李華義 陳世軍

摘要：采用“5E”教學(xué)模式對“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)過程設(shè)計，靈活運用“引入”“探究”“解釋”“遷移”“評價”五個環(huán)節(jié)，設(shè)計“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗”和“噬菌體侵染細(xì)菌的實驗”兩個實驗探究，提出問題、小組討論、小組展示，得出實驗結(jié)論，最后讓學(xué)生設(shè)計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。

關(guān)鍵詞：“5E”教學(xué)模式；DNA；遺傳物質(zhì)；教學(xué)過程

中圖分類號：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2021）04-0099

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)是人教版必修二第三章基因本質(zhì)中的第一節(jié)內(nèi)容，該節(jié)主要包括肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細(xì)菌實驗，這兩個實驗是本節(jié)重難點。通過對這兩個實驗的教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。如汪英[1]用“自主、探究、合作”的方法，引導(dǎo)學(xué)生模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程。朱建玲[2]在該節(jié)教學(xué)中，提高了學(xué)生設(shè)計實驗的能力。盡管如此，以上兩類教學(xué)設(shè)計在學(xué)生實驗探究能力的培養(yǎng)方面還不夠完善?！?E”教學(xué)是基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的教學(xué)模式。該模式注重以學(xué)生為中心，即以學(xué)生活動為中心。有研究者表明，該模式能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的各方面能力[3]。因此，本文采用“5E”教學(xué)模式來設(shè)計“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)。

一、“5E”教學(xué)模式的簡介

“5E”教學(xué)模式中的“5E”是指引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋（Explanation）、遷移（Elaboration）和評價（Evaluation），五個英文單詞的首字母。該模式將探究作為一條主線，貫穿于整個教學(xué)模式。其“引入”環(huán)節(jié)主要是教師創(chuàng)造情境或活動吸引學(xué)生的注意力。“探究”環(huán)節(jié)是教師提供活動，并且引導(dǎo)學(xué)生開展探究活動，讓學(xué)生在探究活動中獲得知識或技能?！敖忉尅杯h(huán)節(jié)是給學(xué)生提供一個闡明觀點和想法的機會，讓學(xué)生可以解釋對知識的理解或?qū)μ骄窟^程和結(jié)果的展示?！斑w移”環(huán)節(jié)是擴展學(xué)生對知識的理解和技巧?！霸u價”環(huán)節(jié)是給學(xué)生提供相互點評的機會，這里的點評既可以是對自己的點評也可以是學(xué)生間的點評。

從該模式的內(nèi)涵可以看出，遵循建構(gòu)主義理論，即整個教學(xué)過程雖是教師為引導(dǎo)，但卻以學(xué)生為主體，教師設(shè)置情景、拋出問題、選取活動、進(jìn)行評價，而學(xué)生在進(jìn)行交流、探究、構(gòu)建知識等[4]。除此之外，在課堂的交流中語言表達(dá)能力得到良好的提高。

二、教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)。

1.通過探究“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”和“噬菌體侵染細(xì)菌實驗”，一步一步地知道并確定DNA是遺傳物質(zhì)。學(xué)會設(shè)計實驗，證明“煙草花葉病毒”的遺傳物質(zhì)是RNA。最終通過對比歸納得出DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

2.通過學(xué)習(xí)“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”和“噬菌體侵染細(xì)菌實驗”，清楚科學(xué)研究的一般方法和步驟。

三、教學(xué)流程

1.引入

設(shè)計意圖：通過這種提問導(dǎo)入新課并制造懸念，使學(xué)生注意力集中。

教師行為：利用“種瓜得瓜，種豆得豆”和“龍生龍，鳳生鳳，老鼠生的兒子會打洞”，這兩句話體現(xiàn)了生物的基本特征之一——遺傳。那么什么是遺傳物質(zhì)呢？怎么來證明DNA就是遺傳物質(zhì)呢？

2.探究

（1）第一次探究（肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗）

設(shè)計意圖：以解決問題的方法，使學(xué)生尋求答案過程中整理思路，學(xué)生的邏輯思維得以訓(xùn)練。尋找問題答案采用小組相互討論的形式，讓學(xué)生在討論中獲得更多信息，同時也學(xué)會尊重別人。除此之外，教師還可以培養(yǎng)學(xué)生相互合作的精神。在解決問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和形成結(jié)論能力。

教師行為：先對肺炎雙球菌進(jìn)行充分了解。再帶著問題閱讀教材，展示問題進(jìn)行交流討論：①實驗先進(jìn)行第一、二組的目的是什么？可否直接進(jìn)行第四組實驗？②用“條件—結(jié)果”分析法分析（不一樣的條件導(dǎo)致的結(jié)果不同），分別闡明第一組和第二組、第二組和第三組、第三組和第四組實驗各說明了什么？③該實驗有無證明DNA是遺傳物質(zhì)？該實驗結(jié)論是什么？

（2）第二次探究（肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗）

設(shè)計意圖：通過問學(xué)生設(shè)計DNA和DNA水解酶這組實驗有沒有必要性，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。除此之外，肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗對學(xué)生的分析能力也有進(jìn)一步培養(yǎng)，同時也為了讓學(xué)生通過對該實驗的學(xué)習(xí)，初步學(xué)會怎樣設(shè)計實驗思路。

教師行為：利用“這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么呢？”引出艾弗里做的肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗，利用幻燈片展示該實驗的做法及現(xiàn)象（如3.1圖）。讓其觀察實驗的演示過程，結(jié)合課本，討論以下四個問題：①實驗過程中①②③④步說明了什么？⑤⑥⑦步說明了什么？②艾弗里等人在做第①-⑦步實驗時發(fā)現(xiàn)，該實驗的步驟不是很嚴(yán)密，還不能說明DNA就是轉(zhuǎn)化因子，所以艾弗里等人設(shè)計了第⑧步實驗，用酶來處理DNA，使DNA水解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中沒有出現(xiàn)S型細(xì)菌。請問艾弗里等人做第⑧步實驗有必要性嗎？必要性是什么呢？③這個實驗的關(guān)鍵設(shè)計思路是什么？④通過上述實驗，能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)嗎？

設(shè)計意圖：通過相互討論，學(xué)生對實驗有更好的理解，除此之外，對學(xué)生分析能力、形成結(jié)論能力，以及學(xué)會實驗設(shè)計的思路及過程等方面進(jìn)行訓(xùn)練。

教師行為：首先引導(dǎo)學(xué)生了解T2噬菌體這種病毒的結(jié)構(gòu)模式圖，之后讓學(xué)生思考帶著問題（進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的是什么？什么結(jié)構(gòu)留在外面？出來的是什么？）觀看噬菌體侵染細(xì)菌的視頻。再向?qū)W生介紹放射性同位素標(biāo)記法及標(biāo)記噬菌體方法以及赫爾希和蔡斯的實驗。讓學(xué)生結(jié)合課本，分析、討論相關(guān)問題：①實驗為什么選擇噬菌體作為實驗材料？②為什么要選擇35S和32P這兩種同位素對噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行分別標(biāo)記？用14C和18O同位素標(biāo)記可行嗎？③實驗中有攪拌和離心步驟，這兩個步驟的目的分別是什么？④35S標(biāo)記的噬菌體實驗中，在沉淀物中為什么會有放射性？⑤噬菌體被32P標(biāo)記的實驗中，為什么在上清液中有少量的放射性？⑥該實驗的設(shè)計思路是什么？⑦這個實驗說明可以作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具有哪些特性？該實驗得到什么結(jié)論？

3.解釋

（1）第一次解釋（肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗）

設(shè)計意圖：讓小組展示討論結(jié)果，同時闡述本小組的看法，該環(huán)節(jié)可以了解學(xué)生的想法，更加充分地發(fā)揮學(xué)生主體地位，有利于知識的吸收，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。

教師行為：組織學(xué)生展示小組討論的結(jié)果，然后再進(jìn)行糾正：①第一組和第二組實驗主要為了說明R型細(xì)菌和S型細(xì)菌各自的作用，同時這兩組實驗也起對照的作用，還可以排除其他原因使小鼠死亡。所以不可以直接跳到第四組實驗。②第一組實驗和第二組實驗說明了R型活細(xì)菌中沒含有使小鼠致死的物質(zhì)，S型活細(xì)菌中含有使小鼠致死的物質(zhì)；第二組實驗和第三組實驗說明了死亡的S型細(xì)菌中沒含有使小鼠致死的物質(zhì)；第三組實驗和第四組實驗說明了在加熱殺死的S型細(xì)菌體內(nèi)含有使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌的物質(zhì)。③沒有。該實驗結(jié)論是在已加熱殺死的S型細(xì)菌中含有某種物質(zhì)，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型細(xì)菌，這種物質(zhì)稱為“轉(zhuǎn)化因子”。

（2）第二次解釋（肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實驗）

設(shè)計意圖：通過相關(guān)討論，讓小組的討論結(jié)果得到展示，是為了培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力與語言表達(dá)能力。

教師行為：組織學(xué)生展示小組討論的結(jié)果，然后再進(jìn)行糾正：①實驗過程中①②③④步說明了轉(zhuǎn)化因子不是S型細(xì)菌中的多糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和RNA，因為①②③④步實驗的結(jié)果都是只產(chǎn)生R型活細(xì)菌；⑤⑥⑦步則說明了轉(zhuǎn)化因子可能是S型細(xì)菌中的DNA。②有必要性，做第⑧步實驗的必要性在于是DNA本身，并不是DNA的化學(xué)組成單位使細(xì)菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。③設(shè)計思路是單獨觀察DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的作用。④該實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)，不能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。最后【總結(jié)】所以這個實驗的巧妙之處是控制變量原則，將多個變量分解為單個變量進(jìn)行研究，以確認(rèn)實驗結(jié)果究竟與何因素有關(guān)。這個實驗的結(jié)論是DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。

（3）第三次解釋（噬菌體侵染細(xì)菌的實驗）

設(shè)計意圖：通過相關(guān)問題的討論，讓學(xué)生歸納自己小組的想法，向同學(xué)們展示自己小組的討論結(jié)果同時闡述自己小組的看法，在過程中使學(xué)生能更好地理解實驗。

教師行為：組織學(xué)生展示小組討論的結(jié)果，然后再進(jìn)行糾正：①因為探究的是遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)，而噬菌體是病毒，只含有DNA和蛋白質(zhì)，排除了其他物質(zhì)的干擾。②原因是P元素是DNA的組成元素中的特有元素；S元素是在蛋白質(zhì)中特有元素。不可行，主要原因是在DNA和蛋白質(zhì)中組成元素都有。③攪拌的目的是使噬菌體與細(xì)菌分離；離心的目的是為了發(fā)生分層。④攪拌不充分，個別35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)外殼沒有和大腸桿菌分離而隨其到了沉淀物中。⑤與保溫時間長短有關(guān)。⑥該實驗的設(shè)計思路是分別單獨觀察DNA與蛋白質(zhì)各自的作用。⑦該實驗說明能夠作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具有的特性有能夠進(jìn)行自我復(fù)制、具有連續(xù)性、能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。這個實驗的結(jié)論是DNA是遺傳物質(zhì)。

（4）遷移

設(shè)計意圖：通過實驗的學(xué)習(xí)，設(shè)計實驗，使學(xué)生學(xué)以致用。

教師行為：利用“DNA是唯一的遺傳物質(zhì)嗎？”這個問題引出遺傳物質(zhì)是RNA的煙草花葉病毒，介紹這種病毒的結(jié)構(gòu)及成分，之后拋出問題：怎樣設(shè)計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)到底是RNA還是蛋白質(zhì)呢？組織學(xué)生小組代表展示設(shè)計的實驗。之后再例舉動物和人的遺傳物質(zhì)是DNA、植物的遺傳物質(zhì)是DNA、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA、病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，通過對比得出結(jié)論：“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”。

（5）評價

設(shè)計意圖：在學(xué)生設(shè)計好實驗后，應(yīng)給予回應(yīng)，鼓勵會使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有興趣和動力。

教師行為：組織學(xué)生進(jìn)行點評，每個小組的實驗優(yōu)點和不足，并篩選出最好的小組實驗設(shè)計，給予一定的獎勵和鼓勵。

4.教學(xué)反思

“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)內(nèi)容采用“5E”教學(xué)模式設(shè)計教學(xué)過程，既可以引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)研究的一般方法，還可以讓學(xué)生初步學(xué)會實驗設(shè)計，同時還能培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。除了在“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)可以采用“5E”教學(xué)模式設(shè)計外，還可以在其他教學(xué)內(nèi)容采用。例如在“基因頻率改變與生物進(jìn)化”這一節(jié)[5]，在該節(jié)中，“5E”教學(xué)模式可以在數(shù)理探究教學(xué)中提供可操作的有力的支持，在質(zhì)疑中主動探究，在探究中解決疑問，在獲得新知的基礎(chǔ)上提升新知應(yīng)用的能力，從而使得數(shù)理探究的過程更加條理化、直觀化、科學(xué)化。除此之外，在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”這一節(jié)[6]，采用“5E”教學(xué)模式教學(xué)中可以培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦能力等。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪英.“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（50）：200-202.

[2]朱建玲.“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一課的教學(xué)設(shè)計[J].學(xué)知報·教學(xué)論壇，2010（12）.

[3]王健，李秀菊.5E教學(xué)模式的內(nèi)涵及其對我國理科教育的啟示[J].生物學(xué)通報，2012，47（3）：39-42.

[4]袁維新.概念轉(zhuǎn)變理論及其對當(dāng)代科學(xué)教育的啟示[J].外國教育研究，2009，233（11）：11-16.

[5]鄭世輝.基于5E模式的“基因頻率改變與生物進(jìn)化”教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)教學(xué)，2018，43（9）：41-42.

[6]陳坤.“5E”教學(xué)模式在“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（4）：37-39.

（作者單位：貴州省銅仁市第八中學(xué)554300）