論證式教學在“DNA是主要的遺傳物質”一節中的簡單嘗試

陳波

摘 要 以“DNA是主要的遺傳物質”一節為例展開案例分析，闡述論證式教學的一些簡單運用，說明從“數據”得出“主張”，再使“主張”得到“支持”的教學過程，示范論證式教學策略在生物教學中的應用。

關鍵詞 論證式教學 遺傳物質 教學策略

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

文件編號： 1003 - 7586（2016）06 - 0022 - 03

一直以來，課堂教學以講授式為主向學生傳遞知識，《普通高中課程標準（實驗）》雖然大大增加了學生的動手實驗內容和科學探究活動的比例，但也僅限于學生動手操作和觀察機會的增加。許多學校在現有的高考模式下，對于科學活動都不重視。專家認為理科教學不僅要強調學生的解題能力，還要重視培養學生的科學思維方式，將所學內容運用到生活實際以及做出正確決策的能力。

所謂論證式教學是將論證活動引入課堂，讓學生經歷類似科學家的評價資料、提出主張、為主張進行辯駁等過程，從而培養學生科學思維方式的教學模式。在課堂進行論證式教學，是為了讓學生體會知識形成的歷程。如同科學家一樣，每個人都可以提出自己的想法，所提的想法必須經由不同的質疑和評價，其理論以及論據必須合理和可信。在課堂上讓學生經歷這樣的過程，學生可以體會、認識知識產生的過程及科學知識的本質，逼近科學的核心。

論證式教學策略是20世紀90年代提出來的。論證式教學實質上是將科學研究領域的論證引入課堂，使學生經歷類似科學家的論證過程，理解科學概念和科學本質并促進思維發展的教學模式。從當前的研究來看，圖爾敏論證模式（簡稱TAP模式）符合人類的“理性過程”，在科學教育中的應用較廣泛。這個模式包含6個功能要素結構：主張，言談者的斷言或斷定，尋求確立的東西；數據，言談者為自己提出的主張的根據或基礎所尋求的信息；憑證，提供能賦予該“資料”的事實，具有導出“主張結論”的資格；支持，對憑證的權威性支援，如科學規律等；限定詞，有些情形則必附加一定的條件或限制；反駁，承認某些反對論證的異議的存在，稱為例外情況。

“DNA是主要的遺傳物質”主要講述了DNA是遺傳物質的直接證據，以這一節為例闡述論證式教學的一些簡單運用，說明從“數據”得出“主張”，再使“主張”得到“支持”的教學過程，示范論證式教學策略在生物教學中的應用。

“DNA是主要的遺傳物質”這節課中，教材以“遺傳物質的探索歷程”為視角，從分子水平上進一步闡明了遺傳的物質基礎和作用原理，通過一些實驗證據，最終證明DNA是遺傳物質。由于DNA的轉化等實驗是在特定實驗室條件下進行的，學生無法親自操作，缺乏具體認識。因此，在教學過程中，需要教師形象直觀地介紹實驗操作步驟、實驗的具體背景。教師可利用插圖、掛圖、課件等演示實驗，讓學生體驗參與實驗的過程。教學過程要結合教材內容，對旁側欄的問題加以利用，滲透結論是在大量實驗數據的基礎上得到的觀點。本節實驗內容較為抽象，上課時使用多媒體輔助教學，化靜為動，化抽象為具體，幫助完成教學任務。

1 對遺傳物質的早期推測

1.1 教師提供一些關于遺傳物質的早期的研究成果

20世紀20年代：人們認識到蛋白質是由多種氨基酸連接而成的大分子，氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊含著遺傳信息。20世紀30年代：人們認識到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子，組成DNA分子的脫氧核苷酸有四種，每一種有一個特定的堿基。孟德爾提出了遺傳因子，摩爾根證明了基因在染色體上，有科學家發現染色體主要組成成分是蛋白質和DNA。

1.2 設置問題，得到主張

教師提出問題：遺傳物質是染色體、蛋白質還是DNA？

學生分組討論、分析與回答。

教師分析：由于對DNA分子的結構沒有清晰的了解，認為蛋白質是遺傳物質的觀點仍占主導；但隨著科學技術的發展，對DNA的結構認識也越來越多，也有人認為DNA是遺傳物質。

師生得出主張：DNA是遺傳物質。

1.3 鼓勵反駁，提供更多的支持來證明主張

學生反駁：以前的科學家大多認為蛋白質是遺傳物質，現在說DNA是遺傳物質，我們不怎么能接受。

1.4 引導分析

教師：我們再來看一下20年代末期一些科學家的實驗，從他們的實驗中，能找到什么證據呢？

2 肺炎雙球菌的轉化實驗

2.1 展示肺炎雙球菌的轉化實驗

教師：S型細菌使小鼠死亡，R型不能使小鼠死亡，但是第四組小鼠也死亡了。第四組中加熱殺死的S型和R型也能使小鼠死亡。

2.2 學生反駁，解釋

教師學生質疑：第四組小鼠為什么會死亡呢？

分析解釋：由于體內活S型細菌的作用。

2.3 設置問題，提出主張

教師提出問題：第四組中的活S型細菌是怎么來的呢？

學生討論、分析與回答。

教師分析：活的R型細菌變成了活的S型細菌，S型菌內存在某種促成這一轉化的活性物質—“轉化因子”。

2.4 得到主張：轉化因子是DNA

學生反駁：S型菌內有轉化因子，但不一定是DNA，還有蛋白質呢？

2.5 論據支持

教師再提供艾弗里的實驗：分別用R型細菌和S型細菌的蛋白質、多糖、DNA和DNA及DNA酶混合，最后發現只有DNA那一組長出了S型細菌。此實驗的關鍵是：設法將DNA和蛋白質等物質分開，以便單獨、直接地去觀察它們各自的作用。

3 噬菌體侵染細菌的實驗

（1） 教師展示一段文字：據報道，艾弗里的實驗引起了人們的注意，但是，艾弗里試驗中提取的DNA，純度最高時還有0.02%的蛋白質。

（2） 學生反駁，解釋。

學生質疑：艾弗里的實驗結果準確嗎，我還是覺得蛋白質是遺傳物質。

教師解釋：由于提純的DNA中蛋白質含量已經很少了，可以忽略，而且，剛剛艾費里的實驗已經用DNA酶做了對照，基本上可以確定DNA是遺傳物質了。

（3） 教師再提供更加有力的實驗。

材料背景：1952年赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實驗材料，利用放射性同位素標記法，利用大腸桿菌為宿主細胞，完成了一個更具說服力的實驗。

① 問題設置，提出主張。

教師提出問題：同位素標記為什么用S跟P，而不用其他元素？

教師分析：在T2噬菌體的化學組成中，60%是蛋白質，40%是DNA。對這兩種物質分析表明，僅蛋白質分子中含有硫，磷幾乎都存在于DNA分子中。用它們分別標記可以將DNA和蛋白質等物質區分開，以便單獨、直接地去觀察它們各自的作用。

② 得到主張：DNA是遺傳物質。

③ 論據支持：

赫爾希和蔡斯的實驗表明，噬菌體侵染細菌時，DNA進入到細菌的細胞中，而蛋白質外殼仍留在外面。因此，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代DNA遺傳的。DNA才是真正的遺傳物質。

4 DNA是主要的遺傳物質

（1） 由前面的肺炎雙球菌、噬菌體的遺傳物質是DNA，人、動植物等的遺傳物質都是DNA。

（2） 設置問題，得到主張。

教師提出問題：生物的遺傳物質都是DNA嗎？

學生分組討論、分析與回答。

（3） 學生反駁。

教師提出問題：以前在講病毒時，提到艾滋病病毒沒有DNA，那么它的遺傳物質怎么也是DNA呢？

教師分析：投影并講述，展示幾種常見的RNA病毒，由于這些病毒只由RNA和蛋白質構成，所以這類病毒的遺傳物質是RNA而不是DNA。

（4） 學生得到主張：DNA是主要的遺傳物質。

（5） 教師鼓勵學生再反駁。

學生：DNA是主要的遺傳物質還是不怎么讓我信服。

教師再呈現一些資料，讓學生看到很多生物的遺傳物質是DNA，包括真核生物和原核生物，然后總結：核酸是一切生物的遺傳物質；具有細胞結構的生物和大多數病毒的遺傳物質是DNA，少數RNA病毒的遺傳物質是RNA，即DNA是主要的遺傳物質。

最后，教師總結本節課：這節課選取了20世紀最經典的證明DNA是遺傳物質的實驗，這些也是在當時最具影響力的實驗。在實驗過程中不斷質疑、論證和反駁，使學生認識到科學探究是一個不斷深化和不斷完善的過程。從1928年格里菲斯的肺炎雙球菌轉化實驗，到1944年艾弗里的實驗，再到1952年赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗，前后經歷24年，人們才確信DNA是遺傳物質。為什么要經歷這么長時間的探索？除了受到當時科學發展水平的限制之外，科學探索過程是一個不斷論證的過程，我們要在今后的學習中學會用論證思維去看問題，去解決問題。

論證式教學要注重“支持”，對憑證的權威性支援是一種充滿“理性”的教學方式。在論證式教學中的質疑與反駁，論證雙方的較量，憑借的都是確鑿的憑證。通過對論據的質疑和反駁，將推理的邏輯性和嚴密性推向極至。因此，推廣論證式教學策略，并進一步在實踐中加以運用，在培養學生的科學素養上有著不可取代的作用：培養了學生的批判思維，挖掘了學生的多重潛能，讓學生逐漸在科學實驗中要保持嚴謹與客觀，使學生對科學的認知進一步提高。在新的課程背景下如何靈活運用論證式教學，給教師提出了新的要求，也帶來了新的機遇和挑戰。

參考文獻：

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[4] 許桂芬，在論證式教學中如何引導質疑和辯駁——以“生物膜的流動鑲嵌模型”為例[J].生物學通報，2014，49（2）：34-37.