基于CER論證模型的教學(xué)設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)思想

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》明確指出了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，也進(jìn)一步指明人才培養(yǎng)的方向，其中包含的科學(xué)思維是培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才的關(guān)鍵要素。在科學(xué)思維領(lǐng)域，論證能力無(wú)疑是其關(guān)鍵性的構(gòu)成。論證式教學(xué)所開(kāi)展的論證活動(dòng)是通過(guò)觀察事實(shí)和現(xiàn)象自主提出主張，對(duì)證據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的采集，然后借助于實(shí)驗(yàn)，得到相應(yīng)的證據(jù)，展開(kāi)推理，證明主張或修正主張的過(guò)程。

CER論證模型（如圖1）是由麥克尼爾于2006年提出的，該模型包含主張、論據(jù)和推理3個(gè)要素，簡(jiǎn)單明了，適合初學(xué)者。

《DNA的結(jié)構(gòu)》這一章節(jié)，科學(xué)家在探索DNA結(jié)構(gòu)過(guò)程中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論，很適合作為情境提供給學(xué)生。學(xué)生在此基礎(chǔ)上，選擇合適的論據(jù)，并經(jīng)過(guò)演繹推理，對(duì)假說(shuō)進(jìn)行評(píng)價(jià)，嘗試形成主張。在這個(gè)過(guò)程中，科學(xué)思維得到發(fā)展，核心概念也得以落實(shí)。在CER論證模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，采取論證式教學(xué)模式組織這節(jié)課。

二、內(nèi)容分析與處理

《DNA的結(jié)構(gòu)》這一節(jié)教學(xué)內(nèi)容是將遺傳學(xué)深入到分子水平，讓學(xué)生理解基因的本質(zhì)，從而理解遺傳的本質(zhì)。課本既講述了沃森和克里克構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的故事，也介紹了DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在沃森和克里克嘗試搭建DNA的結(jié)構(gòu)時(shí)，以許多科學(xué)家的相關(guān)發(fā)現(xiàn)作為論據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行演繹推理，形成了關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的一系列主張，最終成功搭建出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這為論證式教學(xué)提供了情境和素材。另外，學(xué)生此時(shí)已通過(guò)學(xué)習(xí)“孟德?tīng)柕倪z傳定律”和“減數(shù)分裂和受精作用”，對(duì)“假說(shuō)-演繹”和“模型建構(gòu)”2種科學(xué)思維和科學(xué)探究方法有所了解和嘗試，具備使用CER模型進(jìn)行科學(xué)論證并構(gòu)建物理模型的基本能力。

本節(jié)課的教學(xué)資源的組織情況如下頁(yè)表。

三、教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.生命觀念：從DNA的結(jié)構(gòu)出發(fā)，解釋DNA可編碼多種遺傳信息的原因，理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。

2.科學(xué)思維：①?gòu)南鄳?yīng)文本資料及視頻資料種提取關(guān)鍵信息，運(yùn)用CER論證模型提出關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的主張，并簡(jiǎn)單闡述推理過(guò)程；②能說(shuō)明模型與原型之間的關(guān)系。

3.科學(xué)探究：通過(guò)親手搭建DNA的結(jié)構(gòu)模型，理解模型建構(gòu)的一般過(guò)程。

4.社會(huì)責(zé)任：通過(guò)了解科學(xué)史的相關(guān)資料，親自體驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?gòu)過(guò)程，理解科學(xué)探究是復(fù)雜和曲折的，需要來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家的合作。

（二）教學(xué)難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：DNA的平面結(jié)構(gòu)、DNA的多樣性及特異性。

2.教學(xué)難點(diǎn)：DNA模型建構(gòu)。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)如下表。

五、論證式教學(xué)的過(guò)程

（一）設(shè)置問(wèn)題情境，引發(fā)學(xué)生思考

情境：曹操家族DNA破譯，認(rèn)親找到9支后人。

問(wèn)題：從資料中可以看出，DNA的主要生物學(xué)功能是？從資料中可看出DNA具有什么特性？DNA分子具有怎樣的結(jié)構(gòu)使之具有這樣的特性？

（二）提出問(wèn)題一：游離的脫氧核苷酸如何連接成鏈？

證據(jù)1：游離的脫氧核苷酸之間可發(fā)生酯化反應(yīng)。

初步論證：磷酸-磷酸或磷酸-脫氧核糖可形成化學(xué)鍵將游離的脫氧核苷酸連成鏈。

證據(jù)2：相鄰的磷酸基團(tuán)都帶負(fù)電，互相排斥。

形成主張：磷酸基團(tuán)之間的化學(xué)鍵不穩(wěn)定，磷酸-脫氧核糖可形成化學(xué)鍵將游離的脫氧核苷酸連成鏈。

（三）提出問(wèn)題二：2條單鏈如何連接成DNA？

證據(jù)3：DNA衍射圖片和彈簧衍射圖案很相似。

初步論證：DNA的空間結(jié)構(gòu)為雙螺旋。

分組任務(wù)：嘗試構(gòu)建DNA平面結(jié)構(gòu)模型。學(xué)生擺出“堿基內(nèi)側(cè)”“堿基外側(cè)”的排布方式。

證據(jù)4：脫氧核糖與磷酸具親水性，堿基具有疏水性。

證據(jù)5：展示查戈夫?qū)Σ煌锓N的堿基進(jìn)行定量檢測(cè)的結(jié)果。

證據(jù)6：嘌呤為雙環(huán)結(jié)構(gòu)，嘧啶為單環(huán)結(jié)構(gòu)。

形成主張：DNA外側(cè)為脫氧核糖與磷酸交替排列，內(nèi)部堿基配對(duì)方式為嘌呤與嘧啶配對(duì)，A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。

六、教學(xué)反思

本次嘗試是將論證式教學(xué)與概念模型的構(gòu)建相結(jié)合，通過(guò)小組合作探究的方式，在一定的情境中，基于事實(shí)和證據(jù)，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)、辯駁，修正假說(shuō)，形成主張，從而構(gòu)建DNA的結(jié)構(gòu)模型，闡述其結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性，學(xué)生科學(xué)思維達(dá)到水平三。若是在時(shí)間允許的前提下，引導(dǎo)學(xué)生基于模型，對(duì)DNA可能存在的復(fù)制方式提出自己的想法，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)利用概念模型，解釋生物學(xué)相關(guān)問(wèn)題，學(xué)生的科學(xué)思維將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

責(zé)任編輯"徐國(guó)堅(jiān)