新万博manbetx客户端-孩子七岁那年

最后的最后,终究是空无一物,虽然已经做好了一无所获的准备,却还是不甘心,昔日的家,现在看来就像是一座空房子。“哼,阿弟你就是个小屁孩,什么都不懂就乱说话,以后等你弄明白了再来跟姐说你愿不愿意。记住该洗的衣服以后别堆太多。离莫嫌弃的抹了抹脸,“真是受不了你了,让一让。
  • 您现在的位置:溧水高级中学>>(刘庆柱)图⑥:该遗址出土的陶豆
  • 追寻人类思维的脉络
    文章来源:admin  点击数:25  时间:2017-09-11 15:01:28

    追寻人类思维的脉络

    ------苏教版“DNA分子的结构”一节科学史料教学设计

    江苏省溧水高级中学(211200)   吴久宏

    作者信息:吴久宏(1973----),男,大学本科学历,中学高级教师,南京市学科带头人,Email:lsxzwjh@126.com

    生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程,是人类思维方式、理性精神和人文升华的结晶。现行各种版本的高中生物教材都加大了科学史料内容的比例,旨在引导学生体悟史料中蕴涵的思维方式、研究方法和探索精神,从而提升生物学科素养。遗憾的是,较多一线教师并未将这些素材充分利用好,而是照本宣科或把史料形成的结论变成冰冷的“幻灯片”播放给学生看,更有甚者让学生机械地去背……这是何等的悲哀!

    如何用好科学史料,让其成为发展学生理性思维的重要载体,值得我们去实践、去探索。笔者以苏教版必修2“DNA分子的结构”一节科学史料的教学设计思路与大家一起探讨。

    1       梳理教材章节的逻辑主线

    苏教版“必修2   遗传与进化”第4章“遗传的分子基础”一共安排了五节内容,“DNA分子的结构”作为第二节的第一部分,为后续学习“DNA的复制”、“基因控制蛋白质的合成”等内容做了认知的铺垫。教材在第一节 “探索遗传物质的过程”中遴选了人类在探究什么是遗传物质的历史长河最典型的事件,让学生穿越历史,体悟知识的形成:格里菲思肺炎双球菌体内转化实验(R型菌转化为S型菌可能存在某种“转化因子”) →艾弗里肺炎双球菌体外转化实验(“转化因子”就是DNA、DNA是遗传物质)→蔡斯和赫尔希的噬菌体侵染细菌实验(更有说服力地证明“DNA是遗传物质”),至此,对于DNA的功能基本定位----作为主要的遗传物质。“结构与功能相适应”是贯穿生物学最基本的观点和思想之一,那么,DNA的结构究竟是怎样的呢?于是,教材顺着这样的思维逻辑,安排了第二节内容------DNA的结构。

    厘清教材章节的逻辑主线,有利于找到与学生的认知的逻辑起点、现实起点的关联处,更好地进行教学设计。譬如,本节课的导入我是这样设计的:上一节课,我和大家进行了一次时空“穿越”,我们认识了格里菲思、艾弗里、蔡斯和赫尔希,他们富有智慧的实验设计和不畏困难的科学探究精神感染和感动着我们,让我们懂得DNA承担的重要功能---主要的遗传物质,那么,作为遗传信息载体的DNA分子,应该具有怎样的结构,才能承载着如此重要的功能呢?这样的引入,简约而自然。

    2       用“倒叙法”追寻人类探究DNA结构的思维脉络

    “倒叙法”是文学写作中的一种重要表述方法,先揭示事情的结局,然后再一步一步探寻事情的来龙去脉。在“DNA的结构”科学史料的教学中,我采用了这种方法,效果较好。

    2.1    沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构模型,摘得桂冠

    引入语:50多年前,有好多科学家,物理学、化学、生物化学、生物学的,知名的、不知名的,都将视线聚焦于DNA分子的结构,都想成为科学领域的伟大发现者。竞争异常激烈,不亚于运动场上的角逐,这几个人物(PPT呈现威尔金斯、富兰克林、沃森、克里克、鲍林、查哥夫等人物图片)之间展开了一场科学研究竞赛,最终花落谁家?也许你已经知道了,二位年轻人沃森与克里克捷足先登,站在了诺贝尔奖领奖台上。

    【设计目的】这样的导入语,将教学引向了人文拓展与情感升华的空间。同时,沃森与克里克成功的原因(兴趣、激情与百折不挠的精神、利用他人研究成果与经验、善于沟通与交流、合作者的专业背景互补等)又可以在各小组合作学习中有所体现,二者形成观照,相关体验自然生成。

    提出问题:两位跨国科学家采用了“物理模型”建构的方法,摘取了科学界的桂冠,具有划时代的意义:生物科学从此步入分子生物学阶段的新台阶。他们受何启发?他们站在哪些巨人的肩上?

    【设计目的】通过上述问题的提出,学生自然会联想:两位科学家是如何想到运用“模型建构”的方法的?“一石激起千层浪”,学生对史料学习的兴趣得到有效提高。

    补充“沃森的烦恼”科学史料:沃森和克里克开始建构的模型中,碱基位于螺旋的外部,很快被否定了,因为碱基疏水,而脱氧核糖和磷酸基团亲水。DNA存在于水环境中,其外侧要和水接触。沃森和克里克在失败面前没有气馁,他们又构建了一个模型,在这个模型中是相同碱基进行配对的,即AA配对,TT配对,这个模型很快被化学家指出违反了化学规律。他的“烦忧”集中在两点:1.磷酸基与脱氧核糖的什么位置相连?2. DNA分子到底有几条链?这些链如何放置?

    【设计目的】“沃森的烦恼”这一素材是落实情感、态度和价值观目标的绝佳素材,让学生感受科学家们在求索路上的艰辛和勇于思考、勇于挑战困难的精神,同时也很自然过渡到前期科学家所做的研究这一史料上的学习。

    2.2    美国著名化学家林纳斯﹒鲍林对于蛋白质结构的研究

    提出科学史料:当时很多科学家热衷于利用晶体结构衍射等化学方法剖析DNA的结构,而沃森和克里克却选择鲍林采用的“模型建构法”。美国著名化学家林纳斯﹒鲍林通过X-射线衍射技术和搭建模型方式研究蛋白质分子的结构,并确定了蛋白质的“α—螺旋结构”。

    【设计目的】借助这段史料,让学生体悟DNA双螺旋结构的建构过程中思维的独创性显得尤为重要。

    形成“模型建构”的概念:当研究对象难以直接操作或研究时,可以用模型来模拟研究对象。模型是对原型的模拟,是形象思维与抽象思维的具体统一。

    【设计目的】想达到两个目的:1.构建模型是要有一定的数据和材料准备的;2.模型最后要与原来数据进行比对,方能说明模型是否符合原型。这就暗示了:沃森和克里克的成功借助众多科学家的研究成果,或者说是众多科学家相互协作的结果。

    在课堂教学中,将对应为三个具体任务活动:

    具体任务活动1:模拟构建DNA双螺旋结构模型,这是一个以能力生成为主,知识意义建构并重的具体任务活动;

    具体任务活动2:分析模型、归纳DNA分子结构特点,这是一个以知识意义建构为主的具体任务活动;

    具体任务活动3:思考讨论DNA分子双螺旋结构发现过程中科学方法、人文精神等,能力生成与情感内化并行的具体任务活动。

    2.3  早调的“科学玫瑰”富兰克琳研究的DNA的X-射线衍射图

    展示史料:1951年前后,富兰克林和威尔金斯利用X-射线衍射技术得到了DNA分子结晶清晰的衍射图。

    富兰克琳给DNA拍了好多张X射线衍射图谱,她发现DNA在翻转180度之后图谱看起来还是一样,沃森与克里克在得到这一信息后,意识到两条链是反向平行的。

    提出问题,引发学生思考

    1)两条链的螺旋到底是什么样的一种双螺旋呢?

    2)两条链又是怎么联系在一起的呢?

    3)碱基之间又是怎么配对的呢?且要保证螺旋结构的直径不变。

    【设计目的】利用科学史料启发学生思考,让史料成为学生探究的素材,迫使学生“刨根问底”,激发了探究的热情和欲望。

    2.4  查哥夫(E. Chargaff)的发现  

      展示奥地利生物化学家查哥夫对DNA分子的碱基分析量表:

       

    碱基的相对含量

    腺嘌呤

    A

    鸟嘌呤

    G

    胞嘧啶

    C

    胸腺嘧啶

    T

    30.9

    19.9

    19.8

    29.4

    牛(胸腺)

    28.2

    21.5

    22.5

    27.8

    牛(脾)

    27.9

    22.7

    22.1

    27.3

    牛(精子)

    28.7

    22.2

    22.0

    27.2

    大鼠(骨髓)

    28.6

    21.4

    21.5

    28.4

    母鸡

    28.8

    20.5

    21.5

    29.2

    28.6

    22.5

    21.9

    27.2

    酵母菌

    31.3

    18.7

    17.1

    32.9

    结核分枝杆菌

    15.1

    34.9

    35.4

    14.6

    小麦(胚)

    27.3

    22.7

    22.8

    27.1

    扁豆

    29.7

    20.6

    20.1

    29.6

    细菌病毒

    21.3

    28.6

    27.2

    22.9

    投影出上述数据后,启发学生进行思考与小组交流:

    (1)       对上表的数据分析,你得到哪些结论?

    (2)       科学家的这种研究精神,对我们将来进行科学研究有何启发?

    (3)       这些数据对研究DNA的结构有何帮助?

    【设计目的】通过“数据表格”分析,让学生体会到查哥夫采用了“定量分析法”,体会到科学研究从“定性”走向“定量”,在分析基础上的小组交流,悟出:不同生物的DNA中嘌呤含量与嘧啶含量相等,这为后期DNA分子结构的研究奠定了基础。

    2.5  简略介绍前期关于DNA的研究成果

    20世纪30年代,科学家已经知道:

    1DNA分子是由许多核苷酸连接而成的长链。

    2)每个核苷酸的脱氧核糖与另一个核苷酸的磷酸基连接在一起, 形成“糖-磷酸基”骨架。

    二战后:

    电子显微镜测定出DNA分子直径约为2nm。威尔金斯推算出,只有2条链或3条链的DNA直径才可能是2nm

    【设计目的】这一部分内容一带而过,有利于突出重点,克服面面俱到。因为在“必修1  分子与细胞”中学生已经获知了DNA的元素组成(C、H、O、N、P)、DNA的基本单位(脱氧核苷酸)等相关知识。

    3        教学反思

    “回眸历史”是苏教版教材非常重要且富有特色的一个栏目,在“DNA分子的结构”这一节的科学史料教学中,我没有简单重温历史,而是采用“倒叙”学习的方式,力求让科学史料在一定的情境中真实地发生:补充了“沃森的烦恼”素材,增补了查哥夫的DNA碱基分析量表,让学生始终处于探寻知识形成的“场”中,领悟科学家在研究过程中的观点、解决问题的思路与方法,领略科学家的过程美、方法美和人格美。

    科学史料不能成为“死”料,应该让其“活”起来。科学最重要的不是结论,而是方法。在这一节内容中,让学生知道“DNA是规则的双螺旋”结构并不重要,让学生知道与DNA研究相关的科学家(查哥夫、富兰克琳、维尔金斯、沃森和克里克)也不重要,重要的是体悟出这些史料中所折射、所蕴含的学科思想、观点及解决问题的方法,促使学生的理性思维和精神世界获得实质性的发展和提升。

    参考文献

    [1]       中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准:实验[M].北京:人民教育出版社,2003.

    [2]       王永胜等.生物学核心概念的发展[M].北京:人民教育出版社,2011:2-5.

    (本文发表于全国中文核心期刊《中学生物教学》2016年第11期)