基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)教學(xué)

段娜

關(guān)鍵詞：高中生物;生物學(xué)科核心素養(yǎng);有效教學(xué);合作探究

中圖分類號(hào)：G633.91 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ? ?文章編號(hào)：1009-010X（2019）29-0062-03

一、分析教材，挖掘教材

“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”是高中《生物》人教版必修二“遺傳與進(jìn)化”的第4章第1節(jié)，包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)重要內(nèi)容。本節(jié)是對基因本質(zhì)的進(jìn)一步闡釋，也是學(xué)習(xí)教材后面基因控制性狀以及生物變異等內(nèi)容的重要鋪墊。

在教材的問題探討中，以美國科幻電影《侏羅紀(jì)公園》為例引導(dǎo)學(xué)生探討DNA與生物性狀的關(guān)系，再以“為什么RNA適于做DNA的信使”“DNA的遺傳信息是怎么傳給mRNA的”“堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系是怎么樣的”以及“游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸是如何被運(yùn)送到蛋白質(zhì)合成生產(chǎn)線上的”這四個(gè)問題串起整節(jié)內(nèi)容，如此知識(shí)脈絡(luò)清晰，對學(xué)生的引導(dǎo)性強(qiáng)。此外在書中還配有轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程圖、密碼子表、tRNA的結(jié)構(gòu)、多聚核糖體等插圖，教師通過合理設(shè)計(jì)教學(xué)流程，并充分利用好教材中的內(nèi)容和配圖進(jìn)行教學(xué)，如此可提高課堂教學(xué)的有效性。

二、分析學(xué)情，明確目標(biāo)

在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了DNA和RNA的結(jié)構(gòu)、基因的本質(zhì)、DNA的復(fù)制等知識(shí)，知道遺傳信息蘊(yùn)含在4種堿基的排列順序中，也知道蛋白質(zhì)是生物性狀的體現(xiàn)者。但是對于遺傳信息是如何從基因傳給蛋白質(zhì)的這個(gè)問題還不能做出解釋，基于這種現(xiàn)狀，教師確立了以下教學(xué)目標(biāo)。

（一）生命觀念目標(biāo)

概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程;表述密碼子與反密碼子的區(qū)別;結(jié)合結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)說出RNA適合做DNA信使的原因，以及基因能控制蛋白質(zhì)合成的原因。

（二）理性思維目標(biāo)

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型分析堿基和氨基酸的對應(yīng)關(guān)系;用實(shí)物構(gòu)建物理模型讓學(xué)生體驗(yàn)基因控制蛋白質(zhì)合成的過程;通過制作表格比較、分析DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程。

（三）科學(xué)探究目標(biāo)

運(yùn)用“發(fā)現(xiàn)問題——分析問題——合作探究——表達(dá)交流——得出結(jié)論”的科學(xué)探究方法，解決基因是如何控制蛋白質(zhì)合成的這一議題;認(rèn)同研究的本質(zhì)是獲得解釋，研究資料是為獲得解釋提供依據(jù);養(yǎng)成科學(xué)的思維習(xí)慣，選擇科學(xué)的研究方法解決問題。

（四）社會(huì)責(zé)任目標(biāo)

聯(lián)系生活實(shí)際，學(xué)以致用，并進(jìn)一步了解相關(guān)職業(yè)，同時(shí)增強(qiáng)“科技興國，青年強(qiáng)，則國強(qiáng)”的社會(huì)責(zé)任感。

三、實(shí)施教學(xué)，落實(shí)設(shè)計(jì)

（一）創(chuàng)設(shè)情境

展示熒光魚的圖片，由繞口令“紅鯉魚與綠鯉魚與驢”引入新課，魚本身不會(huì)發(fā)熒光，之所以有這幅圖片是因?yàn)榭茖W(xué)家將水母的熒光基因轉(zhuǎn)到了魚的DNA上，并在魚體內(nèi)表達(dá)出了熒光蛋白，請學(xué)生思考熒光基因是如何控制熒光蛋白合成的？

設(shè)計(jì)意圖：由學(xué)生熟悉的繞口令導(dǎo)入新課，如此可引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解釋生活中的一些現(xiàn)象。

（二）獲取信息，解決問題

獲取相關(guān)信息，解決問題“為什么RNA適于做DNA的信使？”并結(jié)合美國細(xì)胞生物學(xué)家威爾遜的名言“每一個(gè)生物學(xué)問題的答案都必須在細(xì)胞中尋找”，以及（板書畫出細(xì)胞結(jié)構(gòu)）基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA主要在細(xì)胞核中，蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上合成，提出問題“基因的指令是如何傳給核糖體的？”

學(xué)生任務(wù)一：閱讀資料，并結(jié)合教材思考誰可以充當(dāng)信使。

資料1.1955年Brachet用變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成停止，若再加入RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。

資料2.Goldstein和Plaut用同位素標(biāo)記變形蟲RNA的前體，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記的RNA先都出現(xiàn)在核內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的RNA分子已在細(xì)胞質(zhì)中。

表1 DNA和RNA結(jié)構(gòu)比較表

通過分析以上兩個(gè)資料，學(xué)生很容易得出充當(dāng)信使的是RNA。結(jié)合結(jié)構(gòu)與功能相適的生命觀念，教師展示表1，并請學(xué)生思考為什么RNA可以充當(dāng)信使，學(xué)生易從遺傳信息的儲(chǔ)存、堿基互補(bǔ)配對、分子長短等角度得出合理解釋。然后教師介紹三種RNA的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，以此幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到起信使作用的是mRNA。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生從文字資料、圖畫、表格中獲取信息，并經(jīng)分析比較解決問題，如此可提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，鍛煉學(xué)生的理性思維。

（三）溫故知新，解決問題

教師帶學(xué)生溫習(xí)學(xué)過的DNA分子的復(fù)制過程等相關(guān)知識(shí)，以此解決問題“遺傳信息是如何從DNA傳到mRNA的？”

學(xué)生任務(wù)二：閱讀教材P63第三段和圖4-3，并與DNA分子的復(fù)制過程相比較，然后完成表2并思考轉(zhuǎn)錄過程是如何進(jìn)行的。隨后請學(xué)生仿照DNA的復(fù)制過程，并結(jié)合課本圖4-3表述轉(zhuǎn)錄過程。

表2

學(xué)生任務(wù)三：教師展示如下題目，請學(xué)生完成。

已知DNA的堿基序列：

a鏈 ? ? ?-ATG GAA GCA TGT TAG-

b鏈 ? ? ?-TAC CTT ?CGT ACA ATC-

請寫出以b鏈為模板鏈轉(zhuǎn)錄出的mRNA序列？

通過練習(xí)，有的學(xué)生會(huì)按照堿基互補(bǔ)配對的原則寫出答案，有的學(xué)生則直接把a(bǔ)鏈中的“T”變?yōu)椤癠”迅速得出答案。通過探究和交流，可拓寬學(xué)生的思路，由此可體現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的靈活性。

設(shè)計(jì)意圖：通過溫故知新、綜合比較，學(xué)生可自主學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)錄過程。請學(xué)生自己表述，意在鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力，體現(xiàn)生命觀念的滲透。

（四）小組討論，解決問題

通過轉(zhuǎn)錄，遺傳信息就從DNA轉(zhuǎn)移到了mRNA，由此學(xué)生提出問題“遺傳信息是如何從mRNA傳到蛋白質(zhì)的呢？”

學(xué)生任務(wù)四：教師展示以下三個(gè)問題，請學(xué)生閱讀教材P64～P67，并分小組討論解決，然后各小組分享結(jié)論。

1.mRNA只含有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，這4種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？（提示：嘗試用數(shù)學(xué)方法解決）

2.mRNA上的堿基序列代表遺傳信息，而蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，這兩種信息能直接交流嗎？如果不能，細(xì)胞是怎樣解決這個(gè)問題的？

3.結(jié)合P66圖4-6和視頻（教師自制微課），思考翻譯過程是如何進(jìn)行的？（提示：模板、原料、tRNA等）

設(shè)計(jì)意圖：第1個(gè)問題可引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決堿基與氨基酸的對應(yīng)問題，進(jìn)而得出密碼子的概念和密碼子表。第2個(gè)問題可引導(dǎo)學(xué)生理清tRNA與反密碼子，以及它們和密碼子的對應(yīng)關(guān)系。在前兩個(gè)問題解決的基礎(chǔ)上，第3個(gè)問題可引導(dǎo)學(xué)生通過綜合比較，基本說出翻譯的過程。通過小組合作、探究學(xué)習(xí)、解決問題的過程，可達(dá)成理性思維的培養(yǎng)目標(biāo)。

（五）過程演示，突破難點(diǎn)

教具演示

翻譯過程是本節(jié)課的難點(diǎn)，運(yùn)用自制教具構(gòu)建物理模型并操作演示，可突破該教學(xué)難點(diǎn)。即將寫有特定序列的mRNA、核糖體和氨基酸貼到黑板上，并將提前做好的寫有反密碼子的卡片發(fā)給學(xué)生，然后在翻譯開始時(shí)，請學(xué)生充當(dāng)勤勞的“搬運(yùn)工”——tRNA來把氨基酸搬運(yùn)到正確的位置上去，由此完成翻譯過程。

設(shè)計(jì)意圖：通過演示和學(xué)生體驗(yàn)，將抽象的過程形象化。

（六）課堂小結(jié)，形成體系

教師給出表格，請學(xué)生比較轉(zhuǎn)錄翻譯的過程、場所、原料、模板、能量、酶、產(chǎn)物和模板鏈的去向等內(nèi)容。然后請學(xué)生回答教師在新課導(dǎo)入時(shí)提出的問題：“熒光蛋白基因是如何控制熒光蛋白合成的？”最后請學(xué)生談?wù)劅晒獾鞍准夹g(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

設(shè)計(jì)意圖：鞏固本節(jié)所學(xué)知識(shí)，突出重點(diǎn)，并回扣課堂引入，如此可提高課堂的完整性，達(dá)成社會(huì)責(zé)任目標(biāo)。

四、教學(xué)反思

發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)已成為我國當(dāng)前課程改革的重要內(nèi)容，因此教師的教學(xué)設(shè)計(jì)觀念要從“知識(shí)教學(xué)”轉(zhuǎn)為“素養(yǎng)教學(xué)”。即要基于核心素養(yǎng)進(jìn)行一系列教學(xué)設(shè)計(jì)，這就要求教師要精準(zhǔn)把握好每節(jié)課的課標(biāo)要求，并本著以“學(xué)生為主體”的原則，提供資料供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。此外還需要設(shè)計(jì)出合理的問題，以精準(zhǔn)到位地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究思考，這對教師自身的專業(yè)素質(zhì)提出了較高的要求。同時(shí)還需要準(zhǔn)備大量的資料、制作教具、錄制微課等，這對教師現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用以及備課的充分性提出了更高的要求。

本節(jié)課的設(shè)計(jì)存在一些待改進(jìn)之處，由于課堂安排的內(nèi)容較多，因此在時(shí)間的安排上要進(jìn)行多次演練、試講，內(nèi)容上要詳略安排得當(dāng)，以此確保整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的連貫性、完整性和教學(xué)的有效性。

基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)的有效教學(xué)設(shè)計(jì)是一線教師需要研究的重要課題。這需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，并從人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，將生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落實(shí)到日常的教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中。