摘 要:本文主要概述論證式教學(xué)策略的運(yùn)用,以課題“促胰液素的發(fā)現(xiàn)”為例,說明“從資料到主張得出乃至認(rèn)可”需要充足的論據(jù),體現(xiàn)論證式教學(xué)是一種科學(xué)的探究模式。
關(guān)鍵詞:論證式教;生物教學(xué);科學(xué)探究
新課標(biāo)改革的核心理念是開展探究式教學(xué),理科教學(xué)更是要注重培養(yǎng)學(xué)生在具體的生活情境中運(yùn)用科學(xué)思維方式,做出正確選擇的能力。論證式教學(xué)策略的運(yùn)用,不僅有助于學(xué)生理性思維品質(zhì)的發(fā)展,而且能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的建構(gòu)。論證式教學(xué)策略運(yùn)用于高中生物學(xué)課堂的程序如下:(1) 確定教學(xué)內(nèi)容,并梳理各知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系;(2) 教材中現(xiàn)有資料作為基礎(chǔ)的資料,通過多種渠道收集論證所需要的其他資料;(3) 對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究過程等內(nèi)容提出疑問,得出最初的“主張”;(4) 教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、反駁,尋求附加條件使“主張”成立。
促胰液素的發(fā)現(xiàn)過程是曲折的、復(fù)雜的,如果忽略了或不夠重視胰液分泌過程又或者是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程不注重分析,那么學(xué)生在遇到有關(guān)實(shí)驗(yàn)題時(shí)往往會(huì)不知所措?!按僖纫核氐陌l(fā)現(xiàn)”這一節(jié),教材呈現(xiàn)了沃泰默、斯他林和貝利斯等科學(xué)家的探究過程。
一上課讓學(xué)生聯(lián)系日常的進(jìn)食和消化現(xiàn)象,提出問題:進(jìn)餐后,食物從口腔進(jìn)入,最終殘?jiān)筛亻T排出,需要哪些器官參與?
學(xué)生回答:食物在人體中需要口腔——咽——食道——胃——小腸——大腸等消化器官的參與。
教師總結(jié):消化系統(tǒng)除由上述器官組成的消化道,還包括什么?胃負(fù)責(zé)將食物送往小腸,與此同時(shí),位于腹部上區(qū)的胰腺產(chǎn)生胰液,其中含各種消化酶,能中和胃酸,幫助消化糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這樣通過對(duì)消化過程的分析,引出位于消化道之外的腺體——胰腺。
那么食物到達(dá)小腸的訊號(hào),胰腺是如何得到的呢?一種觀點(diǎn)認(rèn)為,胰液的分泌是神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)節(jié)的,代表學(xué)者沃泰默。
學(xué)生閱讀資料分析:對(duì)照組中稀鹽酸注入狗的血液,小狗不分泌胰液,說明鹽酸本身不會(huì)直接刺激胰腺分泌胰液。沃泰默關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)是切斷通向該段小腸的神經(jīng),僅保留血管,然后將稀鹽酸注入小腸內(nèi),仍促進(jìn)胰液分泌。
質(zhì)疑:為什么沃泰默堅(jiān)信胰腺分泌胰液是一個(gè)頑固的“局部分泌反射”?
分析推理:他認(rèn)為小腸上微小的神經(jīng)是難以剔除干凈的,還有少數(shù)保留了完整的反射弧,在小腸和胰腺之間存在著局部反射,且是一個(gè)十分頑固的神經(jīng)反射。需要繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)確認(rèn),但是沃泰默囿于定論。
若按照神經(jīng)調(diào)節(jié)的觀點(diǎn),那么該實(shí)驗(yàn)的刺激物、感受器、效應(yīng)器分別是什么?學(xué)生根據(jù)反射作用,認(rèn)為刺激是稀鹽酸、感受器是小腸、效應(yīng)器是胰腺。
進(jìn)一步質(zhì)疑:那是不是可以得出“胰液分泌受神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)”的結(jié)論?
分析推理:不能,根據(jù)沃泰默的實(shí)驗(yàn),既然通向小腸的神經(jīng)已經(jīng)被切斷,胰腺仍然分泌胰液,應(yīng)該是排除神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用。這有可能是小腸黏膜受到鹽酸的刺激,產(chǎn)生了一種化學(xué)物質(zhì),該物質(zhì)隨著血液運(yùn)輸至胰腺,從而引起胰液分泌,并不是通過神經(jīng)調(diào)節(jié)的方式完成的。
得出主張:胰液的分泌并不是通過神經(jīng)調(diào)節(jié)的方式來完成的,應(yīng)該是某種化學(xué)物質(zhì)在起作用。
沃泰默竟然都想到剪去神經(jīng),為什么功虧一簣?這不免聯(lián)想到艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)論:遺傳物質(zhì)是DNA。不少科學(xué)家懷疑DNA純度,質(zhì)疑艾弗里,后來赫爾希和蔡斯選擇噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料侵染細(xì)菌,通過檢測(cè)放射性的分布情況,最終證實(shí)DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。受19世紀(jì)的學(xué)術(shù)界權(quán)威觀點(diǎn)的束縛,沃泰默墨守陳規(guī),沒有大膽去質(zhì)疑、探索、創(chuàng)新,不能從客觀事實(shí)出發(fā)下結(jié)論,與真相失之交臂。
另一種觀點(diǎn):胰液的分泌不是神經(jīng)調(diào)節(jié),而是有其他調(diào)節(jié)方式。斯他林和貝利斯認(rèn)為沃泰默切除神經(jīng)是完全的。在研究胰腺的胰液分泌調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)中,斯他林和貝利斯把實(shí)驗(yàn)狗的一段小腸剪下,刮取黏膜與稀鹽酸混合,并加砂子幫助研磨,制成提取液,取適量注入狗的靜脈中,引起了胰液的大量分泌。
分析推理:該實(shí)驗(yàn)與沃泰默所做將稀鹽酸注入狗的血液中,未引起胰液分泌的實(shí)驗(yàn)形成了鮮明對(duì)照。鹽酸刺激小腸黏膜后,引起胰腺分泌胰液是因?yàn)橄←}酸使小腸黏膜產(chǎn)生了某種物質(zhì),該物質(zhì)隨血液循環(huán)到達(dá)胰腺,并刺激其分泌胰液。
設(shè)想:這可能是一個(gè)新現(xiàn)象——化學(xué)“反射”。
證實(shí)設(shè)想:(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):小腸黏膜在稀鹽酸作用下是否產(chǎn)生促使胰液分泌的物質(zhì)。(2)實(shí)驗(yàn)材料:生長(zhǎng)發(fā)育狀況相似的健康小狗8只,新鮮狗的小腸若干,稀HCl,生理鹽水,研磨工具,注射器等。(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①將生長(zhǎng)發(fā)育一致的小狗分成甲、乙兩組,取一段新鮮狗的小腸,刮下黏膜,分成等量的兩份;②一份與4 mL的稀鹽酸混合、研磨、過濾制成提取液A;另一份與等量的生理鹽混合制成提取液B;③未注射前先測(cè)定甲、乙兩組正常小狗的胰液分泌量,作為比照;④將等量提取液A、B分別注入甲、乙兩組小狗的靜脈中;⑤在相同適宜的條件下,飼養(yǎng)一段時(shí)間后,測(cè)定兩組小狗胰液分泌量。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè):若乙組胰液分泌量明顯多于甲組,則說明小腸黏膜在稀鹽酸作用下產(chǎn)生促進(jìn)胰液分泌的物質(zhì);若甲乙兩組胰液分泌量沒有明顯差異,則說明小腸黏膜在稀鹽酸作用下沒有產(chǎn)生促進(jìn)胰液分泌的物質(zhì)。
質(zhì)疑:那么在斯他林和貝里斯實(shí)驗(yàn)中,胰液的分泌能不能排除鹽酸的作用?
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):取4只生長(zhǎng)發(fā)育狀況一致的小狗,分成甲、乙兩組,每組2只;切除小腸通往胰腺的神經(jīng),向甲組小狗的靜脈中注射2 mL稀鹽酸,向乙組注射等量生理鹽水;觀察并檢測(cè)胰液的分泌量。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè):若兩組的小狗胰液分泌量相等,則鹽酸不影響胰液的分泌;若甲組小狗的胰液分泌量比乙組多,說明鹽酸能促進(jìn)胰液的分泌;反之,鹽酸起抑制作用。
完善主張:在鹽酸刺激作用下,小腸黏膜產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì),經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)揭认?,促進(jìn)胰腺分泌胰液;鹽酸并沒有直接刺激胰腺分泌胰液。該物質(zhì)被命名為促胰液素。
斯他林和貝利斯的科學(xué)發(fā)現(xiàn)主要涵蓋了兩個(gè)方面:其一是揭開了該化學(xué)物質(zhì)的神秘面紗——促胰液素;其二是發(fā)現(xiàn)了一種機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)能的新領(lǐng)域——激素調(diào)節(jié)。也就是說,除了神經(jīng)調(diào)節(jié)外,機(jī)體內(nèi)還存在著一種通過化學(xué)物質(zhì)的傳遞以調(diào)節(jié)器官活動(dòng)的方式。
論證式教學(xué)策略恰如其分地運(yùn)用于教學(xué),旨在讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)家的評(píng)價(jià)資料、提出主張、辯駁主張,最終完善自己的主張等過程,促進(jìn)了學(xué)生探究能力的發(fā)展及生物科學(xué)素養(yǎng)的提高,在理科教學(xué)中具有重要的價(jià)值。
作者簡(jiǎn)介:王海琴,江蘇省蘇州市,蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院。