基于“5E”教學(xué)模式下“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

李華義 陳世軍

摘要：采用“5E”教學(xué)模式對(duì)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，靈活運(yùn)用“引入”“探究”“解釋”“遷移”“評(píng)價(jià)”五個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究，提出問(wèn)題、小組討論、小組展示，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最后讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(guò)程

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是本節(jié)重難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(guò)程。朱建玲[2]在該節(jié)教學(xué)中，提高了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。盡管如此，以上兩類(lèi)教學(xué)設(shè)計(jì)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(lái)設(shè)計(jì)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一節(jié)。

一、“5E”教學(xué)模式的簡(jiǎn)介

“5E”教學(xué)模式中的“5E”是指引入（Engagement）、探究（Exploration）、解釋?zhuān)‥xplanation）、遷移（Elaboration）和評(píng)價(jià)（Evaluation），五個(gè)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(gè)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(dòng)吸引學(xué)生的注意力?！疤骄俊杯h(huán)節(jié)是教師提供活動(dòng)，并且引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展探究活動(dòng)，讓學(xué)生在探究活動(dòng)中獲得知識(shí)或技能?！敖忉尅杯h(huán)節(jié)是給學(xué)生提供一個(gè)闡明觀點(diǎn)和想法的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生可以解釋對(duì)知識(shí)的理解或?qū)μ骄窟^(guò)程和結(jié)果的展示?！斑w移”環(huán)節(jié)是擴(kuò)展學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和技巧?！霸u(píng)價(jià)”環(huán)節(jié)是給學(xué)生提供相互點(diǎn)評(píng)的機(jī)會(huì)，這里的點(diǎn)評(píng)既可以是對(duì)自己的點(diǎn)評(píng)也可以是學(xué)生間的點(diǎn)評(píng)。

從該模式的內(nèi)涵可以看出，遵循建構(gòu)主義理論，即整個(gè)教學(xué)過(guò)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(wèn)題、選取活動(dòng)、進(jìn)行評(píng)價(jià)，而學(xué)生在進(jìn)行交流、探究、構(gòu)建知識(shí)等[4]。除此之外，在課堂的交流中語(yǔ)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(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)。

1.通過(guò)探究“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”，一步一步地知道并確定DNA是遺傳物質(zhì)。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明“煙草花葉病毒”的遺傳物質(zhì)是RNA。最終通過(guò)對(duì)比歸納得出DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

2.通過(guò)學(xué)習(xí)“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”，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(jì)意圖：通過(guò)這種提問(wèn)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(huì)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(lái)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(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)意圖：以解決問(wèn)題的方法，使學(xué)生尋求答案過(guò)程中整理思路，學(xué)生的邏輯思維得以訓(xùn)練。尋找問(wèn)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(shí)也學(xué)會(huì)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(wèn)題的過(guò)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(duì)肺炎雙球菌進(jìn)行充分了解。再帶著問(wèn)題閱讀教材，展示問(wèn)題進(jìn)行交流討論：①實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)？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(shí)驗(yàn)各說(shuō)明了什么？③該實(shí)驗(yàn)有無(wú)證明DNA是遺傳物質(zhì)？該實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

（2）第二次探究（肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)問(wèn)學(xué)生設(shè)計(jì)DNA和DNA水解酶這組實(shí)驗(yàn)有沒(méi)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(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的分析能力也有進(jìn)一步培養(yǎng)，同時(shí)也為了讓學(xué)生通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，初步學(xué)會(huì)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，利用幻燈片展示該實(shí)驗(yàn)的做法及現(xiàn)象（如3.1圖）。讓其觀察實(shí)驗(yàn)的演示過(guò)程，結(jié)合課本，討論以下四個(gè)問(wèn)題：①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中①②③④步說(shuō)明了什么？⑤⑥⑦步說(shuō)明了什么？②艾弗里等人在做第①-⑦步實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)的步驟不是很?chē)?yán)密，還不能說(shuō)明DNA就是轉(zhuǎn)化因子，所以艾弗里等人設(shè)計(jì)了第⑧步實(shí)驗(yàn)，用酶來(lái)處理DNA，使DNA水解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中沒(méi)有出現(xiàn)S型細(xì)菌。請(qǐng)問(wèn)艾弗里等人做第⑧步實(shí)驗(yàn)有必要性嗎？必要性是什么呢？③這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)思路是什么？④通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，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(jì)意圖：通過(guò)相互討論，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更好的理解，除此之外，對(duì)學(xué)生分析能力、形成結(jié)論能力，以及學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路及過(guò)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(wèn)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(lái)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(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生結(jié)合課本，分析、討論相關(guān)問(wèn)題：①實(shí)驗(yàn)為什么選擇噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料？②為什么要選擇35S和32P這兩種同位素對(duì)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(shí)驗(yàn)中有攪拌和離心步驟，這兩個(gè)步驟的目的分別是什么？④35S標(biāo)記的噬菌體實(shí)驗(yàn)中，在沉淀物中為什么會(huì)有放射性？⑤噬菌體被32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)中，為什么在上清液中有少量的放射性？⑥該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是什么？⑦這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明可以作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具有哪些特性？該實(shí)驗(yàn)得到什么結(jié)論？

3.解釋

（1）第一次解釋?zhuān)ǚ窝纂p球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)意圖：讓小組展示討論結(jié)果，同時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)主要為了說(shuō)明R型細(xì)菌和S型細(xì)菌各自的作用，同時(shí)這兩組實(shí)驗(yàn)也起對(duì)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(shí)驗(yàn)。②第一組實(shí)驗(yàn)和第二組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了R型活細(xì)菌中沒(méi)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(shí)驗(yàn)和第三組實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了死亡的S型細(xì)菌中沒(méi)含有使小鼠致死的物質(zhì)；第三組實(shí)驗(yàn)和第四組實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(méi)有。該實(shí)驗(yàn)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(chēng)為“轉(zhuǎn)化因子”。

（2）第二次解釋?zhuān)ǚ窝纂p球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)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(yǔ)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中①②③④步說(shuō)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?yàn)棰佗冖邰懿綄?shí)驗(yàn)的結(jié)果都是只產(chǎn)生R型活細(xì)菌；⑤⑥⑦步則說(shuō)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(shí)驗(yàn)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(jì)思路是單獨(dú)觀察DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的作用。④該實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)的巧妙之處是控制變量原則，將多個(gè)變量分解為單個(gè)變量進(jìn)行研究，以確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果究竟與何因素有關(guān)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)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?zhuān)ㄊ删w侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)相關(guān)問(wèn)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(shí)闡述自己小組的看法，在過(guò)程中使學(xué)生能更好地理解實(shí)驗(yàn)。

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?yàn)樘骄康氖沁z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(gè)別35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)外殼沒(méi)有和大腸桿菌分離而隨其到了沉淀物中。⑤與保溫時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。⑥該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是分別單獨(dú)觀察DNA與蛋白質(zhì)各自的作用。⑦該實(shí)驗(yàn)說(shuō)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(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是DNA是遺傳物質(zhì)。

（4）遷移

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，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(gè)問(wèn)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(wèn)題：怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(jì)的實(shí)驗(yàn)。之后再例舉動(dòng)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(guò)對(duì)比得出結(jié)論：“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”。

（5）評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)生設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)給予回應(yīng)，鼓勵(lì)會(huì)使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有興趣和動(dòng)力。

教師行為：組織學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)和不足，并篩選出最好的小組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)和鼓勵(lì)。

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(jì)教學(xué)過(guò)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(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，同時(shí)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(jì)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(dòng)探究，在探究中解決疑問(wèn)，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(guò)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(dòng)手、動(dòng)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(jì)[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(jì)[J].學(xué)知報(bào)·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(duì)我國(guó)理科教育的啟示[J].生物學(xué)通報(bào)，2012，47（3）：39-42.

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[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(jì)[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）