在角色扮演中“回眸历史”

• 投稿phil
• 更新时间2015-09-03
• 阅读量442次
• 评分4
• 赞83
• 踩0

　　 《高中生物新课程标准（实验）》强调重视科学史的学习。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神，对培养学生的生物科学素养、科学态度具有非常重要的意义。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
　　 “DNA双螺旋结构的发现”被誉为20世纪最伟大的发现之一，具有划时代的意义。教师如何利用这一素材，发挥生命科学史的教育价值？笔者进行了有益的尝试，采用角色扮演法让学生回眸历史，身临其境去感悟科学家的探索过程，受到极好的效果。
　　1 前期准备
　　1.1 故事准备
　　 搜集沃森撰写的《双螺旋――发现DNA结构的故事》，节选主要内容印发给学生阅读。
　　1.2 剧本改编
　　 各小组根据《双螺旋――发现DNA结构的故事》改编压缩剧本约2 500字，选出最佳剧本在班级表演。
　　1.3 道具准备
　　 五张图片（DNA单链结构、DNA三链结构模型、DNA双链碱基同配模型、DNA双链碱基互补配对模型、DNA双螺旋结构模型）、四种碱基模型。
　　1.4 确定演员
　　 由全班民主推荐五位学生A、B、C、D、E分别扮演威尔金斯、罗莎琳德?富兰克林、鲍林、克里克、詹姆斯?沃森、这五位学生提前熟悉剧本、台词，课前进行一次配合排练。
　　2 教学过程
　　 课上，由五名“演员”带着道具登台，按改编的剧本表演DNA双螺旋结构的发现过程，内容包括：螺旋结构思想的诞生;如何否定单链结构和三链结构改为双链结构;“磷酸与脱氧核糖”为什么从内部移到外侧;如何由碱基同配模型改为碱基互补配对模型……该舞台剧思路清晰，情节起伏，生动直观。教师在角色扮演基础上，总结归纳，加深学生的理解。
　　3 教后反思
　　3.1 在身临其境中感悟历史
　　 以角色扮演的形式呈现科学史，形象生动、通俗易懂，有助于学生对科学史实的了解与记忆。教师通过情景再现，充分发挥科学史的科学、人文与哲学价值，使学生身临其境去感悟科学家的思路、方法以及结论的诞生过程。例如“螺旋结构”思想的由来，如何否定单链和三链结构？如何将“磷酸与脱氧核糖”从内部移到外侧？怎么排除碱基同配模型才得到碱基互补配对模型？其中多位科学家的参与，从不同角度为双螺旋结构的发现做出了贡献，学生从中体会到科学家的合作与献身精神，对科学家严谨踏实的科学态度心生敬佩，同时在此过程中也形成了相应的情感、态度与价值观。
　　3.2 在科学教育中提升素养
　　 平时经常听到教师说：“应试的压力大，没有时间搞素质教育”“我们也知道科学史有非常重要的教育价值，但没有那么多课时处理科学史的教学”……因此很多教师对于科学史内容往往采用讲授知识的方式来进行教学。而科学素养有三个层次――对科学知识的理解、科学探究的理解和情境化的理解，传统讲授法处理科学史只是关注了学生对科学知识的理解，缺少情境化的理解，更未涉及对科学探究的理解。
　　 本节课用角色扮演法来教学的确比平时简单地讲授科学史花费时间多，但是这种处理方式比单纯讲授科学史对学生科学素养的提升有着截然差异。角色扮演法再现了科学家的真实生活、科学思维过程和严谨求实的科学态度。在此过程中无论作为编剧、扮演者，还是观众，都受到科学思维方式的启迪和科学方法的训练，扮演者的语言表达能力与表现力都得到有效锻炼，通过角色扮演，DNA发现史的教育价值得到充分体现。
　　 其实，只要实施真正意义上的科学教育，提升学生的科学素养，并不会降低考试成绩。例如在2014年江苏生物高考卷的第四题就考查了“富兰克林和威尔金斯对DNA双螺旋结构模型的建立也做出了巨大的贡献”。有些学校对DNA发现史教学未予重视，导致一些学生对富兰克林和威尔金斯的贡献不熟悉，结果错答。如果教师对DNA双螺旋结构发现史的教学采用上述的角色扮演法处理，则学生的学习印象会非常深刻。
　　3.3 在有效尝试中收获模式
　　 长期以来，由于对科学史的教育价值认识不足，对于如何有效地开展科学史教育，还没有找到一套行之有效的教学模式和方法。本次采用角色扮演法教授科学史是一次有益的尝试，不仅较为真实地再现了DNA双螺旋结构的发现过程，同时还受到学生欢迎。参与角色扮演的学生兴趣盎然地准备，精心尽力地表演，台下学生热切期盼地观看，课堂上欢声笑语，氛围轻松。这节课结束后，不少学生讲“收获很大！我这辈子都不会忘记DNA了！”可见，本节课对他们留下多么深刻的印象！在观完课之后，同行也对这种尝试表示了赞叹。而专家的评价是“今后科学史教育就采用角色扮演法，这可以作为一种模式推广”。一次有效尝试却收获了一种模式，为今后开展科学史教育提供了有益的借鉴。
　　 在中学生物学教学中，大多数生物科学史可以采用角色扮演法进行教学，模式可概括如图1所示。
　　 以该模式再现科学史，形象生动，印象深刻，有助于学生对科学史的理解与记忆，同时突出科学发现的过程及特点，有利于学生思维能力的提升和形成正确的情感态度价值观。
　　 附：改编剧本《DNA双螺旋结构的发现》
　　 沃森：1951年秋，我到剑桥大学卡文迪许实验室参加蛋白质结构研究的工作。在那里，我遇到了克里克。那时，克里克35岁，他掌握别人的资料并使之条理化速度之快，非常令人赞叹。
　　 克里克：我舍弃物理学而对生物学发生兴趣的主要原因是，我在1946年读了著名物理学家薛定谔写的《生命是什么？》一书，想要探索什么是生命，就必须知道基因是如何发挥作用的。
　　 威尔金斯：我来自英国皇家学院，希望对DNA进行研究，但我是一个做X射线衍射工作的新手，很需要富兰克林一些业务上的帮助。
　　 富兰克林：我是威尔金斯的助手，我作为一个受过训练的结晶学家能够促进他的研究工作。 　　 鲍林：我毫无疑问对这些项目很感兴趣，我了解DNA是所有分子中最重要的王牌。我曾经写信给威尔金斯索取DNA的X射线照片，结果他并没有给我。
　　 沃森：对于我来说，到哪儿可以学习分析X射线衍射图呢？本想去找鲍林，但我缺乏数学修养，我觉得鲍林太伟大了，他在加州理工学院，我不能跑去浪费他的时间。后来我被安排到剑桥实验室，我发觉和克里克谈得很投机。居然能找到一位懂得DNA比蛋白质更重要的人，真是三生有幸。
　　 克里克：是的，在沃森来这儿的几天之内，我们就知道要干些什么：我们模仿鲍林的研究方法，鲍林在蛋白质方面的成就自然而然提醒我们也可以解决DNA的结构问题。
　　 沃森：我和克里克每天交谈至少几个小时，我们曾认真讨论了鲍林是怎样发现蛋白质α螺旋的。后来有人告诉我，鲍林的成功也很平常，关键在于他运用了结构化学的简单定律。
　　 鲍林：我发现α螺旋并不是仅仅靠研究X射线衍射图谱，也不用纸和笔，我的主要工具是一组分子模型，其实就与学龄前儿童的“积木”玩具非常相似。（说完退下）
　　 克里克：我们为什么不能用同样的方法解决DNA的问题！我们只要制作一组分子模型摆弄摆弄。我们幸运的话，DNA结构也许跟蛋白质结构一样，也是一种螺旋型的，因为任何别的构型都太复杂了。
　　 沃森：我们先假定DNA分子含有许多有规律地直线排列的核苷酸，会不会是由一条链构成的呢（出示“一条链”道具），好像与自我的数据不符耶。
　　 威尔金斯：我曾对克里克说过，DNA分子的直径比单独一条多核苷链的直径大一些。因此，我认为DNA是一个复杂的螺旋，可能包含有几条链。
　　 沃森：如果真是如此，由于DNA有四种不同的脱氧核苷酸，使问题更加复杂化了。每种核苷酸的含氮碱基要么是嘌呤，要么是嘧啶。
　　 克里克：我们假定糖和磷酸骨架是很有规律的，要是能得到威尔金斯漂亮图片的话，我们可能会节省一年的时间。但图片是威尔金斯的，这实在使人伤透了脑筋。我要让威尔金斯来剑桥，让他接受DNA结构是螺旋型的观点。
　　 威尔金斯：事实上，我在剑桥一次夏季讨论会上已经使用了“螺旋”这个名词，DNA的X光衍射图谱与螺旋结构相符合的。
　　 沃森：我们只要保证搭出来的模型呈螺旋状就可以了，现在的问题在于富兰克林的新X光图片能否支持我们的模型。
　　 克里克：多核苷酸链究竟应该是一条呢，还是两条，三条甚至是四条？不会是只有一条螺旋（拿出一条链道具），因为这与我们手头的资料不相符合。
　　 沃森：我们把三条多核苷酸链以一定方式彼此缠绕在一起，做出了一个螺旋模型（出示“三条链模型”道具），这似乎与威尔金斯和富兰克林的X光衍射图谱相符合。
　　 克里克（欣喜、细心地看着模型，）：有那么几个原子似乎摆得挤了点，看上去不太舒服，当然才刚刚开始嘛！再花几个小时，一个像样的模型就可以拿出来了！（打电话）“威尔金斯，我们刚刚获得一项成果，这很可能就是我们所期待的答案，希望您最好能亲自来看看”。
　　 威尔金斯（接电话，沉思）：好的，我明天上午过来，富兰克林和她的学生也一同前来。
　　 富兰克林（咄咄逼人）：（看到模型）我对糖和磷酸基团放在中间有质疑，它不可能是一个紧凑结构的主要成分。有证据说明糖和磷酸骨架是在分子的外部。
　　克里克：把糖和磷酸骨架放在模型中央未免使原子堆集得太挤了，确实不符合化学规律！
　　 沃森：现在要在双链和三链模型之间做出选择。还是应该认真考虑一下DNA的奇妙的化学特征。这是生物化学家查戈夫在哥伦比亚大学首次发现的：在测定的所有DNA样品中，（拿出A=T，G=C道具）腺嘌呤（A）分子的数目和胸腺嘧啶（T）分子的数目非常相似，而鸟嘌呤（G）分子数和胞嘧啶（C）分子数又极其接近，查戈夫的发现具有重大意义的。
　　 克里克：一些粗略的计算结果显示，腺嘌呤和胸腺嘧啶的平面应该是粘在一起的。同样的说法也适用于解释鸟嘌呤和胞嘧啶之间的吸引力。（恍然大悟地）如果我没有记错的话，这也就是查戈夫以前指出过的碱基对规律。
　　 沃森：那我们要搞双链模型。（摆弄模型，）一个腺嘌呤和另一个嘌呤之间这么远怎么形成氢键呢？（突然茅塞顿开），啊，有啦！一个腺嘌呤转一百八十度就能与腺嘌呤之间形成氢键。而这两条链的方向反过来就可以通过相同碱基对之间的氢键联在一起了（示意“同配模型”道具）。麻烦的是，这样的结构不可能有一个规则的骨架，因为嘌呤和嘧啶形状不同，这个结构显示有凸有凹的形状。
　　 克里克：有长进，再试试。
　　 沃森（急急忙忙地摆弄碱基模型）：跟我配合一下，我发现腺嘌呤-胸腺嘧啶对竟然和鸟嘌呤-胞嘧啶对有着相同的形状。（兴奋不已）如果一个嘌呤总是通过氢键同一个嘧啶相联，那么碱基顺序就可能被规则地安置在螺旋的中心。而且，要形成氢键，这就意味着腺嘌呤总是和胸腺嘧啶配对，而鸟嘌呤只能和胞嘧啶配对（拿出“互补配对模型”道具）。这样一来，查戈夫规律也就一下子成了DNA双螺旋结构的必然结果。更令人兴奋的是，这种双螺旋结构还提出了DNA复制机制，腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对，这说明两条链上碱基顺序是彼此互补的。只要确定其中一条链的碱基顺序，另一条链的碱基顺序也就自然确定了。因此，一条链怎样作为模板合成另一条具有互补碱基序列的链，也就不难设想了。
　　 克里克（看着互补配对模型）：如果将这些碱基按其他方式配对，没有一种方法能够符合查戈夫规律，有力地说明两条链的骨架一定是方向相反的。啊，我们已经掌握了全部答案！
　　 威尔金斯：我一看到他们的模型就非常高兴。富兰克林和我两人发现的X射线数据为双螺旋结构提供了强有力的佐证。
　　 旁白：克里克几乎每天都要向别人把这一结构模型及其意义详详细细说上几次。这些天来，他的热情依然有增无减。沃森给实验室主任布喇格爵土看了论文的最后定稿，布喇格爵土很热情地表示要写一封推荐信，连同这篇文章一起寄给《自然》杂志，后来，这篇文章顺利在《自然》杂志发表。1962年沃森、克里克、威尔金斯共同获得诺贝尔奖！非常遗憾的是富兰克林英年早逝，但她为科学献身的精神值得我们学习。