肖飞：论证探究式教学在高中生物教学中的开发应用.doc

论证探究式教学在高中生物教学中的开发应用肖飞 （湖北省武汉市育才高级中学430010）摘要：本文简述论证探究式教学模型及其优点，重点论述对高中生物课程中的两处实验进行论证探究式教学开发。关键词：论证探究式教学 高中生物教学 开发应用生物科学作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系，是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。探究也是学生认识生命世界、学习生物课程的有效方法之一。所以普通高中生物课程标准倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力。1这就对中学生物学教学提出了更高的要求，而论证探究式教学则是实现上述目标的一种有效教学模式。本文针对高中生物课程中的两处实验进行论证探究式教学开发。1 论证探究式教学及其优点论证探究式教学就是一种强调培养学生利用资料进行合理的推理和论证的能力，培养学生科学思维方式的一种新型教学策略。它在学生探究过程中强调了科学论证的重要作用，通过论证探究式教学促进学生理解科学知识和科学事业，培养其科学思维方式，提高学生的科学素养。22 论证探究式教学在高中生物教学中的应用在人教版高中生物教材中，有多处生物科学的发现过程，可以运用论证探究式教学，让学生重温科学家的探究之路，如“光合作用的探究历程”、“孟德尔的豌豆杂交实验”、摩尔根关于“基因位于染色体上的实验证据”、“肺炎双球菌的转化实验”、“噬菌体侵染细菌的实验”、“DNA半保留复制的实验证据”及“生长素的发现”等等。但是经多年的教学实践发现，有两处实验：“基因位于染色体上的实验证据”以及“DNA半保留复制的实验证据”在教材中并未充分论证，结果给教学中留下一定的困惑，有必要利用论证探究式教学对这两个实验进行充分的探究与论证。3 论证探究式教学在高中生物教学中的开发应用3.1 论证探究式教学在“基因在染色体上的实验证据”中的开发应用3.1.1 教材中“基因在染色体上的实验证据”论证的不足 摩尔根在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇，于是做了如下的实验：P 红眼（）白眼（） F1 红眼（、） F1雌雄交配F2 红眼（、） 白眼（） 3/4 1/4摩尔根提出设想：如果假设控制白眼的基因（用w表示）在染色体X上，而Y染色体不含有它的等位基因(以下简称为假设)，上述遗传现象就可以得到合理的解释，图解如下：P 红眼（）白眼（） XWXW XwY F1 XWXw XWY 红眼（） 红眼（） F1雌雄交配F2 XWYXWXW XW红眼（）XW Y红眼（）XwXW Xw红眼（）Xw Y白眼（）从上图可看出，摩尔根等人的设想可以解释实验现象，但该解释并未排除另一种可能：控制白眼（或眼色）的基因同时位于X和Y染色体上(以下简称为假设)，因为在该种假设情况下，也能解释上述遗传现象(根据该假设白眼雄果蝇的基因型应记为XwYw)。图解如下：P 红眼（）白眼（） XWXW XwYw F1 XWXw XWYw 红眼（） 红眼（） F1雌雄交配F2 XWYwXWXW XW红眼（）XW Yw红眼（）XwXW Xw红眼（）Xw Yw白眼（）由此可以看出教材中的论证并不充分，尽管提到“他们又通过测交等方法，进一步验证了这些解释”，但教材并没有就此做出详尽的叙述，又如何通过实验论证排除假设呢?3.1.2对实验的进一步探究与论证 通过查找资料得知，摩尔根又做了回交实验。用最初出现的那只白眼雄蝇和它的后代中的红眼雌蝇交配，结果产生1/4红眼雄蝇、1/4红眼雌蝇、1/4白眼雌蝇和1/4白眼雄蝇。该实验结果能论证排除上述两种假设中的一种吗？分别按两种假设演绎推理得到如下图解： 红眼（）白眼（） XWXw XwY w XwY wXWXW Xw红眼（）XW Y w红眼（）XwXw Xw白眼（）Xw Y w白眼（） 假设演绎推理图解 红眼（）白眼（） XWXw XwY XwYXWXW Xw红眼（）XW Y红眼（）XwXw Xw白眼（）Xw Y白眼（） 假设演绎推理图解从上述两种图解可以看出，两种假设都可解释回交的实验结果，仍然无法排除任何一种假设，又该如何去论证探究呢?最好能设计一组实验，分别按两种假设演绎推理，出现不同预期结果，而真正实验结果便能检验论证排除其中一种假设。经过分析 ，用上述回交实验中得到的白眼雌蝇与野生型红眼雄果蝇交配（假设中的野生型红眼雄果蝇基因型为XWY，假设中的野生型红眼雄果蝇基因型为XWYW），得到的后代便可作出判断。图解如下： 白眼（）红眼（） Xw Xw XWY XWXw XwY 红眼（） 白眼（）假设演绎推理图解 白眼（）红眼（） Xw Xw XWYW XWXw XwYW 红眼（） 红眼（）假设演绎推理图解当真正实验结果与假设的预期结果相同：后代所有红眼果蝇全为雌性，所有白眼果蝇全为雄性时，则假设成立；当真正实验结果与假设的预期结果相同：所有后代全为红眼果蝇，则假设成立。当然摩尔根的实验结果与假设的预期结果一致，于是排除了假设，从而假设得到充分论证，这样摩尔根才最终将决定红眼和白眼的基因定位在X染色体上。3.1.3论证探究式教学在“基因在染色体上的实验证据”中开发应用的意义 上述论述中，教师带领学生对摩尔根关于白眼果蝇的实验现象进行分析，提出不同的假设，并进行实验设计，按照不同的假设，预期不同的实验结果，然后再进行实验验证，不仅弥补了教材编写的不足，更解开了学生心中的深层疑惑，最重要的是培养了学生理性思维的习惯，培养了批判性思维的能力，提升了分析和解决问题的能力，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力，提高了学生的科学素养。3.2论证探究式教学在“DNA半保留复制的实验证据” 中的开发应用关于DNA分子是如何复制的，在早期的研究中,科学家提出了三个模型，它们是全保留复制模型、弥散复制模型和半保留复制模型。非常遗憾的是，教材只针对半保留复制进行论证，而并没有通过实验去排除另外两种DNA复制模型。本人在多年的教学实践中，每次利用论证探究式教学模式进行此节的教学，均取得非常好的效果。大致流程为：明确DNA复制的结果（DNA复制一次生成两个相同的DNA分子）提出DNA复制的三种假设模型分别预期三种假设模型中带标记的DNA复制后，经密度梯度离心在试管中的位置实验结果验证。通过对三种假设的预期与实验结果的比较分析，排除了弥散型复制模型和全保留复制模型，更加充分的论证了DNA半保留复制模型，详细过程在此不再赘述。通过上述两例的介绍可以看出，论证探究式教学能有效地促进学生对科学知识和科学事业的理解，培养学生科学思维的能力，提高学生的科学素养，教师应尽可能