基于生物科學史的習題講解策略探索

王超 張丹鳳 何耀霞

摘要：以2017年課標全國卷Ⅰ理綜卷第29題為例，探索基于生物科學史的習題講解策略，具體分為習題剖析階段、知識復習階段和習題解答階段，旨在引導學生能夠有效地復習生物學知識并合理地構建解題思路。

關鍵詞：生物科學史；習題；講解；策略

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0119-02

習題課是作為生物課程中的重要部分，對學生知識與能力的鞏固提升具有不可忽視的作用。傳統習題課主要由教師主導，整節課由教師講解習題而學生被動地聽講，課堂中學生參與度低，沒有師生、生生之間的互動交流與評價。這樣的習題課會導致教師無法得到學生的反饋，學生也會缺少聽課的興趣，知識點的復習與解題方法和技巧的提升都很難達到教學目標的要求。以科學史為載體講解習題是一個探求知識來源的過程，能夠促進學生對科學本質的理解。

一、習題剖析階段

1.呈現原題，精選優質練習題。下面以2017年課標全國卷Ⅰ理綜卷第29題為例（以下簡稱“第29題”），闡述基于生物科學史的習題講解策略。呈現原題：根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型。有些病毒對人類健康會造成很大危害。通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換。請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出（1）實驗思路，（2）預期實驗結果及結論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）

2.拆解習題，探明考查重難點。這個階段主要通過師生對習題進行拆分與解讀，探明考查的重難點知識，據此確定解題方向。高考題作為優質習題來源之一，題目注重考查教材內容的重難點。因此，拆解出題目所考查的知識點，便能為構建解題思路打開突破口。此題的考查內容涉及核酸的結構和功能以及人類對遺傳物質的探索過程等，《普通高中生物學課程標準》要求學生能夠概述相關知識，且在《考試大綱》中對此內容是Ⅱ級要求。

3.分析習題，審明題目理思路。第29題考查內容以噬菌體侵染細菌實驗為原型，將該實驗原型遷移應用，以此為突破口，要求考生熟記RNA和DNA的異同，并能夠根據兩者化學組成差異設計實驗思路。同時學生需要知道病毒沒有完成新陳代謝必需的基本系統，不能在培養基上獨立生存。因此要用放射性元素標記病毒，用預先被標記的宿主細胞培養新型病毒，最后檢測子代病毒的放射性。最終，預測實驗結果并得到結論，題目屬于理解和應用層次的考查。

二、知識復習階段

復習知識，緊扣教材抓主干。首先，通過此階段將生物科學史作為引導性材料，把習題考查內容與教材知識點緊密聯系起來。然后，基于生物科學史設計問題促進學生思考，并解決問題，引導學生主動回顧主干知識。最后，在基于生物科學史的習題講解過程中，讓學生自主合作地學習，激發學生的學習主動性并提升學生的課堂參與度。

1.建立聯系，借用生物科學史。習題的形式多種多樣，講解時要緊扣教材知識，此時可以借助生物科學史連接兩者。首先選取貼合題目考點的生物科學史，將其作為習題和知識的媒介呈現給學生，建立題目與教材的聯系，進而引導學生通過生物科學史復習相關知識。在掌握知識的前提下，學生才能提升能力，從而鍛煉解題技巧。依據第29題“根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒”。學生需要記憶核酸的化學組成，相關內容對應教材必修一第2章第3節“遺傳信息的攜帶者——核酸”。教師要緊扣教材，呈現匹配的生物科學史幫助學生復習RNA和DNA知識點。教師呈現生物科學史材料（1）1910年，德國科學家科賽爾通過實驗證明核酸是由四種含氮堿基以及一個五碳糖和一個磷酸等組成；隨后在1911年，美國的生物化學家萊文和瓊斯通過實驗發現核酸分為兩大類，核糖核酸（RNA）與脫氧核糖核酸（DNA）。除此之外，萊文和瓊斯還發現了這兩類核酸在結構上和組成上的差異。

同時，依據第29題“請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型”。需要學生掌握放射性同位素標記法的應用以及病毒需要通過宿主細胞生存增殖的知識，相關內容對應教材必修二第3章第1節“DNA是主要的遺傳物質”。教師呈現生物科學史材料（2）1952年赫爾希和蔡斯的噬菌體侵染細菌的實驗，證明DNA是遺傳物質；1957年格勒和施拉姆進行了將提取出的煙草花葉病毒RNA接種到煙草的實驗，從而證明RNA起著遺傳物質的作用。

2.設計問題，加強課堂引導性。在呈現生物科學史材料的基礎上，設計問題促進學生有針對性地思考問題、復習知識，這樣能夠減少學生閱讀材料的盲目性，加強課堂的引導性。對應材料（1）設計問題：“①RNA和DNA的化學組成差異有哪些？”旨在讓學生復習兩者化學組成及差異。對應材料（2）設計問題：“①病毒是以哪種核酸作為遺傳物質的？②噬菌體侵染細菌的實驗中怎樣運用放射性同位素標記的方法。”旨在讓學生復習RNA和DNA作為遺傳物質的相關知識，回顧利用放射性同位素標記的方法來檢測子代病毒放射性的科學研究方法，并對噬菌體侵染細菌的實驗思路進行遷移應用。

3.自主合作，發揮學習主動性。自主合作是生物課程積極提倡的學習方式，也可以促進學生高效學習，它具有學生課堂參與度高、自主建構知識、促進合作交流等特點。結合生物習題，呈現生物科學史這一生物學科特有的教學資源，進而基于科學史設計問題，引導讓學生自主思考與合作交流。

三、習題解答階段

知識與方法相結合，構建解題思路。生物科學史不僅體現解決生物習題的知識，還體現解決問題的思維方式。因此，依托生物科學史可幫助師生共同完成解答習題的過程，促使學生逐漸內化知識和掌握解題方法。基于生物科學史對第29題進行解答，要充分理解所呈現的科學史材料“噬菌體侵染細菌的實驗”，該題目以此實驗為原型，構建解題思路可從其中得到大量借鑒。

1.解釋問題，啟發學生明思路。解釋基于生物科學史設計的問題，逐步啟發學生明確解答習題的思路。解釋材料（1）對應的問題能夠明確RNA和DNA的化學組成差異，RNA特有的組成物質是核糖和尿嘧啶（U），DNA特有的組成物質是脫氧核糖和胸腺嘧啶（T）。解釋材料（2）對應的問題能夠清楚病毒能夠以RNA或DNA兩者中的一種作為遺傳物質。同時，通過對噬菌體侵染細菌實驗生物科學史的復習回顧，讓學生體會放射性同位素標記法的使用。在此實驗中明確蛋白質和DNA的化學組成，針對蛋白質特有元素為S而DNA特有元素為P，用兩種放射性同位素35S和32P分別標記了噬菌體的蛋白質和DNA，然后分為兩組并用細菌培養病毒，進而檢測子代病毒的放射性，從而在子代噬菌體中檢測到32P，所以證明了DNA是遺傳物質。第29題，利用放射性元素對RNA與DNA在組成元素種類上有區別的尿嘧啶（U）與胸腺嘧啶（T）進行標記。在噬菌體侵染細菌實驗中已經知道噬菌體只含有DNA和蛋白質兩種物質，所以可直接標記病毒自身的DNA和蛋白質進行區別。但是，第29題中要求鑒別一種新型病毒是以RNA或DNA為遺傳物質，因此選取兩種核酸的特有堿基進行標記，分別用含放射性同位素標記的尿嘧啶（U）與胸腺嘧啶（T）兩個培養基培養宿主細胞。然后，用這兩個培養基接種病毒。最終，檢測子代病毒的放射性，可判斷出是DNA病毒或是RNA病毒。

2.解答習題，梳理思路呈答案。最終，教師要引導學生整理思路、組織語言、書寫答案。得到答案（1）甲組：將宿主細胞培養在含放射性標記尿嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細胞培養在含放射性標記胸腺嘧啶的培養基中，之后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。（2）預期結果及結論：若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；若甲組收集的病毒無放射性，乙組有，則為DNA病毒。”

四、結語

當習題內容能夠與生物科學史中科學家們所做實驗相聯系，或者習題是以經典實驗為原型的遷移應用時，可以選取基于生物科學史的習題講解策略。為了更有利于學生建構知識和提升解題能力，該習題講解策略以生物科學史材料為載體，以設計的問題創設情境并作為課堂引導，以自主合作的學習方式組織課堂，充分發揮教師的指導作用與學生的主體作用。

參考文獻：

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