PCK理論在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

曹燕波 徐 彤

(江蘇省無錫市輔仁高級(jí)中學(xué) 214123)

PCK是學(xué)科教學(xué)知識(shí)(Pedagogical Content Knowledge)的簡(jiǎn)稱，定義為“教師個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教師學(xué)科內(nèi)容知識(shí)和教育學(xué)的特殊整合[1]?！笨梢哉f，PCK是教師個(gè)人獨(dú)一無二的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是教師最有用的知識(shí)代表形式，是教師專業(yè)知識(shí)中最核心的部分。研究PCK有利于促進(jìn)教師提升專業(yè)發(fā)展，改進(jìn)課程教學(xué)方法，它直接影響課堂教學(xué)效益，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)是教學(xué)的本質(zhì)追求，PCK是將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生可學(xué)的形式。從實(shí)踐層面來理解PCK，它更多的是強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)中學(xué)科知識(shí)的呈現(xiàn)方式，它直接指向?qū)W生的學(xué)習(xí)。

1 探究知識(shí)背景，用PCK幫助理解知識(shí)的本質(zhì)

PCK包含關(guān)于學(xué)科的知識(shí)。它是關(guān)于學(xué)科性質(zhì)的知識(shí)和最有學(xué)習(xí)價(jià)值的知識(shí)，即實(shí)質(zhì)知識(shí)。生物科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，特別注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。學(xué)習(xí)生物學(xué)科讓學(xué)生終身受益的不是具體的知識(shí)，而是當(dāng)大部分生物學(xué)知識(shí)忘掉之后所剩下的東西，那就是學(xué)生的思維方式和他的生物學(xué)價(jià)值取向。

案例1：“孟德爾遺傳定律”一節(jié)的學(xué)習(xí)。孟德爾兩大定律的學(xué)習(xí)一直是高中生物學(xué)教學(xué)的重難點(diǎn)。它涉及許多重要的遺傳學(xué)基本概念，如自花授粉、異花授粉、相對(duì)性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離、自交和測(cè)交等。怎樣能讓學(xué)生在短短幾節(jié)課中理解它們的含義并能融會(huì)貫通，采用“實(shí)踐體驗(yàn)”法，可取得較好的效果。例如，帶領(lǐng)學(xué)生在校園里找到實(shí)物，在現(xiàn)場(chǎng)一邊模擬演示孟德爾的雜交試驗(yàn)，一邊介紹概念。分析孟德爾做的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果時(shí)，教材上有表格呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分析比，也可以提供豌豆種子讓學(xué)生動(dòng)手?jǐn)?shù)數(shù)黃色、綠色子葉的豌豆，體會(huì)數(shù)到5000或者10000粒的時(shí)候是什么感受？孟德爾得出這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果要數(shù)多少粒豌豆？由于孟德爾的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)做了8年時(shí)間，學(xué)生自然而然地感悟出“成大事者必有鍥而不舍”的精神。

2 探尋課程知識(shí)，用PCK思索知識(shí)的有效呈現(xiàn)

PCK包含有關(guān)于課程的知識(shí)，特定的學(xué)習(xí)內(nèi)容在橫向和縱向上與其他只是在組織和結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系。探尋課程知識(shí)的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，從課程知識(shí)本體和教育學(xué)知識(shí)的交集中尋求知識(shí)的有效呈現(xiàn)方式，有助于學(xué)生更好的理解、掌握、運(yùn)用知識(shí)。

案例2：“孟德爾分離定律”一節(jié)的學(xué)習(xí)。高中生物學(xué)必修模塊涉及分子、細(xì)胞、遺傳和穩(wěn)態(tài)及調(diào)節(jié)等內(nèi)容。在學(xué)習(xí)“基因分離定律”之前，學(xué)生已經(jīng)有了細(xì)胞結(jié)構(gòu)和有絲分裂的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)減數(shù)分裂及有關(guān)遺傳因子在親代子代之間的傳遞規(guī)律，有助于從細(xì)胞水平和分子水平理解遺傳規(guī)律，可為后面要學(xué)習(xí)的“基因和染色體的關(guān)系”、“基因的本質(zhì)”做好鋪墊?；蚍蛛x定律是學(xué)習(xí)基因自由組合定律和伴性遺傳的重要基礎(chǔ)。而基因分離定律、自由組合定律又是學(xué)習(xí)生物變異和遺傳育種的重要基礎(chǔ)。通過有序的教學(xué)呈現(xiàn)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)上述幾個(gè)模塊知識(shí)進(jìn)行整合。由于學(xué)生在第一課時(shí)“一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)”中掌握了一些重要概念及孟德爾的實(shí)驗(yàn)過程，第二課時(shí)的任務(wù)是喚起學(xué)生對(duì)前概念的記憶，在理解的基礎(chǔ)上能對(duì)核心教學(xué)知識(shí)加以整合、遷移、應(yīng)用，可通過活動(dòng)的方式來進(jìn)一步加深學(xué)生的理解。

先讓學(xué)生體驗(yàn)“性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)”，喚起學(xué)生對(duì)“基因分離定律”的再認(rèn)識(shí) 。接著設(shè)計(jì)問題串：為什么每次抓取小球后都必須先放回原位,然后才重新抓取? 在實(shí)驗(yàn)過程中，從兩個(gè)桶中取出的小球，組合成純合子的概率是多少？雜合子的概率又是多少？隨機(jī)抓取8次，是否出現(xiàn)三種基因組合，且比例為1∶2∶1？如果孟德爾當(dāng)時(shí)只統(tǒng)計(jì)8株豌豆的性狀，能否科學(xué)合理地解釋性狀分離現(xiàn)象?為什么？想一想，如果甲桶有50個(gè)小球，乙桶有20個(gè)小球，那么甲乙兩小桶中小球隨機(jī)組合的比例會(huì)不會(huì)變？引導(dǎo)學(xué)生帶著問題進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中思考，在思考中獲得對(duì)分離規(guī)律發(fā)生過程的深刻理解。

整堂課學(xué)生有靜有動(dòng)，從知識(shí)出發(fā)，根據(jù)課程知識(shí)的特點(diǎn)形成相應(yīng)有效的PCK，用學(xué)生易于理解的方式呈現(xiàn)知識(shí)，注重知識(shí)本體的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，有利于幫助學(xué)生厘清學(xué)習(xí)思路，促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

3 探索教師個(gè)性，用PCK引領(lǐng)課堂的有效組織

為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求，PCK還體現(xiàn)教學(xué)策略的知識(shí)。教師個(gè)人教學(xué)策略的探索與實(shí)施，是個(gè)人有效組織和引領(lǐng)課堂教學(xué)，不斷將各方面知識(shí)綜合、創(chuàng)新的探究過程。從這個(gè)意義上說，很大程度上PCK所達(dá)到的水平與教師個(gè)人的知識(shí)積累和性格特長(zhǎng)有密切的聯(lián)系。每位教師都有自己的個(gè)性特長(zhǎng)，個(gè)體的差異決定了個(gè)人PCK的獨(dú)特性。如果在教學(xué)中能結(jié)合教師自身的特長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)利用具有感染力的語言配以新穎直觀的圖片、動(dòng)畫來講述邏輯嚴(yán)密的科學(xué)知識(shí)，定能產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。

案例3：“人類遺傳病”一節(jié)的學(xué)習(xí)。在分析單基因遺傳病時(shí)，準(zhǔn)備“白化病”“并指、多指”以及“苯丙酮尿癥”患者的照片，先給學(xué)生以強(qiáng)烈的直觀印象，再展示“苯丙酮尿癥的代謝示意圖”(圖1)。

圖1 苯丙酮尿癥代謝示意圖

教師同時(shí)講述：白化病和并指多指，大家一看就知道他們的病癥在哪里。那么苯丙酮尿癥患者呢？看看圖中這個(gè)可愛的孩子，你是不是看不出他有什么異樣？其實(shí)苯丙酮尿癥患者是缺少酶1，致使苯丙氨酸無法轉(zhuǎn)化成酪氨酸，而只能轉(zhuǎn)變成苯丙酮酸。苯丙酮酸在體內(nèi)積累過多就會(huì)對(duì)嬰兒的神經(jīng)系統(tǒng)造成不同程度的損害。此病的癥狀有嚴(yán)重的學(xué)習(xí)障礙和痙攣發(fā)作的傾向，易夭折。你能想象這個(gè)孩子接下來的生活將會(huì)是怎樣的呢？得了這種遺傳病該怎么治療呢？從圖1中可以看出苯丙氨酸的代謝可以有兩條途徑，但現(xiàn)在有一條途徑(因缺少相應(yīng)的酶)行不通，只能走另一條途徑，從而導(dǎo)致苯丙酮酸的積累。所以，要這種疾病的治療方法，一是給其酶1，打通第一條代謝途徑(要讓足夠多細(xì)胞的酶1都能發(fā)揮作用，的確很難達(dá)到)；二是抓源頭，少攝入苯丙氨酸就不會(huì)有苯丙酮酸的積累?，F(xiàn)在的治療方法就是第二種，即患兒平時(shí)基本上采用素食的飲食方式，盡可能少攝入蛋白質(zhì)，減少苯丙氨酸的量。

4 探知學(xué)生學(xué)情，用PCK促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)

PCK還包含有關(guān)于學(xué)生的知識(shí)。即學(xué)生對(duì)某一主題的理解和誤解的知識(shí)，主要了解不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)策略、年齡和發(fā)展程度、態(tài)度和動(dòng)機(jī)，以及知道學(xué)科中哪些知識(shí)容易混淆，他們常見的錯(cuò)誤是什么，如何有效糾正等。

案例4：“基因重組”一節(jié)的學(xué)習(xí)。教材提出，基因重組包括“非同源染色體上非等位基因的自由組合”和“同源染色體上的非姐妹染色單體自由組合”兩種類型。很多學(xué)生對(duì)于這部分內(nèi)容是有困惑的。對(duì)于提到基因重組的第一種類型，生物體通過減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合。這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。這樣這基因重組到底是指形成了多種基因型不同的雌雄配子？還是指產(chǎn)生多種受精卵？如何理解配子多樣性與子代多樣性之間的關(guān)系？針對(duì)學(xué)生存在的思維誤區(qū)，可在教學(xué)中做如下的思路整理：①明確基因重組的兩種類型具體發(fā)生在有性生殖的哪個(gè)過程？實(shí)質(zhì)是基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，通過基因重組產(chǎn)生了多樣的配子。②明確子代性狀多樣的直接原因是配子和配子結(jié)合隨機(jī)多樣；③根據(jù)前兩條知道，通過基因重組產(chǎn)生多樣的配子，多樣的配子和配子隨機(jī)結(jié)合即受精，所以才能產(chǎn)生多樣的子代；④綜上所述，基因重組是子代的多樣性的一個(gè)基礎(chǔ)，這些多樣的后代中總會(huì)有一些是含有能適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合。

所以，基因重組是生物變異的豐富來源，是形成生物多樣性的重要原因，對(duì)生物進(jìn)化具有重要的意義，也就是為生物進(jìn)化提供了豐富的原材料。知識(shí)的呈現(xiàn)方式可以是多樣的，但是從學(xué)生固有的舊知出發(fā)，引發(fā)對(duì)新知的理解，對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步掌握新知識(shí)，復(fù)習(xí)鞏固舊知識(shí)必然是有益的。