基于学科核心素养的探究式概念教学

钟弦

摘要：本文以“DNA通过半保留方式复制”为例，运用“假说—演绎”法探究DNA复制的方式，进行高中生物概念教学。学生在亲历探究过程中，不仅理解了概念，还培养了科学思维和科学探究能力，提升了生物学科核心素养。

关键词：核心素养探究概念

一、选题背景

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》提出了“以核心素养为宗旨，内容聚焦大概念，教学过程重实践，学业评价促发展”的基本理念。2019年安徽合肥正式使用了人教版的新教材，笔者发现生物学科新教材最突出的特点就是落实了生物课程标准中提出的学科核心素养。那么我们作为一线教师在教学中应该如何落实核心素养呢？赵占良先生曾经说过：“只有在真实的情境中开展学生活动，探究问题，学生的价值观、必备品格、关键能力才能真正得到培养。”故笔者认为，在课堂教学中引导学生探究是新课程标准实施与课程改革的内在诉求。作为生物教师，应充分利用教材开展学生探究活动，使生物课堂更富有特色与魅力。

探究式教学是指在学习一些概念和原理时，让学生自己通过阅读、观察、思考、讨论等途径去探究，自行发现并掌握概念和原理的一种教学方法。在生物的教学中往往会有许多概念，除了以术语、名词形式呈现外，在新课标中我们会发现列出的“大概念”“重要概念”“次位概念”都是以陈述句形式呈现。教师在帮助学生构建概念的过程中，如果仅仅注重知识教学，虽会节省课堂时间，但这样做其实忽略了学生核心素养的发展，也不利于学生对概念的深刻理解。那么如何以新教材为载体帮助学生理解科学概念，同时落实学科核心素养的培养呢？下面以“DNA通过半保留方式复制”为例说明如何通过探究活动实现对概念的构建，并培养学生的核心素养。

二、分析新教材，厘清设计思路

“DNA半保留复制的实验证据”是人教版高中生物必修二《遗传与进化》第三章第三节的内容。其在旧版教材中是选学内容，但在新教材中是必学内容，并且“DNA的复制是以半保留的方式进行”这一概念以黑体字形式呈现。这一变动说明新教材要求学生不仅需要重点掌握这一概念，而且需要注重科学思维、科学探究能力等核心素养的发展。如果教师直接将概念告知学生，会给学生带来困惑，也不利于发展学生的学科核心素养，故笔者采用探究式教学模式达到构建科学概念的目的。通过构建模型、小组合作探究的方式，学生尝试提出DNA复制方式的假说，并设计实验、演绎推理、实验检验，再得出结论。学生在“假说—演绎”这一探究过程中，深度思考，学会运用巧妙的实验方法解决问题，在得出实验结论的同时形成了“DNA通过半保留方式复制”这一科学概念，提升了科学思维和科学探究能力，有效突破了本节课概念教学的难点。

三、探究引领概念教学

（一）温故知新，引入概念

教师首先展示DNA分子结构模式图，并提出问题：“（1）根据DNA的结构特点，请分析DNA为什么可以作遗传物质？（2）遗传物质如何才能在代代相传的过程中保证稳定遗传呢？”从而引出DNA复制。

设计意图：让学生回顾遗传物质应该具备的特点以及DNA的结构特点，从结构与功能观出发去理解DNA为什么适合作遗传物质;通过思考DNA如何才能稳定遗传给后代，引出新课。

（二）构建模型，提出DNA复制方式的假设

教师把红、蓝两色的磁力条分发给每个学习小组，教师指出所发的磁力条代表DNA链，红色代表亲代DNA的母链、蓝色代表子链。请学生利用磁力条展示出亲代DNA复制的结果并分析亲子代DNA的链组成情况。各个小组在构建模型过程中将发现不同的复制方式会产生不同链组成的子代DNA，从而产生疑惑，探究课题。

设计意图：通过小组合作利用磁力条构建模型，激发探究兴趣，由学生自己提出探究课题——探究DNA的复制方式。

（三）设计实验，探究DNA复制的方式

1.提出问题

科学研究需要大胆的想象，但得出结论必须建立在确凿的证据之上。教师设问：“如何设计实验来探究DNA复制的方式？实验的基本思路是什么？”之后教师需要提出具体的问题引导学生思考：（1）半保留复制和全保留复制的主要区别在哪儿？（2）怎么分辨DNA分子的母链和子链？（3）用稳定性同位素标记后的DNA分子如何才能区分开？

2.提出假说

在教师的问题驱动下，学生找到本实验所要用的科学方法。在此基础上，师生共同分析并理解科学家梅塞尔森和斯塔尔的实验过程，之后由学生根据自己的假说推理实验结果。根据假说一“DNA是半保留复制”，请学生演绎推理出子代DNA分子的链组成及离心结果，完成课本54页示意图或者完成学案。在学案中要求学生画出每一代DNA的链组成，实线表示含15N的DNA链，虚线表示含14N的DNA链;并画出每代DNA离心后在离心管中的位置。基于假说二“DNA是全保留复制”，请学生演绎推理出子代DNA分子的链组成及离心结果，完成学案。

3.实验检验，验证假说

教师展示科学家用紫外线照射离心管投影到一个平面上所得到的实验现象（见图1），由于DNA可吸收紫外光，投影的平面上可显示出离心管内DNA带的位置。

4.分析结果，得出结论

学生观察并分析，发现真实结果与假说一的推理结果一致，最终得出结论：DNA的复制是以半保留的方式进行的。

设计意图：梅塞尔森和斯塔尔设计的实验蕴含着科学的实验方法和设计思路，为培养学生的核心素养，教师通过问题驱动充分调动学生的思维，启发学生用稳定性同位素标记法和密度梯度离心的方法来区分不同链组成的DNA。在探究过程中，学生不仅找到了合适的实验方法，还自己设计实验、演绎推理，最终分析结果得出结论，也掌握了本节课的科学概念。

四、结语

新教材是落实核心素养的载体，学生的探究活动是落实新课标中学科素养的渠道。探究式概念教学在课堂上充分发挥了以学生为主体，教师为主导的作用，落实课标理念，渗透学科素养。由于生物必修模块的教学内容较多，课时有限，故在平时教学中教师常常会舍弃探究活动，只注重知识的教学。但笔者认为，探究活动是可以与知识的学习、科学思维的训练有机结合起来的。以本节课“探究DNA的复制方式”为例，学生经过探究活动得出结论“DNA的复制是以半保留的方式进行的”，这正是他们需要掌握的科学概念，学生通过亲身探究获得成就感。笔者认为通过探究活动进行概念教学，可以加深学生对概念的深度理解，同時落实了新课标提出的学科核心素养，值得教师们在今后的教学实践中深入研究。

参考文献：

中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）＼[M＼].北京：人民教育出版社，2018.

责任编辑：唐丹丹749DCE71-6172-4D11-81F1-586C28A1D95A