高中生物学“自主—交互—提升”教学模式的建构——以“噬菌体侵染细菌的实验”微课设计为例

陈慧谦

(福建省福州屏东中学 350003)

新课程教学观认为，教学是一种交往与沟通，教学过程是教师与学生相互启发、积极互动、共同发展的过程[1]。那么，高中生物学教学如何创设教学相长的情境、激活学生潜在的学习热情、培养学生理性的思维品质和良好的学科素养？本文以“噬菌体侵染细菌的实验”微课设计为例，阐述 “自主—交互—提升”教学模式的建构和体会。

1 自主——与自身的交流和对话

“一切教育本质上都是自我教育，一切学习本质上都是自学”。自主的学习，因为伴随着与自身的亲密对话以及心灵的无拘束的成长，因而是快乐的。微课是教师引导下促进学生自我对话的理想媒介，它容量小，支持在线播放，可以重复观看，有利于学生在相对独立的小环境中从容构建自己的知识体系。微课设计的起点是在学生的已知和未知之间架设情境桥梁；重点是在情境桥梁下引发学生的理性思维和自身对话；终点是预留教学目标等待课堂交互时实现。

“噬菌体侵染细菌的实验” 是分子遗传学研究史上的一个里程碑式的经典实验，在《普通高中生物课程标准》中属于最高层次的知识性目标，它逻辑严密、环环相扣，完美呈现了探究实验的一般步骤。但是，分子水平的实验设计涉及同位素标记等跨学科知识，学生暂时不具备这种能力，微课视频就以Flash动画的形式直接呈现，围绕这个“脚手架”，辐射探究实验的其他环节，寻找学生的“最近发展区”。这种感性的动态的视觉冲击可以激发学生刨根问底的本能好奇，例如，赫尔希和蔡斯为什么会设计“搅拌”这一环节？病毒侵染细菌的时候一定是遗传物质进入细菌，非遗传物质留在外面吗？这样的疑问源于教材简略化的处理，从“提出问题”直接切入“设计实验”，中间隐去了“作出假设”这一关键步骤。而假说在探究中占有核心地位，是科学思维的核心要素。因此，视频播放到此时，有必要让学生按下暂停键逆向思考：本实验是基于怎样的假说而设计的？重启暂停键后，悬念即将揭晓，你给自己打多少分呢？然后补充介绍赫里奥特富有魅力和启发性的假说：“病毒的作用可能像一个充满着‘转化因子’的注射针，它用尾部接触寄生细胞，通过酶的作用在细胞外膜上钻一个小孔，然后病毒头部的DNA就钻入细胞，其余部分不会进入细胞。”通过对比，学生会很有成就感地发现自己的假说本质上与之是相同的，只是没有那么形象生动，这是为什么呢？假说虽然源于想象和灵感，但也需要一定的经验和实验的依据。这时，可以顺理成章地提示学生：从遗传物质的科学探究历程以及噬菌体的结构特点出发，推测本假说的依据何在？课堂期待你的抢答！最后，视频告诉学生：假说具有相当的推测性，需要设计实验来证实或证伪。为了梳理可能出现的结果与主张之间的关系，在进行实验之前往往需要预期结果，使学生像科学家那样思考并填写表格，等待课堂的交流讨论(表1)。这样，将自学环节的设计置于课堂教学的整体设计之中，相辅相成而非简单重复；将独立思考和师生互动结合起来，取长补短而非取而代之。

表1 微课资源辅助下的自主学习模式

2 交互——与他人的交流和对话

课前自主学习与前者的认知倾向比较匹配，对后者的思维习惯是个挑战和修正；课堂的交互环节与后者的认知倾向比较匹配，对前者的学习习惯产生干预和影响。在一个平等的对话性的教学模式中，尊重和倾听他人的思考和见解，反省和表达自己的观点和看法，有利于全体学生的全面发展。这个课堂交互模式的呈现包括课前自学中“预设的结果”、思维碰撞中“生成的结果”、课堂检测中的“反馈与评价”、教师主导下的“拓展和延伸”，教学目标的顺利达成借助了互动教学系统的技术支持(表2)。

本节课对教材的二次开发体现在还原探究步骤中的“做出假设”“预期结果”和“结果分析”，目的是深刻领悟“假说-演绎法”的科学精髓。微课视频中的情境设置可以顺利达成预设的结果；开放性的表格设计则为课堂的动态生成预留了弹性的空间；生成的结果又为反馈和评价奠定了基础。由于课时限制，高中生物探究实验往往缺少对实验结果的分析，尤其缺少与预期结果的比较分析，这种意识和能力是科学素养重要的组成部分。及时的反馈关注的是学生对知识和技能的理解，对过程和方法的掌握，相互评价机制重建的是学生的情感态度和价值观。在此基础上，教师进行水到渠成的拓展和延伸，引导学生横向联系并纵向挖掘探究实验的共性问题，从而使“文本课程”转变为“体验课程”，使学生在对话和交流中惊讶于自己的想象力、表达力、沟通能力和逻辑思维能力，在愉快的情感体验中强化求知欲，激活内在的潜能和智慧。

3 提升——与客观世界的交流和对话

与客观世界的交流和对话的基本态度是严谨求实。赫尔希、蔡斯的论文是这么表述的：噬菌体含S的蛋白质外壳，与在细菌上的吸附，和将噬菌体DNA注入细菌细胞内有关，这种蛋白质可能与噬菌体在细胞内的生长无关。DNA具有某种功能，从本实验中不应该做出进一步的化学推理[2]。结论与假说不同，假说允许想象，而结论必须有实证支持。应尽量还原探究的历史背景和逻辑顺序，让学生体验到遗传学研究是如何一步一步接近生命本质的。

展示结论的原始表述后，教师将动画的两幅截图呈现给学生：注入的是DNA，倒入离心管时已经变成了噬菌体颗粒，中间发生了什么呢？从而自然过渡到后续研究成果的介绍——噬菌体侵染大肠杆菌的全过程包括吸附、注入、合成、组装和裂解。接着，借助英国哲学家图尔敏的论证模型对学生进行科学本质观的教育：人们虽然接受了赫尔希、蔡斯的实验结论，但是对于DNA为什么能够承担起作为遗传物质的重任还是心存疑虑的——它如何具备多样性、稳定性并且能够控制性状？也就是说，在“资料”和“主张”之间还缺少“支持因素”作为辩护的“理由”。直到1953年，沃森和克里克提出“DNA双螺旋结构模型”后，“遗传因子”神秘的面纱逐渐揭开，人们的疑虑也才逐渐消除。这样就为即将学习的“DNA分子的结构”埋下伏笔。最后，师生共同归纳探究实验的一般步骤，并借助互动电子白板进行论证结构的梳理(图略)。