链式反应，简称：PCR技术），他获得了1993年诺贝尔化学奖”。

二、利用图片、模型等教具，让学生温故知新，掌握生物概念

教师投影展示图片，并利用已学的知识回答下列问题。1.DNA复制的时间是什么时候？2. DNA存在的场所？推测DNA复制的场所在哪？3.DNA复制需要哪些条件？4.推测DNA分子是如何完成复制过程？

在回答“3. DNA复制需要哪些条件？”这样有难度的问题时，可以穿插科学史引导学生解决问题。

第三则科学史：“1956年，科恩伯格发现在适宜温度和pH等条件下，只有在试管中加入4种脱氧核苷酸、大肠杆菌研磨提取液、ATP、少量噬菌体DNA后，DNA含量才會增加，且新合成DNA的碱基比例与噬菌体DNA非常相似”。

笔者适时问题引导：“加入的噬菌体DNA起何作用？”加入的4种脱氧核苷酸起何作用？加入的ATP起何作用？加入的大肠杆菌研磨液起何作用？引导学生顺利解决问题。

笔者选择毛根作为本课教具，因为毛根价格便宜、材质柔软、颜色多样，可以任意裁剪不同长度或做出各种形状。

笔者给学生提供两种不同长度的红色、蓝色毛根，并向学生说明模板DNA的两条脱氧核苷酸链用两条蓝色毛根表示，新合成的DNA的两条脱氧核苷酸链用两条红色毛根表示，让学生探究DNA分子完成复制可能模式。学生小组合作后就能顺利推出DNA全保留、半保留、弥散复制的模式图。

此时笔者适时呈现第四则科学史——再现科学家们1953年夏天在美国纽约冷泉港会议厅发生关于DNA复制的争议，既可肯定学生的思维，又可以激发学生的求知欲和批判性思维。

三、结合教师提供的教具探究实验，让学生学有所思，激发观察分析能力

针对“如何设计实验来探究DNA是如何复制的？”难度大的问题时，笔者尝试帮助学生分解问题。

1.从结果入手：验证子代DNA两条链的来源，启发学生可以用红色、蓝色毛根演示：

若子代DNA两条链为________，为全保留复制；

若子代DNA两条链为________，为半保留复制；

若子代DNA的两条链为________，为弥散复制。

2.整合教具、科学史实，让学生思有所悟，提升归纳总结能力。

笔者展示图片教具让学生用文字描述DNA复制的过程：

3.利用练习，让学生学以致用，分层次培养学生的解题能力。

首先，笔者选择了2018年4月浙江生物学考及选考，第22题考查学生解题能力。

真题再现：某研究小组进行“探究DNA的复制过程”的活动，结果如图所示。其中培养大肠杆菌的唯一氮源是14NH4Cl或15NH4Cl，a、b、c表示离心管编号，条带表示大肠杆菌DNA离心后在离心管中的分布位置。下列叙述错误的是（）。

A.本活动运用了同位素示踪和密度梯度离心技术

B. a管的结果表明该管中的大肠杆菌是在含14NH4Cl的培养液中培养的

C. b管的结果表明该管中的大肠杆菌的DNA都是15N-14N-DNA

D.实验结果说明DNA分子的复制是半保留复制的

其次，笔者还选择了一道分层次的练习考查学生在DNA复制过程中碱基计算、复制后DNA数等的问题。

巩固练习：现将中华仓鼠（2N=22）卵原细胞放在含BrdU、不含胸腺嘧啶脱氧核苷酸（T）的培养液中培养，细胞分裂后用姬姆萨染料染色。DNA双链都不含BrdU的染色体颜色最深，DNA单链含BrdU的染色体颜色较深，DNA双链都含BrdU的染色体颜色较浅。

新手区：DNA复制2次后，含T的DNA分子占所有DNA分子的比例。

普通区：若某DNA分子中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸200个，经过3次DNA复制，结合了个游离的BrdU。

困难区：有丝分裂第1、2次后期每个细胞中染色体几条较深、几条较浅？

专家区：有丝分裂经1、2次分裂后含较深染色体的子细胞比例？

4.再次补充课外多条科学史实，让学生悟有所行，提高学生社会责任感

笔者展示本堂课的教学内容中涉及到很多的科学家获奖情况，使学生充满信心，努力学习，展望美好的未来。

总之，新一轮课程改革重在提升学生生物学核心素养，提升的方法各式各样，切入点也大不相同，只要一线教师潜心研究，在教学中找到契机，就一定会有所收获。

（作者单位：浙江省文成中学325300）