信息技术与生物科学史有效整合的教学探究

魏霞 魏云

摘 要：本文以人教版必修二中“DNA是主要的遗传物质”一课为例，分析在新课程背景下将信息技术与生物科学史探究教学有效整合的一些方法，具有一定的参考价值。

关键词：信息技术；生物科学史；遗传物质；DNA

作者简介：魏霞，福建省福州市金山中学教师，研究方向为高中生物教学（福建 福州 350000）；魏云，福建省福清市华侨中学教师，研究方向为高中生物教学。（福建 福清 350300）

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）10-0061-02

21世纪信息技术飞速发展，为课堂教学方式的改革和学生学习方式的改变提供了必要的物质条件。在生物新课标中，生物科学史教学已作为提高学生生物科学素养的重要途径之一。但是传统的生物科学史教学过于强调科学知识的内容而忽略了对科学知识建构过程的探究以及学生创造性思维的培养，以致学生只会机械地获取科学内容和科学结论，缺乏兴趣和探索的热情。

如何将信息技术有机地整合到生物科学史探究教学中，笔者对人教版必修二“DNA是主要的遗传物质”这一课进行了初步尝试，获得了良好的教学效果。

“DNA是主要的遗传物质”这一节课程内容看似简单，通过前人的实验得出一个学生早已从媒体上熟知的结论：DNA是遗传物质。但是这几个实验的设计思路是什么？设计的科学性在哪里？实验结论是如何一步步得到的？学生并不容易掌握。尽量还原当时的时代背景，让学生走进那个时代，像科学家一样去探究并体验其中思维碰撞的快乐，这就需要教师去深度挖掘。

一、短片导入——震撼人心，仿佛时光穿梭，带领学生回到20世纪50年代

笔者在课前制作震撼人心的、配有诺贝尔奖颁奖礼奏乐曲的自动播放短片，短片内容是与本节课最密切相关的遗传学上获得诺贝尔奖的科学家及他们的主要成就。颁奖音乐振奋人心，一张张诺贝尔奖科学家的照片在屏幕上闪现，教室里没有任何杂声，同学们都注视着屏幕，聚精会神，仿佛回到了20世纪50年代。

这样的导入比传统教学有更大的优越性，主要体现在以下三个方面：第一，通过视听盛宴，配上内容设计，引发学生的认知冲突，启动了学生内部的思维矛盾，促使学生形成学习期待。“为什么当时人们怀疑艾弗里的结论？”“为什么人们不接受DNA是遗传物质？”心理学研究表明，只有一个人有强烈的明确的学习动机时，才能积极主动地投入学习过程，而强烈的学习动机来自认知冲突。第二，通过理解艾弗里的遗憾，学生体会到“DNA是遗传物质”的艰难探索历程。学生认识到本节课不仅要理解“DNA是遗传物质”，更要清楚证明“DNA是遗传物质”的科学方法和科学技术。学生渴望了解科学家探索的过程和遵循的科学方法以及应用的技术手段。第三，导入引起的思维摩擦，让学生们不由自主地提出问题：“怎么证明遗传物质是DNA还是蛋白质？”这个问题一直贯穿于本节课的始终，并作为本节课科学史探究的主线。

二、模拟实验——交互式的动画，生动逼真，激活课堂

布鲁纳的发现性学习强调学习是学生主动形成认知结构的过程，学生应该像科学家那样去主动思考、探索求知，通过主动地发现形成认知结构，最终达到对知识的理解和掌握的目的。

在“肺炎双球菌体内转化试验”中，教师简要介绍当时的时代背景，那是一个细菌横行、大流感经常爆发的时代，并引出肺炎双球菌和格里菲斯。格里菲斯是如何开展实验的？受实验条件的限制，这在中学实验室里无法完成。笔者应用信息技术手段制作了生动逼真的可操作的模拟实验。在这样的交互式动画中，学生亲自动手操作，亲身体验和感受科学家的探索过程和基本思路，不仅可以再现格里菲斯的实验设计和操作过程，而且可以满足每位学生亲自参与的内在需求。学生通过模拟操作实验，非常惊讶地发现第四组小鼠死亡了。“为什么第四组小鼠会死亡？活的S型细菌从哪里来？”至此，学生思维活跃，各种猜测纷纷出现，师生讨论，激活课堂，教师不必具体讲授格里菲斯的实验过程，只需适时点拨，这充分体现了以学生为主体，教师为主导的课堂文化。

三、实物投影——展示实验方案，师生讨论

学生动手模拟操作格里菲斯的实验后，S型细菌内哪一种物质是“转化因子”，成为他们又一个要解决的问题，推动他们继续探究。这时，教师只要巧妙地提问，学生思维的火花就很容易被激活。教师提问：“转化因子是DNA还是蛋白质？或是其他的有机物？应该怎样继续实验得出结论？”大部分学生很快就说出把DNA和蛋白质分开研究，看看是DNA还是蛋白质起作用。“怎么分开研究？”教师引导学生用化学提纯法。“提纯之后的DNA或蛋白质接下来要怎么操作？”学生答：“看是DNA还是蛋白质能够让活的R型细菌转化为活的S型细菌。”“如果不用小鼠作为细菌繁殖的供体，那要怎么在体外操作？”学生答：“培养细菌。”“怎么培养细菌？养哪一种细菌？”学生答：“养活的R型细菌。”学生能回答到这里，接下来的实验设计就容易多了。

学生分组讨论，设计实验方案。各小组学生上台在实物投影仪上投影，并向全班同学说出设计的理由和思路，教师组织同学一起讨论是否需要改进。由于注重发挥学生的主体性，实验设计不是由教师直接向学生传递，而是学生自己探究、自己建构的。教师还可以直接在学生的方案上引导全班同学共建出最佳方案，效果显著。全班同学共同得出最佳设计方案之后，学生们体验到成功的满足感和愉悦感。利用实物投影仪，能发挥学生的主体性，学生主动地参与整个学习过程，实验设计不是由教师向学生直接传递，而是学生自動、生生互动、师生互动后得出的，这样的学习是有效有活力的！

四、动画演示——将静止的文字和图片转化为动态的过程，变抽象为直观、形象

感性认识和理性认识在生物学的学习过程中都十分重要。感性认识是在理性认识的参与下进行，理性认识是在感性认识的支持下完成的。如“噬菌体侵染细菌”的过程，无法用肉眼观察，学生的感性认识在教师的语言传授里和课本的文字描述里很难实现。充分应用动画和图片，不仅能全面调动学生各种感官，还可以有效地实现精讲，突出重点、突破难点。

笔者用动画展示噬菌体立体结构模型，补充介绍噬菌体的结构和化学元素组成特点，为后面的同位素示踪法打下基础。另外，笔者还补充噬菌体侵染细菌的动画。噬菌体侵染细菌的实验有很多难点，比如课本中有这样一段文字：“赫尔希和蔡斯首先在分别含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基中培养细菌，然后分别用上述细菌培养T2噬菌体，从而制备出DNA中含有32P或蛋白质中含有35S的噬菌体。”这段文字如何理解？笔者制作两组富有两种鲜明色彩（红色表示有同位素标记，蓝色表示没有同位素标记）的动态图片，分别展示用35S和32P标记两组噬菌体的过程，学生理解这两组对照实验的目的，是把DNA与蛋白质间接地分开研究。这不仅提高教与学的效率，而且引发了学生对接下来的实验继续开展探究的欲望。

五、信息技术辅助创造更加和谐、活跃、高效的课堂，提升学生情感态度与价值观

信息技术与传统教学手段的有效配合，在快与慢有变换，动与静有交替，张与弛有错落，疏与密有间隔，起与伏有波澜的课堂节奏中，在环环相扣的学习活动中，促进学生高效地学习。运用信息技术能够减轻教师在课堂上的劳动量，教师有更多的时间对当时的历史背景和科学家生平进行补充。有了多媒体的辅助，教师无需用太多的言语，学生很自然地被科学家的科学思维和科学魅力吸引，情感态度与价值观悄然得到了升华。

参考文献：

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责任编辑 程 华