高中生物學“自主—交互—提升”教學模式的建構
——以“噬菌體侵染細菌的實驗”微課設計為例

陳慧謙

(福建省福州屏東中學 350003)

新課程教學觀認為，教學是一種交往與溝通，教學過程是教師與學生相互啟發、積極互動、共同發展的過程[1]。那么，高中生物學教學如何創設教學相長的情境、激活學生潛在的學習熱情、培養學生理性的思維品質和良好的學科素養？本文以“噬菌體侵染細菌的實驗”微課設計為例，闡述 “自主—交互—提升”教學模式的建構和體會。

1 自主——與自身的交流和對話

“一切教育本質上都是自我教育，一切學習本質上都是自學”。自主的學習，因為伴隨著與自身的親密對話以及心靈的無拘束的成長，因而是快樂的。微課是教師引導下促進學生自我對話的理想媒介，它容量小，支持在線播放，可以重復觀看，有利于學生在相對獨立的小環境中從容構建自己的知識體系。微課設計的起點是在學生的已知和未知之間架設情境橋梁；重點是在情境橋梁下引發學生的理性思維和自身對話；終點是預留教學目標等待課堂交互時實現。

“噬菌體侵染細菌的實驗” 是分子遺傳學研究史上的一個里程碑式的經典實驗，在《普通高中生物課程標準》中屬于最高層次的知識性目標，它邏輯嚴密、環環相扣，完美呈現了探究實驗的一般步驟。但是，分子水平的實驗設計涉及同位素標記等跨學科知識，學生暫時不具備這種能力，微課視頻就以Flash動畫的形式直接呈現，圍繞這個“腳手架”，輻射探究實驗的其他環節，尋找學生的“最近發展區”。這種感性的動態的視覺沖擊可以激發學生刨根問底的本能好奇，例如，赫爾希和蔡斯為什么會設計“攪拌”這一環節？病毒侵染細菌的時候一定是遺傳物質進入細菌，非遺傳物質留在外面嗎？這樣的疑問源于教材簡略化的處理，從“提出問題”直接切入“設計實驗”，中間隱去了“作出假設”這一關鍵步驟。而假說在探究中占有核心地位，是科學思維的核心要素。因此，視頻播放到此時，有必要讓學生按下暫停鍵逆向思考：本實驗是基于怎樣的假說而設計的？重啟暫停鍵后，懸念即將揭曉，你給自己打多少分呢？然后補充介紹赫里奧特富有魅力和啟發性的假說：“病毒的作用可能像一個充滿著‘轉化因子’的注射針，它用尾部接觸寄生細胞，通過酶的作用在細胞外膜上鉆一個小孔，然后病毒頭部的DNA就鉆入細胞，其余部分不會進入細胞。”通過對比，學生會很有成就感地發現自己的假說本質上與之是相同的，只是沒有那么形象生動，這是為什么呢？假說雖然源于想象和靈感，但也需要一定的經驗和實驗的依據。這時，可以順理成章地提示學生：從遺傳物質的科學探究歷程以及噬菌體的結構特點出發，推測本假說的依據何在？課堂期待你的搶答！最后，視頻告訴學生：假說具有相當的推測性，需要設計實驗來證實或證偽。為了梳理可能出現的結果與主張之間的關系，在進行實驗之前往往需要預期結果，使學生像科學家那樣思考并填寫表格，等待課堂的交流討論(表1)。這樣，將自學環節的設計置于課堂教學的整體設計之中，相輔相成而非簡單重復；將獨立思考和師生互動結合起來，取長補短而非取而代之。

表1 微課資源輔助下的自主學習模式

2 交互——與他人的交流和對話

課前自主學習與前者的認知傾向比較匹配，對后者的思維習慣是個挑戰和修正；課堂的交互環節與后者的認知傾向比較匹配，對前者的學習習慣產生干預和影響。在一個平等的對話性的教學模式中，尊重和傾聽他人的思考和見解，反省和表達自己的觀點和看法，有利于全體學生的全面發展。這個課堂交互模式的呈現包括課前自學中“預設的結果”、思維碰撞中“生成的結果”、課堂檢測中的“反饋與評價”、教師主導下的“拓展和延伸”，教學目標的順利達成借助了互動教學系統的技術支持(表2)。

本節課對教材的二次開發體現在還原探究步驟中的“做出假設”“預期結果”和“結果分析”，目的是深刻領悟“假說-演繹法”的科學精髓。微課視頻中的情境設置可以順利達成預設的結果；開放性的表格設計則為課堂的動態生成預留了彈性的空間；生成的結果又為反饋和評價奠定了基礎。由于課時限制，高中生物探究實驗往往缺少對實驗結果的分析，尤其缺少與預期結果的比較分析，這種意識和能力是科學素養重要的組成部分。及時的反饋關注的是學生對知識和技能的理解，對過程和方法的掌握，相互評價機制重建的是學生的情感態度和價值觀。在此基礎上，教師進行水到渠成的拓展和延伸，引導學生橫向聯系并縱向挖掘探究實驗的共性問題，從而使“文本課程”轉變為“體驗課程”，使學生在對話和交流中驚訝于自己的想象力、表達力、溝通能力和邏輯思維能力，在愉快的情感體驗中強化求知欲，激活內在的潛能和智慧。

3 提升——與客觀世界的交流和對話

與客觀世界的交流和對話的基本態度是嚴謹求實。赫爾希、蔡斯的論文是這么表述的：噬菌體含S的蛋白質外殼，與在細菌上的吸附，和將噬菌體DNA注入細菌細胞內有關，這種蛋白質可能與噬菌體在細胞內的生長無關。DNA具有某種功能，從本實驗中不應該做出進一步的化學推理[2]。結論與假說不同，假說允許想象，而結論必須有實證支持。應盡量還原探究的歷史背景和邏輯順序，讓學生體驗到遺傳學研究是如何一步一步接近生命本質的。

展示結論的原始表述后，教師將動畫的兩幅截圖呈現給學生：注入的是DNA，倒入離心管時已經變成了噬菌體顆粒，中間發生了什么呢？從而自然過渡到后續研究成果的介紹——噬菌體侵染大腸桿菌的全過程包括吸附、注入、合成、組裝和裂解。接著，借助英國哲學家圖爾敏的論證模型對學生進行科學本質觀的教育：人們雖然接受了赫爾希、蔡斯的實驗結論，但是對于DNA為什么能夠承擔起作為遺傳物質的重任還是心存疑慮的——它如何具備多樣性、穩定性并且能夠控制性狀？也就是說，在“資料”和“主張”之間還缺少“支持因素”作為辯護的“理由”。直到1953年，沃森和克里克提出“DNA雙螺旋結構模型”后，“遺傳因子”神秘的面紗逐漸揭開，人們的疑慮也才逐漸消除。這樣就為即將學習的“DNA分子的結構”埋下伏筆。最后，師生共同歸納探究實驗的一般步驟，并借助互動電子白板進行論證結構的梳理(圖略)。