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1、谈生物核心概念背后的教育价值以“遗传物质”为例江苏常熟尚湖高级中学（215500） 朱志辉 摘要生物学核心概念具有高度的统摄性、包容性，是生物学课程的基本骨架，这些概念 的形成和发展过程中蕴涵着知识与过程的统一，其间的思维方式和研究方法都是极具教育 价值的内容，引领学生经历这一过程，挖掘核心概念背后的教育价值，让学生在感悟知识 的同时促进思维的生长，提升终身学习能力。本文以“遗传物质”这一核心概念为例简要 地介绍核心概念背后蕴含的教育价值。 关键词 生物 核心概念 教育价值 遗传物质 核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等 的基本理解和解释，这些内容是学科结构的主干部
2、分，具有高度的统摄性、包 容性，围绕核心概念展开教学，有利于帮助学生建构生物学知识框架。这些概 念的形成和发展过程中蕴涵着知识与过程的统一，其间的思维方式和研究方法 都是极具教育价值的内容，挖掘核心概念背后的教育价值，引领学生经历核心 概念的形成过程，让学生在感悟知识的同时提升学科素养，更是我们应该在教 学中要关注的事情。 1 回溯历史问题，激发学生好奇心 心理学认为，好奇心是个体遇到新奇事物或处在新的外界条件下所产生的 注意、操作、提问的心理倾向。好奇心是个体学习的内在动机之一，是创造性 人才的重要特征。爱因斯坦曾说：“我没有特殊的天赋，我只有强烈的好奇心。 谁要是体验不到它，谁要是不再有好
3、奇心，也不再有惊讶的感觉，他无异于行 尸走肉，他的眼睛是模糊不清的。 ”在学概念的时候带着学生回溯历史上 困扰人们的问题，是激发学生好奇心的好机会。 好奇心驱使我们审视已经知道的结论。遗传物质是学生在生活中经常会接 触到的生物学概念，遗传的根源是什么呢？人们是怎么解释遗传现象的呢？从 早期的神创论，到达尔文的泛生论，直到魏斯曼的种质论才把遗传缩小到细胞 范围内，孟德尔通过实验现象阐明了遗传规律并提出了遗传因子的概念，究竟 什么是遗传因子呢，它又在哪呢？这是自孟德尔规律被发现以来人们一直探索 的问题。摩尔根通过果蝇实验证明基因在染色体上，提出了“基因是有机的化 学实体”的推论。20 世纪 20
4、年代，人们对遗传物质的研究从细胞水平过渡到 分子水平，蛋白质是遗传物质吗？人们在发现了核酸是染色体的组分后，又提 出核酸是遗传物质吗？虽然人们认识到 DNA 由四种脱氧核苷酸组成，但人们 对 DNA 的结构还不了解，DNA 的结构是怎样的？DNA 双螺旋结构提出后，人 们又开始探索遗传物质的是怎么复制、传递、变异、调控表达的？这一系列的 问题都是推动科学发展的动力，在每一个结论得出之前，往往先有假说或推测， 然后再用实验探究，用科学的实验对假说进行“证实”或“证伪” 。如今，遗传 学已是一门成熟的、非常有活力的学科，被认为是现代生物学的核心，遗传学 的发展正是源于人们对自然界的好奇心，好奇心是
5、科学研究的原动力，在高中生物教学中激发学生的好奇心，有利于学生自主地去追寻问题的答案，从长远 看，是在提高学生的科学素养。 2 体验逻辑推理，培养学生理性思考 逻辑推理是人类智力活动的核心因素，是人类学习能力的基础，它是脑通 过对事物分析综合，抽象概括形成概念，并对概念进行判断和推理，是认识事 物特征及规律性联系的心理过程。生物学科教育要当仁不让地担负起培养学生 理性思维的责任。对于遗传物质的探索，人类经历了一个漫长的过程，这个过 程中有许多经典实验，我们在教学中不能把这些经典实验变成一个个生物史 “知识”强加给学生，而要充分挖掘它们的教育价值，引导学生思考科学家怎 么会想到这样做实验呢？为什
6、么通过分析实验结果得出如此结论呢？引导学生 感受科学家在科学探究中的逻辑推理的魅力，培养学生理性思考。 证明 DNA 是遗传物质的经典实验肺炎双球菌的转化实验就充分体现 了科学家的逻辑推理能力。格里菲斯通过对四组实验的对比，分析得出活的 R 型菌自己不能转化，死得 S 型菌又不能死而复生，那么死亡小鼠体内的 S 型菌 来自哪呢？一定是活的 R 型菌在死的 S 型菌的影响下发生的转化，于是关于死 亡的 S 型菌中有转化因子的推论就顺理成章了。格里菲思还发现细菌的转化可 遗传，是一种可遗传的变异，所以只要找到转化因子，也就找到了遗传物质。 如果能将 S 型菌的成分进行分离、提纯，用 S 型菌体内的
7、各种物质分别培养 R 型菌观察变化，就可以找到转化因子。随着科学技术的发展，对 S 型菌成分的 分离提纯成为可能之后，艾弗里进行了肺炎双球菌体外转化的实验研究。在体 外培养 R 型菌且在培养过程中分别加入从 S 型菌中提纯的 DNA、蛋白质和多 糖等物质，观察发现，只有加入 DNA 后培养基中才会出现菌落光滑的 S 型菌， 且转化率与加入的 DNA 浓度呈正相关，当用 DNA 水解酶将 DNA 分解成四种 脱氧核苷酸后再加入到培养基中时，并不出现光滑的菌落，也就是只有 DNA 才是使 R 型菌发生稳定遗传变化的转化因子。 原本以文字形式呈现在教科书上的一段历史，如果我们在教学中挖掘其背 后的逻
8、辑关系，让学生体验到科学概念背后的科学思维，这样学生对静态的结 论就有了新的认识并产生了让学生受益终生的能力。 3 感受科学发展，引导学生理智怀疑 理智怀疑不仅是人们认识世界的方法论，也是创造性思维的一个重要环节， 它是人类走向真理的必由之路。在一切科学理论和创造的过程中，没有科学怀 疑就没有科学和技术的进步。 遗传物质这一核心概念是科学家对前人结论的不断质疑、求证而建构的， 引领学生在学习中感受科学家的思想和思想转变，对培养学生的批判思维和创 新能力的发展具有积极的意义。很多人曾经不相信孟德尔的遗传理论，对该理 论提出了质疑，摩尔根早期观点代表了反对孟德尔的最常见的观点，如孟德尔 的定律可能
9、适用于豌豆，但是并没有被证明适用于广大生物；没有证据证明存 在孟德尔假设的“遗传因子” 。当时的科学家对萨顿提出的染色体假说持怀疑态 度，其中最著名的质疑是成体中表现出来的性状远比成对的染色体数量多，因 此，在染色体上一定有许多性状组合在一起，但人们没有发现一组性状共同遗 传的现象。然而，正是孟德尔和萨顿的反对者摩尔根通过一系列实验证实了孟 德尔的遗传理论和萨顿假说的正确性，他也从怀疑者迅速转变成了支持者。理 智怀疑是科学探究的开始，在教学中我们应抓住机会培养学生的理智怀疑，例 如，肺炎双球菌的转化实验分析过程中引导学生提出质疑：体内转化会不会受到生物体内某种因素的影响呢？体外转化实验中，提取
10、 S 菌的核酸培养 R 菌使 其发生转化的实验，转化是因子会不会是 RNA 呢？受当时的提纯技术的限制， 提纯的 DNA 最纯时还含有 0.02% 的蛋白质，这些蛋白质会不会影响转化呢？转 化的成功是不是说明 DNA 可从一种生物转移到另一种生物体内并改变该生物 的性状呢？在讨论肺炎双球菌的转化实验过程中引导学生积极思考，大胆质疑， 让质疑成为一种意识，这远比让学生记住肺炎双球菌的转化实验有用得多。 4 感悟科学合作，加强学生团队意识 合作是现代人必须具备的基本素质，是个人生存与发展必不可少的技能， 学会合作对自己的学习、生活是大有裨益的。 “独学而无友，则孤陋寡闻” ，任 何人的学习离不开与
11、别人的合作。在生物教学中我们应当通过具体案例让学生 感悟到科学家之间合作的重要性，加强学生的团队意识，让合作成为学生的一 种态度，一种思维。 在遗传物质这一核心概念的发展过程中无处不在地存在着科学家们的合作， 正是由于科学合作，才推动了遗传学的进步与发展。摩尔根是遗传学的奠基人 之一，他在 1933 年获得了诺贝尔奖，他成功的原因不仅在于他采用了正确的研 究方法和明智地选择了实验对象果蝇，更重要的是摩尔根的身边有一强有 力的团队，正是团队的合作分工，摩尔根的理论才能快速地发展。在生物学核 心概念的探究过程中，不仅有相同研究方向人们之间的合作，也有不同研究方 向的人们之间的合作，DNA 双螺旋结
12、构的阐明，就充分说明了这一点。从事不 同学科研究的人，有不同的思维特点，特别是玻尔和薛定谔的思想对沃森和克 里克产生了巨大影响，他们为遗传学研究注入了活力，为解决问题提供了不同 的思路，正是这种合作，人们最终认识了 DNA 的结构。科学合作的例子很多， 我们在教学中要不遗余力地向学生渗透合作的重要性并在课堂上为学生创设合 作学习机会。 看上去简单的结论，是需要大智慧的。人类历史上的科学家对科学发展的 贡献，不仅仅在于结论的本身，更在于得到这些结论的过程。带着学生经历一 个个浓缩的故事，激发学生的好奇心，培养学生的理性思维、理智怀疑，增强 学生的合作意识，这些超越课堂之外的价值，才是教育的精华之所在。 参考文献 1 王永胜等生物学核心概念的发展M 北京：人民教育出版社，2007
