论证式教学在“DNA是主要的遗传物质”一节中的简单尝试

陈波

摘 要 以“DNA是主要的遗传物质”一节为例展开案例分析，阐述论证式教学的一些简单运用，说明从“数据”得出“主张”，再使“主张”得到“支持”的教学过程，示范论证式教学策略在生物教学中的应用。

关键词 论证式教学 遗传物质 教学策略

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

文件编号： 1003 - 7586（2016）06 - 0022 - 03

一直以来，课堂教学以讲授式为主向学生传递知识，《普通高中课程标准（实验）》虽然大大增加了学生的动手实验内容和科学探究活动的比例，但也仅限于学生动手操作和观察机会的增加。许多学校在现有的高考模式下，对于科学活动都不重视。专家认为理科教学不仅要强调学生的解题能力，还要重视培养学生的科学思维方式，将所学内容运用到生活实际以及做出正确决策的能力。

所谓论证式教学是将论证活动引入课堂，让学生经历类似科学家的评价资料、提出主张、为主张进行辩驳等过程，从而培养学生科学思维方式的教学模式。在课堂进行论证式教学，是为了让学生体会知识形成的历程。如同科学家一样，每个人都可以提出自己的想法，所提的想法必须经由不同的质疑和评价，其理论以及论据必须合理和可信。在课堂上让学生经历这样的过程，学生可以体会、认识知识产生的过程及科学知识的本质，逼近科学的核心。

论证式教学策略是20世纪90年代提出来的。论证式教学实质上是将科学研究领域的论证引入课堂，使学生经历类似科学家的论证过程，理解科学概念和科学本质并促进思维发展的教学模式。从当前的研究来看，图尔敏论证模式（简称TAP模式）符合人类的“理性过程”，在科学教育中的应用较广泛。这个模式包含6个功能要素结构：主张，言谈者的断言或断定，寻求确立的东西；数据，言谈者为自己提出的主张的根据或基础所寻求的信息；凭证，提供能赋予该“资料”的事实，具有导出“主张结论”的资格；支持，对凭证的权威性支援，如科学规律等；限定词，有些情形则必附加一定的条件或限制；反驳，承认某些反对论证的异议的存在，称为例外情况。

“DNA是主要的遗传物质”主要讲述了DNA是遗传物质的直接证据，以这一节为例阐述论证式教学的一些简单运用，说明从“数据”得出“主张”，再使“主张”得到“支持”的教学过程，示范论证式教学策略在生物教学中的应用。

“DNA是主要的遗传物质”这节课中，教材以“遗传物质的探索历程”为视角，从分子水平上进一步阐明了遗传的物质基础和作用原理，通过一些实验证据，最终证明DNA是遗传物质。由于DNA的转化等实验是在特定实验室条件下进行的，学生无法亲自操作，缺乏具体认识。因此，在教学过程中，需要教师形象直观地介绍实验操作步骤、实验的具体背景。教师可利用插图、挂图、课件等演示实验，让学生体验参与实验的过程。教学过程要结合教材内容，对旁侧栏的问题加以利用，渗透结论是在大量实验数据的基础上得到的观点。本节实验内容较为抽象，上课时使用多媒体辅助教学，化静为动，化抽象为具体，帮助完成教学任务。

1 对遗传物质的早期推测

1.1 教师提供一些关于遗传物质的早期的研究成果

20世纪20年代：人们认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子，氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。20世纪30年代：人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，组成DNA分子的脱氧核苷酸有四种，每一种有一个特定的碱基。孟德尔提出了遗传因子，摩尔根证明了基因在染色体上，有科学家发现染色体主要组成成分是蛋白质和DNA。

1.2 设置问题，得到主张

教师提出问题：遗传物质是染色体、蛋白质还是DNA？

学生分组讨论、分析与回答。

教师分析：由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导；但随着科学技术的发展，对DNA的结构认识也越来越多，也有人认为DNA是遗传物质。

师生得出主张：DNA是遗传物质。

1.3 鼓励反驳，提供更多的支持来证明主张

学生反驳：以前的科学家大多认为蛋白质是遗传物质，现在说DNA是遗传物质，我们不怎么能接受。

1.4 引导分析

教师：我们再来看一下20年代末期一些科学家的实验，从他们的实验中，能找到什么证据呢？

2 肺炎双球菌的转化实验

2.1 展示肺炎双球菌的转化实验

教师：S型细菌使小鼠死亡，R型不能使小鼠死亡，但是第四组小鼠也死亡了。第四组中加热杀死的S型和R型也能使小鼠死亡。

2.2 学生反驳，解释

教师学生质疑：第四组小鼠为什么会死亡呢？

分析解释：由于体内活S型细菌的作用。

2.3 设置问题，提出主张

教师提出问题：第四组中的活S型细菌是怎么来的呢？

学生讨论、分析与回答。

教师分析：活的R型细菌变成了活的S型细菌，S型菌内存在某种促成这一转化的活性物质—“转化因子”。

2.4 得到主张：转化因子是DNA

学生反驳：S型菌内有转化因子，但不一定是DNA，还有蛋白质呢？

2.5 论据支持

教师再提供艾弗里的实验：分别用R型细菌和S型细菌的蛋白质、多糖、DNA和DNA及DNA酶混合，最后发现只有DNA那一组长出了S型细菌。此实验的关键是：设法将DNA和蛋白质等物质分开，以便单独、直接地去观察它们各自的作用。

3 噬菌体侵染细菌的实验

（1） 教师展示一段文字：据报道，艾弗里的实验引起了人们的注意，但是，艾弗里试验中提取的DNA，纯度最高时还有0.02%的蛋白质。

（2） 学生反驳，解释。

学生质疑：艾弗里的实验结果准确吗，我还是觉得蛋白质是遗传物质。

教师解释：由于提纯的DNA中蛋白质含量已经很少了，可以忽略，而且，刚刚艾费里的实验已经用DNA酶做了对照，基本上可以确定DNA是遗传物质了。

（3） 教师再提供更加有力的实验。

材料背景：1952年赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记法，利用大肠杆菌为宿主细胞，完成了一个更具说服力的实验。

① 问题设置，提出主张。

教师提出问题：同位素标记为什么用S跟P，而不用其他元素？

教师分析：在T2噬菌体的化学组成中，60%是蛋白质，40%是DNA。对这两种物质分析表明，仅蛋白质分子中含有硫，磷几乎都存在于DNA分子中。用它们分别标记可以将DNA和蛋白质等物质区分开，以便单独、直接地去观察它们各自的作用。

② 得到主张：DNA是遗传物质。

③ 论据支持：

赫尔希和蔡斯的实验表明，噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代DNA遗传的。DNA才是真正的遗传物质。

4 DNA是主要的遗传物质

（1） 由前面的肺炎双球菌、噬菌体的遗传物质是DNA，人、动植物等的遗传物质都是DNA。

（2） 设置问题，得到主张。

教师提出问题：生物的遗传物质都是DNA吗？

学生分组讨论、分析与回答。

（3） 学生反驳。

教师提出问题：以前在讲病毒时，提到艾滋病病毒没有DNA，那么它的遗传物质怎么也是DNA呢？

教师分析：投影并讲述，展示几种常见的RNA病毒，由于这些病毒只由RNA和蛋白质构成，所以这类病毒的遗传物质是RNA而不是DNA。

（4） 学生得到主张：DNA是主要的遗传物质。

（5） 教师鼓励学生再反驳。

学生：DNA是主要的遗传物质还是不怎么让我信服。

教师再呈现一些资料，让学生看到很多生物的遗传物质是DNA，包括真核生物和原核生物，然后总结：核酸是一切生物的遗传物质；具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA，即DNA是主要的遗传物质。

最后，教师总结本节课：这节课选取了20世纪最经典的证明DNA是遗传物质的实验，这些也是在当时最具影响力的实验。在实验过程中不断质疑、论证和反驳，使学生认识到科学探究是一个不断深化和不断完善的过程。从1928年格里菲斯的肺炎双球菌转化实验，到1944年艾弗里的实验，再到1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验，前后经历24年，人们才确信DNA是遗传物质。为什么要经历这么长时间的探索？除了受到当时科学发展水平的限制之外，科学探索过程是一个不断论证的过程，我们要在今后的学习中学会用论证思维去看问题，去解决问题。

论证式教学要注重“支持”，对凭证的权威性支援是一种充满“理性”的教学方式。在论证式教学中的质疑与反驳，论证双方的较量，凭借的都是确凿的凭证。通过对论据的质疑和反驳，将推理的逻辑性和严密性推向极至。因此，推广论证式教学策略，并进一步在实践中加以运用，在培养学生的科学素养上有着不可取代的作用：培养了学生的批判思维，挖掘了学生的多重潜能，让学生逐渐在科学实验中要保持严谨与客观，使学生对科学的认知进一步提高。在新的课程背景下如何灵活运用论证式教学，给教师提出了新的要求，也带来了新的机遇和挑战。

参考文献：

[1] 王星乔，米广香.论证式教学：科学探究教学的新图景[J].中国教育学刊，2010，（10）：50.

[2] 何嘉媛，刘恩山.论证式教学策略的发展及其在理科教学中的作用[J].生物学通报，2012，47（5）：31-34.

[3] 许桂芬，“细胞核——系统的控制中心”一节论证式教学尝试[J].生物学通报，2014，49（2）：33-37.

[4] 许桂芬，在论证式教学中如何引导质疑和辩驳——以“生物膜的流动镶嵌模型”为例[J].生物学通报，2014，49（2）：34-37.