“基于問題式學習”模式在生物高考專題復習中的應用

劉盛林

（安徽省桐城師范高等專科學校，安徽桐城 231402）

“基于問題式學習”模式在生物高考專題復習中的應用

劉盛林

（安徽省桐城師范高等?？茖W校，安徽桐城 231402）

基于問題式學習的教學模式，已逐漸進入中小學課堂。本文依據(jù)基于問題式學習模式設計了兩個專題復習案例，以探索新的學習方式，示范該模式在生物高考專題復習中的運用。

基于問題式學習；專題復習；應用示例

1 理論背景

基于問題式學習（Problem－Based Learning，簡稱）是一種基于建構主義，以問題為基礎、以學生為中心展開學習和教學的一種教學模式。上個世紀六十年代始于加拿大的麥克馬斯特大學的臨床醫(yī)學教學，1980年被哈佛大學醫(yī)學院采用，后來在美國醫(yī)學教育中得到精煉和發(fā)展。近年來，“基于問題式學習”的模式越來越受到重視，已從高等教育和職業(yè)教育中逐漸推廣到中小學教育。該教學方法分為兩個階段：第一階段側重于問題的提出，第二階段側重于問題的解決，核心是達到“問題的解決”。

具體的做法是以復雜的、有意義的問題情境激活學生的相關知識，并綜合起來進行推理和轉化，形成解決問題的思路，這一過程可以幫助學生深化對知識的理解，在知識經驗間建立更為豐富的聯(lián)系，融會貫通后構建成知識網(wǎng)絡。下面以高考復習時“蛋白質”和“病毒”兩個專題為例，探討“基于問題式學習”的模式在高三生物專題復習中的應用。其中“蛋白質專題”側重于知識的縱橫聯(lián)系，“病毒專題”綜合性較強，涉及細胞、代謝、遺傳、變異、免疫知識，注重與社會熱點問題的聯(lián)系，強調知識的應用。

2 應用示例一：蛋白質專題復習

2.1 與“蛋白質”這一知識點的相關問題

蛋白質在細胞中的含量占多少？

蛋白質的組成與結構是怎樣的？

蛋白質有哪些生理功能？

蛋白質是怎樣形成的？

蛋白質與生物性狀的關系如何？

蛋白質如何鑒定？怎樣分離？

如何證明蛋白質不是遺傳物質？

……

這些知識，都是教材的核心內容，教學的重點。

2.2 分析問題，形成解釋

根據(jù)教材，通過學生對所學知識的回顧，將知識內容與具體的問題相聯(lián)系，以合作學習的方式，主動、創(chuàng)造性的在新的情境下解決問題，并構建知識網(wǎng)絡。

2.2.1 蛋白質在細胞中的含量有多少？

蛋白質是細胞中含量最多的有機物，鮮重時約占7～10%，干重時約占50%。

2.2.2 蛋白質的組成與結構是怎樣的？

（1）所有的蛋白質都含有C、H、O、N四種元素，大多數(shù)蛋白質還含有S元素，特殊蛋白質還可能含有特殊元素，如血紅蛋白含有Fe；C、H、O、N等構成氨基酸，氨基酸是構成蛋白質的基本組成單位，氨基酸脫水縮合形成多肽，一條肽鏈或多條肽鏈形成特定的空間結構的蛋白質，具有特定的功能。

（2）每種氨基酸都至少含有一個氨基和一個羧基，且同時連接在同一個碳原子上，這個碳原子上還連接著一個氫原子和一個側鏈基團，即碳原子上所連接的四個基團中有三個是相同的，只有一個不同。因此20種氨基酸的結構通式可表示為：

（3）按R基的不同，組成生物體蛋白質的氨基酸約有20種；按在動物體內能否合成，氨基酸可分為必需氨基酸和非必需氨基酸兩大類。

（4）兩個相鄰的氨基酸分子脫水縮合形成肽鍵，肽鍵的結構可表示為：—CONH—。

（5）組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序不同，以及肽鏈的空間結構不同，決定了蛋白質結構的多種多樣。

（6）多肽中的肽鍵數(shù)＝縮合產生的H2O分子數(shù)＝水解所需H2O分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。（如果是環(huán)狀多肽，則肽鍵數(shù)＝縮合產生的H2O分子數(shù)＝水解所需H2O分子數(shù)＝氨基酸數(shù)）；蛋白質的相對分子質量＝氨基酸分子數(shù)×氨基酸平均相對分子質量－18×脫去的H2O分子數(shù)。

2.2.3 蛋白質有哪些生理功能

蛋白質是生命活動的主要承擔者。蛋白質結構的多樣性決定了蛋白質功能的多樣性。

蛋白質的功能歸類：

調節(jié)作用——激素類：胰島素、胰高血糖素、生長激素、抗利尿激素、促甲狀腺激素、促甲狀腺激素釋放激素等。

催化作用——酶（酶的功能、酶在細胞代謝中的作用、酶的作用特點）。

運載作用的蛋白質：血紅蛋白（鐮刀型細胞貧血癥）、細胞膜上的載體蛋白。

免疫活性物質：抗體、淋巴因子、溶菌酶。

其他作用：糖蛋白（識別作用、癌細胞膜糖蛋白減少），組成染色體的蛋白質，組成細胞膜的蛋白質，血漿蛋白（與組織水腫的關系）。

2.2.4 蛋白質是怎樣合成的

（1）細胞內蛋白質合成過程分為轉錄和翻譯兩個階段；真核細胞內，轉錄和翻譯分別在細胞核與細胞質中進行：轉錄是以基因的一條鏈為模板，消耗ATP，以核糖核苷酸為原料，在酶的催化作用下，按照堿基互補配對原則，合成m RNA；翻譯是以m RNA為模板，消耗ATP，以氨基酸為原料，在酶的催化作用下，按照堿基互補配對原則，合成蛋白質。若合成分泌型蛋白質，還需內質網(wǎng)與高爾基體的加工與修飾。

（2）轉錄和翻譯過程中，基因的（編碼序列）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)≈6∶3∶1。

（3）蛋白質工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計，基本途徑是：從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列。

2.2.5 蛋白質與生物性狀間的關系如何

生物的性狀由蛋白質體現(xiàn)，一些蛋白質如血紅蛋白能直接體現(xiàn)性狀，另一些蛋白質如酶通過調節(jié)代謝過程來體現(xiàn)性狀。

2.2.6 蛋白質如何鑒定？怎樣分離？如何證明蛋白質不是遺傳物質？

用雙縮脲試劑鑒定樣液，若出現(xiàn)紫色反應，說明樣液中含有蛋白質。利用凝膠色譜法可以對相對分子質量不同的蛋白質進行分離。

培養(yǎng)含32P或35S的大腸桿菌→培養(yǎng)含32P或35S的噬菌體→用含32P或35S標記的噬菌體侵染未標記的大腸桿菌→短時間保溫后，攪拌、離心→對沉淀物和上清液進行放射性測試。結果：用含32P標記的噬菌體侵染時，沉淀物放射性很高，上清液放射性很低；用含35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌時，沉淀物放射性很低，上清液放射性很高。噬菌體DNA進入大腸桿菌細胞內，蛋白質沒有進入，DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。

2.3 圍繞蛋白質構建知識網(wǎng)絡

3 應用示例二：病毒專題復習

3.1 與“病毒”這一知識點的相關問題

病毒的基本結構怎樣？

病毒如何分類？

病毒的代謝有何特點？如何繁殖？怎樣培養(yǎng)？

病毒是怎樣傳播的？

人體對病毒的免疫是怎樣產生的？疫苗是怎樣生產的？

研究病毒對中心法則的發(fā)展有何貢獻？

病毒在基因工程、細胞工程等領域有何應用？近年來對人類影響較大的病毒有哪些？

3.2 分析問題，形成解釋

根據(jù)教材，聯(lián)系社會熱點，強調理論與實際的結合。

3.2.1 病毒的基本結構怎樣？

核酸和蛋白質是病毒的重要組成成分，核酸位于內部，外面緊密包裹著蛋白質外殼——衣殼，有的在衣殼外還被覆著囊膜。核酸是病毒的遺傳物質，一種病毒只含一種核酸。

3.2.2 病毒如何分類？

按宿主不同，病毒分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒；按核酸不同，病毒分為DNA病毒和RNA病毒。如HIV是動物病毒，又屬RNA病毒，噬菌體是細菌病毒，又屬DNA病毒。

3.2.3病毒的代謝有何特點？如何繁殖？怎樣培養(yǎng)？

病毒無細胞結構，無產能酶系和蛋白質合成系統(tǒng)，專性活細胞內寄生生活。繁殖時，利用宿主細胞的條件，通過核酸的復制和核酸蛋白裝配的形式進行增殖，表現(xiàn)出遺傳、復制、增殖等生命特征。因此，培養(yǎng)病毒需要用活細胞來培養(yǎng)，如培養(yǎng)流感病毒常用活的雞胚，培養(yǎng)T2噬菌體常用大腸桿菌。

3.2.4 病毒是怎樣傳播的？

病毒的傳播方式多種多樣，如HIV病毒可通過精液或血液傳播；SARS病毒、“禽流感”病毒、甲型H1N1型流感病毒等可通過空氣或接觸傳播。

3.2.5 人體對病毒的免疫過程是怎樣形成的？疫苗是怎樣生產的？

病毒入侵時，機體先通過體液免疫阻止病毒通過血液循環(huán)而播散，再通過細胞免疫予以消滅。疫苗可通過基因工程和細胞工程來生產，技術有轉基因、細胞培養(yǎng)、細胞融合等。如重組酵母乙肝疫苗和重組CHO乙肝疫苗的生產：構建含有乙肝表面抗原基因的重組質粒→轉染酵母或CHO細胞→產生乙肝表面抗原蛋白。再如甲型H1N1流感疫苗的生產：選用特定雞胚→培養(yǎng)經處理的具抗原性和復制能力、致病力低的重組病毒株→將病毒滅活、裂解、濾除，保留內外抗原→H1N1流感疫苗。

3.2.6 病毒的研究與遺傳物質的發(fā)現(xiàn)有何聯(lián)系？

赫爾希與蔡斯通過噬菌體侵染細菌的實驗，證明了DNA是遺傳物質；煙草花葉病毒的感染實驗，證明了RNA是遺傳物質。

3.2.7 研究病毒對中心法則的發(fā)展有何貢獻？

克里克提出的中心法則，就是指在DNA自我復制時，遺傳信息從DNA流向DNA；在轉錄和翻譯時，遺傳信息從DNA流向RNA，進而流向蛋白質的過程。1965年，科學家在RNA腫瘤病毒中發(fā)現(xiàn)了一種RNA復制酶，RNA復制酶能催化RNA自我復制；1970年，科學家在致癌的RNA病毒中，發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。從而中心法則得到完善和發(fā)展。

3.2.8 病毒在基因工程、細胞工程等領域有何應用？

在基因工程方面，噬菌體等可以作為基因工程的運載體；在細胞工程方面，動物細胞融合時常用滅活的仙臺病毒作為誘導劑；在生物防治方面，可以利用昆蟲病毒防治一些危害農作物的昆蟲。

3.2.9 近年來對人類影響較大的病毒有哪些？

腸道EV71病毒（引發(fā)2008年3月上旬的安徽阜陽兒童手足口?。?，人類免疫缺陷病毒（HIV）和人乳頭狀瘤病毒（HPV）（發(fā)現(xiàn)與研究者分享了2008年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎），甲型H1N1型流感病毒、新型布尼亞病毒（無形體病病原體）、HIV病毒（截至2010年10月底，我國累計報告艾滋病病毒感染者和病人37萬余例，衛(wèi)生部和聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署、世界衛(wèi)生組織聯(lián)合評估結果表明：截至2009年底，估計中國現(xiàn)存活艾滋病病毒感染者和病人約74萬人；性傳播已成為主要傳播途徑）。

4 反思評價

建構主義認為，學習不只是信息的吸收，而是通過新舊知識經驗的相互作用而實現(xiàn)的意義建構。“基于問題式學習”的模式就是依據(jù)建構主義原理，圍繞實際問題的解決，讓學生主動建構知識，其核心思路是通過高水平的思維來學習。在教學活動中，讓學生通過解決問題來獲得對所學內容的理解，其結果可能是對原有知識經驗的豐富、充實，也可能是對原有知識經驗的調整、重構。因此，“基于問題式學習”的模式在當今生物課堂教學改革中具有重要的現(xiàn)實意義。

4.1 運用“基于問題式學習”的模式教學，應在不同的教學階段，針對不同層次的教學主體，據(jù)其個性特點，進行不同的教學設計，切勿千篇一律。如上述“蛋白質專題”涉及的基礎知識多，在教學設計時，既要注重知識間的縱向引伸又要注重知識間橫向聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡，對于基礎較好的學生或后期復習時，也可以反向進行，順著知識的脈絡，將問題逐個展開分析，最后再將展開的問題進行歸類，回歸課本，做到綱舉目張；“病毒專題”系病毒的細胞、生理、遺傳、變異、免疫等內容的重溫與再現(xiàn)，但高考常以細菌、病毒等熱點問題的為情境進行命題，復習時，則著重于對病毒知識在社會生活中的應用。

4.2 “基于問題式學習”的模式是學生自主學習的過程，每個學生形成的知識網(wǎng)絡是不同的，是動態(tài)的，它處于不斷的解構和重構的過程，不要把解決某一實際問題形成的知識網(wǎng)絡作為終端，這有利于對知識的掌握、拓展和延伸。在“蛋白質專題”復習中，學生開始很難形成如上述2.3所示的知識網(wǎng)絡，學生腦中形成的知識網(wǎng)絡是不一樣的，只有在教師引導，同學的幫助下，不斷的完善和構建網(wǎng)絡，以達到對知識的掌握，成績好些的同學在構建網(wǎng)絡的同時，還能對蛋白質知識進行拓寬，此時教師應予以褒揚鼓勵。

4.3 “基于問題式學習”的模式是圍繞問題的解決

進行的，因此問題的提出至關重要，需要教師做大量的準備，問題的解決需要較多的時間、注重學生間的協(xié)作，教師從中有效地控制教學流程。如與“病毒”相關的問題很多，在做“病毒專題”復習時，提出并要解決的問題，要有針對性，應根據(jù)教材的內容、課標的要求以及高考說明的具體規(guī)定來選擇，教師課前要充分估計到，課堂上要適度調控，充分發(fā)揮教師的引導，學生間的交流，使教學“張馳有度”，務實而高效。

4.4 幾點思考。教師圍繞主題提出的系列問題，以什么方式呈現(xiàn)給學生？是板書？多媒體還是講義？問題的解決是在課堂上還是課后？學習成果如何表達？教師從中扮演什么角色？怎樣參與？……都有待進一步探究。是否可以嘗試由教師確定專題，問題的提出、問題的解決等均由學生相互間進行，教師從中點拔、牽引，以達到“問題的解決”。

［1］ 陳旭遠.新課程新理念［M］.東北師范大學出版社，2003年7月第2版：102－106.

［2］ 范長壽.中學生物教學法研究［M］.四川大學出版社，1998年5月第1版：42－43.

［3］ 范長壽.中學生物教學基本功［M］.四川大學出版社，1998年7月第1版：159，169.

［4］ 張行濤，郭東岐.新世紀教師素養(yǎng)［M］.首都師范大學出版社，2003年6月第1版：100－105，108－121.

Application of Problem－based Learning Mode to Biology Review for National Entrance Examination

LIU Sheng－lin
（TongchengTeachersCollegeofAnhuiProvince，Tongcheng231405，China）

Problem－based Learning mode has been used in junior and senior middle schools for many years.This paper designs two problems of Biology review based PBL，and demonstrates how this learning mode can be used in the review for National College Entrance Exam.

problem－based learning mode；review；demonstration

Q－31

B

1674－2273（2012）03－0125－04

2012－01－10

劉盛林（1963－），桐城師范高等?？茖W校高級講師。