基于CER论证模型的教学设计

一、设计思想

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》明确指出了生物学学科核心素养，也进一步指明人才培养的方向，其中包含的科学思维是培养创新型科技人才的关键要素。在科学思维领域，论证能力无疑是其关键性的构成。论证式教学所开展的论证活动是通过观察事实和现象自主提出主张，对证据进行相应的采集，然后借助于实验，得到相应的证据，展开推理，证明主张或修正主张的过程。

CER论证模型（如图1）是由麦克尼尔于2006年提出的，该模型包含主张、论据和推理3个要素，简单明了，适合初学者。

《DNA的结构》这一章节，科学家在探索DNA结构过程中的发现和结论，很适合作为情境提供给学生。学生在此基础上，选择合适的论据，并经过演绎推理，对假说进行评价，尝试形成主张。在这个过程中，科学思维得到发展，核心概念也得以落实。在CER论证模型的基础上，结合教学实际，采取论证式教学模式组织这节课。

二、内容分析与处理

《DNA的结构》这一节教学内容是将遗传学深入到分子水平，让学生理解基因的本质，从而理解遗传的本质。课本既讲述了沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事，也介绍了DNA的结构特点。在沃森和克里克尝试搭建DNA的结构时，以许多科学家的相关发现作为论据，在此基础上进行演绎推理，形成了关于DNA结构的一系列主张，最终成功搭建出DNA的双螺旋结构，这为论证式教学提供了情境和素材。另外，学生此时已通过学习“孟德尔的遗传定律”和“减数分裂和受精作用”，对“假说-演绎”和“模型建构”2种科学思维和科学探究方法有所了解和尝试，具备使用CER模型进行科学论证并构建物理模型的基本能力。

本节课的教学资源的组织情况如下页表。

三、教学目标和重难点

（一）教学目标

1.生命观念：从DNA的结构出发，解释DNA可编码多种遗传信息的原因，理解结构与功能相适应。

2.科学思维：①从相应文本资料及视频资料种提取关键信息，运用CER论证模型提出关于DNA结构的主张，并简单阐述推理过程；②能说明模型与原型之间的关系。

3.科学探究：通过亲手搭建DNA的结构模型，理解模型建构的一般过程。

4.社会责任：通过了解科学史的相关资料，亲自体验模型建构过程，理解科学探究是复杂和曲折的，需要来自多个领域的科学家的合作。

（二）教学难点

1.教学重点：DNA的平面结构、DNA的多样性及特异性。

2.教学难点：DNA模型建构。

四、教学设计思路

设计如下表。

五、论证式教学的过程

（一）设置问题情境，引发学生思考

情境：曹操家族DNA破译，认亲找到9支后人。

问题：从资料中可以看出，DNA的主要生物学功能是？从资料中可看出DNA具有什么特性？DNA分子具有怎样的结构使之具有这样的特性？

（二）提出问题一：游离的脱氧核苷酸如何连接成链？

证据1：游离的脱氧核苷酸之间可发生酯化反应。

初步论证：磷酸-磷酸或磷酸-脱氧核糖可形成化学键将游离的脱氧核苷酸连成链。

证据2：相邻的磷酸基团都带负电，互相排斥。

形成主张：磷酸基团之间的化学键不稳定，磷酸-脱氧核糖可形成化学键将游离的脱氧核苷酸连成链。

（三）提出问题二：2条单链如何连接成DNA？

证据3：DNA衍射图片和弹簧衍射图案很相似。

初步论证：DNA的空间结构为双螺旋。

分组任务：尝试构建DNA平面结构模型。学生摆出“碱基内侧”“碱基外侧”的排布方式。

证据4：脱氧核糖与磷酸具亲水性，碱基具有疏水性。

证据5：展示查戈夫对不同物种的碱基进行定量检测的结果。

证据6：嘌呤为双环结构，嘧啶为单环结构。

形成主张：DNA外侧为脱氧核糖与磷酸交替排列，内部碱基配对方式为嘌呤与嘧啶配对，A与T配对，G与C配对。

六、教学反思

本次尝试是将论证式教学与概念模型的构建相结合，通过小组合作探究的方式，在一定的情境中，基于事实和证据，经过推导、辩驳，修正假说，形成主张，从而构建DNA的结构模型，阐述其结构与功能的相关性，学生科学思维达到水平三。若是在时间允许的前提下，引导学生基于模型，对DNA可能存在的复制方式提出自己的想法，让学生有机会利用概念模型，解释生物学相关问题，学生的科学思维将得到进一步的发展。

责任编辑"徐国坚