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“烧脑”一词常用来形容精彩纷呈的侦探推理小说。可曾想，学生在生物课的科学论证中也能体会到本格推理的趣味。在北师大二附中张永鑫老师讲授的“基因指导蛋白质的合成”一课中，“寻找信使分子”的环节尤为精彩。听课的老师也能和学生一起体验“烧脑”的乐趣。
“寻找信使分子”的关键问题有两个：信使分子是DNA还是RNA？信使分子是否为rRNA？ 1 信使分子是DNA还是RNA？ 信使分子究竟是什么？科学家的猜想集中在DNA和RNA之中。猜想的验证是需要以事实或实验为证据的。张老师将证据的呈现分为三个层次。 第一个层次的证据来自观察法，即DNA和RNA在细胞中的分布。这是学生已知的事实，能够支持RNA是信使分子，但不能作为直接证据。因为RNA主要分布在细胞质中可能是在参与其他生理过程，不一定与蛋白质合成有关。下一步，如何证明RNA与蛋白质合成有关？ 第二个层次的证据来自“减法原则”，即Jeener实验。这个实验只能说明RNA参与细菌蛋白质的合成，但不能说明RNA一定是在传递信息。下一步，如何证明RNA是信使分子？
第三个层次的证据来自放射性同位素标记法。实验结果显示细胞利用染色体DNA合成RNA，并通过核孔将其运输到细胞质。但是，同位素标记法只能说明染色体DNA附近合成了RNA，如何确定RNA是以DNA为模板合成的呢？Hall和Spiegelman用T2噬菌体的DNA和mRNA做了分子杂交实验提供了证据。
在科学论证的过程中，学生需要学会选择和分析证据。在面对若干事实与实验结果时，学生需要思考证据支持何种假说？证据能够说明什么问题？这离假说的验证还有多大的距离？如何获取进一步的决定性证据？从合理的假说出发，去逆向设计实验获取证据。科学发现不一定是正向探究的结果，也可能来自逆向的论证。学生在重溯科学史的过程中，学习像科学家一样思考，过了一把科学家的瘾。 2 信使分子是否为rRNA？ 乍一看，这个问题像是一个伪问题。在六十多年前，这个问题曾真实困扰着科学家们。克里克曾提出1个基因—1个核糖体—1个蛋白质的假说，认为每个基因都对应一个特异性的核糖体。有科学家质疑克里克假说，认为是其他的xRNA。对于没有学过RNA分类的学生来说，他们无疑和当时的科学家站在了同一起跑线上。 争议的核心在于信使分子是rRNA还是xRNA。在噬菌体侵染细菌的情境中，预测两种假说的预期结果。若为rRNA，大肠杆菌中会合成新的核糖体；若为xRNA，大肠杆菌中不会合成新的核糖体，但会合成新的xRNA。 实验设计的关键就在于区别新、旧核糖体以及检测新合成的xRNA。那么，选择什么样的实验方法来区别两种实验结果呢？同位素标记法是首选。若要通过一次实验同时区别新合成的核糖体和新合成的RNA，又该如何设计呢？同位素分为放射性同位素和稳定性同位素，放射性同位素能够直接检测放射性，稳定性同位素则需要通过密度梯度离心和紫外线吸收峰检测。 张老师引入了Volkin、Astrachan的实验，请学生预测两种假说的预期结果。由于情境信息陌生且活动难度较大，学生难以独立思考和推理，张老师选择了用问题串的方式引导学生思考。
这种有挑战性的活动设计，对于老师来说也是一种挑战。听课老师最期待的就是听到自己不熟悉的内容，最好奇的就是如何获取这些拓展的科学史资料。“烧脑”的活动设计究竟如何炼成？ 听完这节课后，我回想起曾在两本书中读到过这个实验。左边这本是陈文盛教授的《基因前传》，右边这本是北京四中陈月艳老师的《生物：育生命之真、善、美》。后面这本书我在五年前读过，读书笔记（点这里）中曾记录过这个实验。陈月艳老师这本书出版于近十年前，这个教学案例在现在看来都是非常领先的。
我开始反思，我在读过这两本书之后，为什么从没有想过将其引入教学实践呢？一方面是借口高考的压力，自动筛选掉所谓“不考”的内容；另一方面是没有勇气去跨越“读懂”到“讲懂”的距离。“读懂”是轻松愉快的，但如何设计活动让学生也能领悟就不那么容易了。台湾作家李欣频在一本书中曾讲到，她会把喜欢的电影反复看很多遍，每次看都变幻不同的角度，分别站在导演、编剧、演员、观众等角度反复揣摩。也许读书也应如此，试着从作者、读者、学生、教师等角度去反复阅读，会有不一样的收获。 |
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