李 莉 杨 珺*
贵州省毕节市实验高级中学 贵州毕节 551700，贵州师范大学 贵州贵阳 550000
摘要:应用5E教学模式完成《DNA是主要的遗传物质》一节的教学，让学生在探究和思维过程中形成思想冲突，设计实验来解决情境问题，在解决问题的过程中主动形成尊重事实证据、演绎与推理等的科学思维习惯。
关键词：5E教学；科学思维
1 设计思想
科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力[1]。强调的是，运用归纳概括、演绎推理、模型构建、批判创造等具体方法和策略，将事实、证据等进行探讨、阐释或论证。由导入（engagement）、探究（exploration）、解释（explanation）、精致（elaboration）和evaluation五个步骤构成的5E教学模式是一种建构式教学模式，该模式旨在促进学生科学探究、提升学生思维能力、促进学生的适应、交流、解决问题、自我管理等方面健康发展。
根据新课程理念，以“5E教学模式”进行提出问题、科学探究、拓展应用、交流评价，达成培养学生科学思维目标，具有合理性和可行性，但理论到实践的各种研究和案例依然在进行中。笔者应用用5E教学模式对《DNA是主要的遗传物质》进行教学设计并实践，在“5E”逐步展开的过程中，有效促进学生科学思维的形成和发展。
2 教材、学情分析
通过遗传学中《遗传因子的发现》《基因和染色体的关系》章节的学习，学生已经学会利用假说-演绎法科学解决遗传学问题的一般步骤。基于此，本节利用5E教学法引导学生在科学史情境中探究遗传物质的本质，逐步找到该问题的答案过程中，培养学生科学论证、科学解决问题的能力，并且为《DNA分子的结构》的学习打基础。
3 教学流程
.png)
4 教学过程
4.1引入（engagement）：创设情境，引起思考
图片展示：孟德尔发现遗传因子的传递规律；约翰逊提出了“基因”的概念；摩尔根通过果蝇杂交实验再次验证遗传定律并发现基因在染色体上，基因是染色体上的DNA还是蛋白质呢？
本环节教师与学生回忆科学史，提出问题：染色体含有DNA和蛋白质，那基因是在DNA还是在蛋白质上呢？将前半本书梳理成一条科学史的线路可以达到两个目的：一是使学生认同科学是不同时代的科学家不断地探索、创新、谨慎、推理和否定之否定的过程；二是引发学生思维冲突和求知欲望，开启5E教学之门。
4.2探究（exploration）：身临其境，逐步深入
4.2.1肺炎双球菌转化实验
教师展示格里菲思肺炎双球菌转化实验动画。
课前探究问题：四组实验中哪一组最关键？其余三组说明什么？第四组小鼠死亡的原因是什么？这个实验有没有证明转化因子是什么？如果让你设计实验找出哪种物质是转化因子你会怎么设计？这个设计的关键是什么？
设计意图：由于本节书难点是赫尔希和蔡斯的T2噬菌体转化实验，故前半部分以问题驱动、任务驱动的模式展开，以格里菲思实验引出艾弗里实验，由学生思考并回答的方式展开，从中认识学生的错误点、薄弱点，为后面的有效解释（explanation）做铺垫。
4.2.2 T2噬菌体侵染大肠杆菌实验——基于假说—演绎和任务驱动的策略
学生是否能理清大肠杆菌和T2噬菌体的关系，是探究实验设计的基础。教师提供必要的背景知识，引导学生演绎推理、合作探究。采用两个手段，一是教师将制作的微课《T2噬菌体与大肠杆菌》让学生观看，使得学生能说出大肠杆菌和T2噬菌体的结构和关系。二是教师制定了知识点任务单，通过完成任务单，强化基础知识内核。
用同位素标记法研究T2噬菌体的遗传物质是本节的难点和重点，将大难点分解为很多小问题给学生分别思考，能更好的为学生理清思路，降低难度，提高学生的自我效能感，为整体的探究实验过程做穿针引线。
教师引导性提问：
提出问题：
①大问题：T2噬菌体如何侵染大肠杆菌的？请你写出所有的可能性，写出所有假设。
小问题：T2噬菌体的遗传物质可能是什么？遗传物质应该有什么特点？如果是DNA会出现什么情况？如果是蛋白质又会出现什么情况？
教师给出的任务单是一个模板，学生在大框架下填空和阐述，给出科学探究的基本思路和方法，为后续的结果预测和举一反三做准备。在教师引导下，学生以小组合作的方式，查阅、讨论、分享，并在设计的任务单上写出假设（如后）。
大问题②：用同位素标记法怎么得到标记的DNA、蛋白质的T2噬菌体？
小问题：如何才能知道是DNA还是蛋白质外壳进入了大肠杆菌了？能不能用H3、C14标记噬菌体的DNA和蛋白质？能不能用P32和S35同时标记噬菌体？能不能直接用培养基培养T2噬菌体？怎么标记P32的噬菌体和S35的噬菌体呢？需要做几个标记？
利用给出的实验材料设计实验得到含P32的噬菌体和S35的噬菌体，写出实验思路。让学生写出实验思路，一方面可以培养学生的科学思维能力，另一方面可以培养学生的语言表达能力。
大问题③：设计实验探究T2噬菌体的遗传物质是DNA还是蛋白质。
小问题：P31和P32、S32和S35有什么区别？如何用含有P32和S35的噬菌体探究是DNA还是蛋白质进入大肠杆菌？可以通过什么方式检测？需要做几组实验？
任务单：请利用分别含P32、S35的T2噬菌体、不含放射性（未标记）的大肠杆菌、离心机、离心管、胶头滴管、放射性监测仪为实验器材，写出实验思路和简单的步骤，并预测实验结果及结论。
.png)
该部分是关键所在，实验设计和预测结果及结论是逻辑推测能力、科学解释能力、语言表达能力的体现，需要给学生足够的时间思考、讨论、内化。
探究环节，教师是引导者和学习活动的组织者和合作者，致力于适合于学生发展水平的有效问题编制。在问题和任务的驱动下，促进学生有效学习、合作探究、根据事实证据梳理实验思路、预测实验结论、并科学的解释实验现象，形成科学思维的品质。
4.3解释（explanation）：分享交流，促进科学思维
解释是形成科学思维的关键，是学生探究、思维和表达的契合点。教学过程从肺炎双球菌的体内体外转化实验到T2噬菌体侵染实验，学生能正确的审视科学发展的历程是一个曲折的不断质疑的不断完善的过程。通过以上的问题的解决、探究活动的进行和实验结果的预测，学生熟悉了演绎与推理的一般思路，对赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染实验包括提出问题→分析问题，作出假设→设计实验，验证假设→分析结果，得出结论的过程。
在教师的调控下，学生展示和解释小组实验设计思路和步骤、预测结果，可以组间相互评析。在学生无法解决问题时，教师恰当的解释学生分析不合理之处。一番探究后，学生阅读教材索取最终实验的结果并给出合理的解释。学生在教师引导下，积极的思考、推测、记录，教学达到“深度学习”，积极的自我评价，以促进学生思维的科学性的认同和建构。
4.4迁移（elaboration）：迁移精致，形成关键能力
前面的探究实验证明DNA是遗传物质，而少数病毒的遗传物质是RNA。通过教师制作微课《病毒重组实验》，先介绍车前草病毒和烟草花叶病毒的结构只含有RNA和蛋白质，分别侵染车前草和烟草后出现的现象，二者重组病毒分别感染叶片后出现了相应的病斑。
大问题④：病毒重组实验的结果说明了什么？请你给出合理的解释并写在任务单上。
形成正确的观念、品格和能力离不开在相似或相同情境中分析问题、解决问题或合理的解释现象，利用《病毒重组实验》拓展迁移精致，有助于形成科学思维的关键能力。
4.5评价（evaluation）：测试评价，完善细节
评价是教学的反馈，也是学生和教师共同成长的催化剂。评价的方式是多元化的、客观的，积极鼓励学生或小组的自评和互评，教师对各组评价或者传统的系统检测评价，课上学生出现的漏洞和盲点作为锚点，编制习题弥补学生出现的问题，达到大处有思路、小处不含糊的目的，形成科学思维、严谨的态度。
5 总结
2017年的《普通高中课程标准》要求学生理解知识之间的联系，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、评价和推理。本节有四个实验，六个知识点，实验之间是逐层深入、越发严谨、逐渐完善，利用5E教学模式设计教学过程并进行教学实践，巧用科学史的脉络在探究→解释→拓展→评价过程中培养学生科学解释问题的能力、演绎推理的能力、合理的解释问题的能力。将复杂的大问题拆分成多个小问题，学生学会在一个个小任务中形成认知冲突并解决问题。在假说-演绎中辨别科学的真伪，尊重生命规律，达成生物学核心素养。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2018.
[2]蒋红.运用5E教学模式发展学生生物学核心素养——“绿色植物的生长需要水和无机盐”教学探索[J].中学生物学，2018,34（8）：16-18.
[3]张素华.“DNA是主要的遗传物质”教学设计[j].中学生物教学,2011,43（3）：43-45.
*为通讯作者。
基金项目：“贵州省专业学位研究生课程案例库建设项目”(课题编号为NO.KCALK2017013)和贵州省教育规划课题“核心素养背景下高中生物乡土课程开发与实践研究”（课题编号为2019B054）的研究成果。