運用“引導探究”教學模式提升探究實驗設計能力

肖　琦

“DNA是主要的遺傳物質”一節的教學中，通過發揮學生的主體作用，優化課堂結構，妙用科學史實例，把知識的傳授過程優化成科學的探究過程，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。本節課采用“引導探究”教學模式，融合討論法、比較法、歸納法等多種教學方法，并配以多媒體輔助教學，引導學生模擬科學發現過程，進行分析、討論、歸納、總結和拓展升華。“引導探究”教學模式流程：設疑導入→引導探索→

歸納總結→拓展升華→練習應用。

設疑導入

設疑：生物體內的遺傳物質是什么呢？20世紀中葉，科學家發現染色體主要是由蛋白質和DNA組成，這兩類物質中，究竟哪一種是遺傳物質呢？這個問題曾引起生物學界激烈的爭論。

引導探索

肺炎雙球菌的轉化實驗教師用多媒體展示肺炎雙球菌轉化實驗（4組）。要求學生分組討論、觀察并用語言描述實驗過程，回答提出的問題最后得出結論。1）實驗先進行第一、二組的目的是什么？可否直接進行第四組？2）對比分析第一、二組說明什么？第二、三組說明什么？第三、四組又說明什么？3）該實驗能否證明DNA是遺傳物質？該實驗的結論是什么？4）艾弗里實驗最關鍵的設計思路是什么？

教師引導學生共同得出結論。1）第一、二組起對照作用，證明R型細菌和S型細菌的作用，同時可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接進行第四組。2）第一、二組說明R型細菌不具有致死性，S型細菌具有致死性；第二、三組說明死亡的S型細菌不具有致死性；第三、四組說明R型活細菌與S型死細菌混合培養后產生S型活細菌，并且這種轉化的性狀可以遺傳。該實驗不能證明DNA是遺傳物質。其結論是S型細菌中有一種轉化因子能使R型活細菌轉化為S型活細菌。3）艾弗里最關鍵的設計思路是將DNA與多糖、脂質、蛋白質、RNA分開，分別與R型活細菌混合培養，直接、單獨地觀察它們的作用，通過對比性實驗，艾弗里和同事們得出這樣的結論：DNA才是遺傳物質，蛋白質不是。但是這一結論引起人們的注意，因為艾弗里的實驗中提取的DNA純度最高時也還有0.02%的蛋白質。于是科學家們設想最好將DNA與蛋白質區分開，分別去感染細菌，直接、單獨地觀察它們的作用。

噬菌體侵染細菌的實驗課件展示赫爾希和蔡斯所做的噬菌體侵染細菌的實驗。提出問題供學生討論，教師深入小組成員中參與討論。1）該實驗用了什么方法？在什么探究中還用過此方法？2）用35S、32P標記物質的理論基礎是什么？能否用14C和18O進行標記？3）如果實驗用上述方法進行，測試的結果如何？表明了什么？4）噬菌體在細菌體內的增殖是在哪種物質的作用下完成的？子代噬菌體的蛋白質和DNA分別是怎樣形成的？5）此實驗的指導思想是什么？6）此實驗證明DNA具備遺傳物質的哪些特性？實驗的結論是什么？

教師引導學生共同得出結論：用同位素標記法。用35S、32P標記，是因為DNA中P的含量多，蛋白質中P的含量少；蛋白質中有S而DNA中沒有S。而DNA和蛋白質中均含有C和O兩種元素。用帶35S的噬菌體侵染細菌，產生的新的噬菌體都不帶標記。用帶35P的T2噬菌體侵染細菌，產生的新的噬菌體帶標記。用35P標記蛋白質的噬菌體侵染后，細菌體內無放射性，即表明噬菌體的蛋白質沒有進入細菌內部；而用32P標記DNA的噬菌體侵染細菌后，細菌體內有放射性，即表明噬菌體的DNA進入細菌體內。

由實驗過程分析可知：噬菌體是在自身DNA的作用下在細菌體內完成增殖的。DNA是自我復制形成的，蛋白質是在DNA指導下合成的。證明DNA能自我復制，具有連續性；能指導蛋白質的合成。結論：DNA是遺傳物質，蛋白質不是。

歸納總結

科學家進行科學探究的一般過程如圖1所示。

拓展升華

教師提供給學生煙草花葉病病毒相關知識，引導學生設計實驗方案證明RNA也是遺傳物質（參照前面的實驗）。1）課題：探究煙草花葉病毒的遺傳物質是什么？2）提出問題：煙草花葉病毒不含DNA，只有RNA和蛋白質，其遺傳物質究竟是什么？3）作出假設：可以假設RNA是遺傳物質，也可以假設蛋白質是遺傳物質。4）設計實驗。思路：將煙草花葉病毒的RNA和蛋白質區分開，直接地、單獨地去觀察它們各自的作用，從而判斷誰才是遺傳物質。5）預測結果（現象）：①僅RNA能使煙草產生原樣病斑；②僅蛋白質能使煙草產生原樣病斑；③RNA和蛋白質都能使煙草產生原樣病斑。6）得出結論：若出現①結果則僅RNA是遺傳物質；若出現②結果則僅蛋白質是遺傳物質；若出現③結果則RNA和蛋白質都是遺傳物質。

（作者單位：蘭州市第十四中學）