在情境中教學(xué) 落實(shí)生物學(xué)科中的生命觀念教育

陳紅

摘要 以“蛋白質(zhì)單元教學(xué)”為例，以創(chuàng)設(shè)情境的“真實(shí)性、貫穿性、問(wèn)題的導(dǎo)向性”，讓學(xué)生用發(fā)展和辨證的眼光看待已有的生物學(xué)結(jié)論，引發(fā)學(xué)生的“深度學(xué)習(xí)”，促進(jìn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中“生命觀念”在課堂教學(xué)中落到實(shí)處。

關(guān)鍵詞 情境教學(xué) 學(xué)科教學(xué) 生命觀念

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2018）11-0078-03

2018高考全國(guó)卷I理綜第8題B選項(xiàng)“酶是一類具有高選擇性催化性能的蛋白質(zhì)”，在化學(xué)老師看來(lái)命題沒(méi)大問(wèn)題，化學(xué)學(xué)科中對(duì)于酶沒(méi)有細(xì)分，強(qiáng)調(diào)酶的高催化性，而生物學(xué)科教師關(guān)注的是例外，因?yàn)椤敖^大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，極少數(shù)是RNA”。生物學(xué)與化學(xué)同屬科學(xué)課程，為何在同一個(gè)概念的認(rèn)知會(huì)出現(xiàn)偏離。由此引發(fā)了思考：為什么生物學(xué)概念、規(guī)律經(jīng)常有例外？下面以“蛋白質(zhì)單元教學(xué)”為例，闡明通過(guò)合理的教學(xué)情境的設(shè)置，讓學(xué)生用發(fā)展和辨證的眼光看待已有的生物學(xué)結(jié)論，促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)中“生命觀念”在課堂教學(xué)中落到實(shí)處。

1教學(xué)情境化在落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的必要性

學(xué)習(xí)和思維都是基于情境的，不能孤立地鑲嵌在個(gè)體的大腦之中，而是通過(guò)情境中的文化活動(dòng)或工具發(fā)生在人類的大腦中。發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)是中學(xué)生物學(xué)課程的核心任務(wù)。核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成必須依托各學(xué)科的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)科核心素養(yǎng)的形成需要學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中與學(xué)習(xí)情境的持續(xù)性的互動(dòng)（閱讀、思考、質(zhì)疑、討論、實(shí)驗(yàn)等），需要學(xué)習(xí)者在解決問(wèn)題中形成關(guān)鍵能力，培養(yǎng)正確的價(jià)值觀。

1.1從認(rèn)識(shí)論角度分析，教學(xué)情境化的必要性

中學(xué)生物學(xué)課程作為科學(xué)課程，除了具備自然科學(xué)的一般屬性，還有其獨(dú)特的學(xué)科特點(diǎn)，即生物學(xué)概念大多是觀察，比較和歸納的結(jié)果，而不是靠數(shù)理邏輯的演繹。生物科學(xué)研究中常用不完全歸納法，運(yùn)用歸納和概括注定無(wú)法窮盡復(fù)雜多樣的生命世界。因此，通過(guò)不完全歸納歸納獲得的生物學(xué)概念和規(guī)律常有例外的存在，缺乏學(xué)習(xí)情境所習(xí)得的生物學(xué)概念必然導(dǎo)致知識(shí)的支離破碎，易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)概念做絕對(duì)的理解。

1.2從新的課程標(biāo)準(zhǔn)視角分析，教學(xué)情境化的必要性

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）的基本理念是：以“生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任”學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念，教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐，關(guān)注學(xué)生主動(dòng)參與，關(guān)注學(xué)生實(shí)踐，動(dòng)手結(jié)合動(dòng)腦。教師圍繞著生物學(xué)大概念來(lái)組織并開展教學(xué)活動(dòng)，通過(guò)設(shè)置合理的教學(xué)情境，基于學(xué)生動(dòng)手活動(dòng)或?qū)Y料的分析及探究，將有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的建立、和應(yīng)用理解。

1.3從學(xué)生應(yīng)試能力分析，教學(xué)情境化的必要性

（2015·理綜·福建卷）圖1為某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖（圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J·m-2·a-1）。下列敘述正確的是（

）

A.該食物網(wǎng)中最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)為第六營(yíng)養(yǎng)級(jí)

B.該食物網(wǎng)中第一到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為25%

c.太陽(yáng)魚呼吸作用消耗的能量為1357J·m-2·a-1

d.該食物網(wǎng)中的生物與無(wú)機(jī)環(huán)境共同構(gòu)成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)

這道題值得反思：為什么在考場(chǎng)上不少考生不加思索地把B選項(xiàng)排除了？理由非常簡(jiǎn)單：“十分之一定律”（生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的傳遞效率只是大約為10%～20%）在學(xué)生的腦海中印象深刻。教師是否過(guò)于關(guān)注生物學(xué)中的一般結(jié)論，而恰恰忽視了生物學(xué)規(guī)律經(jīng)常有例外。試想一下，如果教師在最初的教學(xué)中，通過(guò)具體的情境，讓學(xué)生自己計(jì)算某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率，或許就不會(huì)發(fā)生丟分。

綜上所述，在當(dāng)前基于核心素養(yǎng)的高中生物課堂教學(xué)中，教學(xué)情境的設(shè)置對(duì)于學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的建立、理解和應(yīng)用，對(duì)于落實(shí)學(xué)科的核心素養(yǎng)尤為重要。

2恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)情境設(shè)置能夠促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)

新課標(biāo)對(duì)于“蛋白質(zhì)單元教學(xué)”的教學(xué)要求：

概念1細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位

1.1.6闡明蛋白質(zhì)通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于由氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成

完成本模塊學(xué)習(xí)后，學(xué)生應(yīng)能夠從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一視角，解釋細(xì)胞由多種多樣的分子組成，這些分子是細(xì)胞執(zhí)行各項(xiàng)生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)（生命觀念、科學(xué)思維）。

筆者就“蛋白質(zhì)單元”教學(xué)內(nèi)容，闡明通過(guò)設(shè)置不同的教學(xué)情境，以促進(jìn)“生命觀念”的目標(biāo)的具體達(dá)成。

2.1基于“生命體的物質(zhì)觀”的教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

教師以血紅蛋白質(zhì)為例，引導(dǎo)學(xué)生回顧蛋白質(zhì)的有關(guān)內(nèi)容，思考：①蛋白質(zhì)中還可能含有什么元素？②氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？③概述氨基酸的脫水縮合的過(guò)程。④多肽鏈與蛋白質(zhì)的區(qū)別是什么？

教師列舉“血紅蛋白、胰島素、免疫球蛋白G”三種不同的蛋白質(zhì)相關(guān)資料：

①血紅蛋白由4條多肽鏈（4個(gè)亞基）構(gòu)成，兩條a鏈和兩條B鏈共574個(gè)氨基酸構(gòu)成，每個(gè)亞基均有一個(gè)血紅素輔基

②胰島素由A、B兩條肽鏈組成，人胰島素的A鏈有11種21個(gè)氨基酸，B鏈有15種30個(gè)氨基酸，共16種51個(gè)氨基酸組成。

③免疫球蛋白G是血清中最基本的一類抗體，由4條多肽鏈共660個(gè)氨基酸構(gòu)成。

教師引導(dǎo)學(xué)生基于資料中的事實(shí)，概括形成“組成不同的蛋白質(zhì)的氨基酸的各類、數(shù)目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同，蛋白質(zhì)具有結(jié)構(gòu)多樣性，結(jié)構(gòu)不同決定了功能不同”的概念。

這樣從而促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建有關(guān)“蛋白質(zhì)”結(jié)構(gòu)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)學(xué)生形成生命的物質(zhì)觀以及“形成生物體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的”觀念。

2.2基于“生命體的系統(tǒng)觀”的教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

許多學(xué)生能說(shuō)出“膜的主要成份是磷脂和蛋白質(zhì)”，但對(duì)于不同的細(xì)胞功能與其膜上載體、糖蛋白特點(diǎn)沒(méi)能建立起聯(lián)系，知識(shí)是點(diǎn)狀，碎片化的，缺乏系統(tǒng)觀。

教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立蛋白質(zhì)在細(xì)胞上分布的模型，要求學(xué)生畫出細(xì)胞各部位上有關(guān)蛋白質(zhì)的種類及分布（圖2）。

蛋白質(zhì)是細(xì)胞的產(chǎn)物，同時(shí)也是細(xì)胞中各種生命活動(dòng)必不可少的物質(zhì)，蛋白質(zhì)分布在細(xì)胞的各個(gè)部位中。在構(gòu)建模型時(shí)，學(xué)生應(yīng)盡可能標(biāo)記出各種高中階段所學(xué)蛋白質(zhì)及相應(yīng)的生命活動(dòng)，將復(fù)雜知識(shí)可視化、系統(tǒng)化。聯(lián)系細(xì)胞的各個(gè)部位所進(jìn)行的生命活動(dòng)，思考會(huì)有哪些蛋白質(zhì)的參與。如，細(xì)胞中的滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否分布與脂質(zhì)、糖合成的有關(guān)的酶、而粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否分布與蛋白質(zhì)加工有關(guān)的酶？細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶（有氧呼吸第一階段、無(wú)氧呼吸）有哪些？

在此情境中，教師不斷設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分析哪些蛋白質(zhì)有各類細(xì)胞共有的，哪些蛋白質(zhì)是特定的細(xì)胞所的特有，啟發(fā)學(xué)生分析不同細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類有差異的根本原因（基因的選擇性表達(dá)）。

2.3基于“生命體的信息觀”的教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析：蛋白質(zhì)多樣性的根本原因是什么？

教師要求學(xué)生從遺傳物質(zhì)的“信息流”角度理解蛋白質(zhì)與核酸的關(guān)系，理解生命歷程中基因選擇性表達(dá)的具體過(guò)程：在特定時(shí)間DNA分子上特定的基因轉(zhuǎn)錄為mRNA，核糖體以mRNA為模板合成肽鏈，該過(guò)程中需要tRNA運(yùn)載不同的氨基酸，mRNA密碼子與tRNA的反密碼子相互識(shí)別，決定肽鏈的氨基酸組成及排列順序。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的根本原因是基因的多樣性。

2.4基于“生命體的進(jìn)化觀與生態(tài)觀”的教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

生物學(xué)最核心思想是進(jìn)化思想和生態(tài)學(xué)思想。在本單元教學(xué)的最后，教師引導(dǎo)學(xué)生從蛋白質(zhì)角度理解生物與環(huán)境的關(guān)系，從蛋白質(zhì)和核酸分子角度理解生物的進(jìn)化。

教師提供資料：Taq酶是從水生棲熱菌ThermusAquaticus（Taq）中分離出的具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶。該酶對(duì)于PCR的應(yīng)用有里程碑的意義，Taq酶可以耐受90C以上的高溫而不失活，所以不需要每個(gè)循環(huán)加酶，使PCR技術(shù)變得非常簡(jiǎn)捷。同時(shí)也大大降低了成本。

乳酸脫氫酶（LDH）同功酶，它是由兩個(gè)不同的基因位點(diǎn)編碼的H（Heart）亞基sc和M（Mule）亞基以不同比例組成的四體分子，形成五種同功酶，即LDH1（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4）。需氧組織如心肌、腦、舌肌、眼球肌主要存在H型LDH同功酶，催化乳酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸;乏氧組織如骨骼肌、肝、紅細(xì)胞等主要存在M型LDH同功酶，催化丙酮酸還原成乳酸。

同功酶是基因分化的產(chǎn)物，而基因的分化又是生物進(jìn)化過(guò)程中為適應(yīng)愈趨復(fù)雜的代謝而引起的一種分子進(jìn)化，以適應(yīng)不同組織或不同細(xì)胞器在代謝上的不同需要，是基因編碼的蛋白質(zhì)表現(xiàn)型。

教師提供了耐熱性Taq酶發(fā)現(xiàn)、同功酶分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等材料，幫助學(xué)生理解生物如何依賴環(huán)境、適應(yīng)環(huán)境，從分子水平上分析進(jìn)化的本質(zhì)就是生物大分子物質(zhì)的演化，幫助學(xué)生形成生命基本觀念中的“進(jìn)化觀與生態(tài)觀”。

3情境化教學(xué)倡導(dǎo)“以學(xué)定教”、“深度學(xué)習(xí)”

情境化教學(xué)的一個(gè)突出特點(diǎn)是學(xué)生參與學(xué)習(xí)的程度比較高，“以學(xué)定教”的課堂必然是以學(xué)生的學(xué)習(xí)來(lái)組織教學(xué)。這要求教師在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)行為上作出相應(yīng)的變革。

3.1情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)具有真實(shí)性、貫穿性、問(wèn)題的導(dǎo)向性

基于核心素養(yǎng)的生物學(xué)科教學(xué)，情境的創(chuàng)設(shè)不僅僅是“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的導(dǎo)入環(huán)節(jié)”，而應(yīng)該是“問(wèn)題解決型學(xué)習(xí)任務(wù)”的情境，以真實(shí)的生物學(xué)問(wèn)題（以科學(xué)事實(shí)、日常生活中與生物學(xué)有關(guān)的問(wèn)題）為情境，設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，不斷激發(fā)學(xué)生理解和反思具體的事實(shí)和概念中所蘊(yùn)含的獨(dú)特的學(xué)科思維方式，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2情境化教學(xué)，深化對(duì)話教學(xué)，倡導(dǎo)深度學(xué)習(xí)

情境化教學(xué)的課堂不再是單向傳遞的場(chǎng)所，教師的作用不是傳授，而是促進(jìn)學(xué)生對(duì)于具體情境所發(fā)生的對(duì)話與提問(wèn)，以學(xué)生的困惑、差異，認(rèn)知沖突為契機(jī)引出他人的應(yīng)答，倡導(dǎo)學(xué)生的“深度學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生從已有知識(shí)出發(fā)，理解、掌握新知識(shí)、發(fā)展高階思維。