師生共讀創(chuàng)設(shè)情境提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

董卅姝 成立曼

摘要 闡述教師通過多渠道閱讀生物學(xué)最新研究，選擇合適的素材整合利用在生物課堂上，創(chuàng)設(shè)情境，幫助學(xué)生理解和應(yīng)用生物學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生的科學(xué)研究能力，達(dá)到根據(jù)專業(yè)文獻(xiàn)嘗試編寫高考模擬試題的水平，并最終能夠?qū)ψ钚碌纳飳W(xué)研究進(jìn)展進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 情境教學(xué) 核心素養(yǎng) 期刊閱讀

中圖分類號(hào)G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，不僅要求學(xué)生由外部刺激的被動(dòng)接受者和知識(shí)的灌輸對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w、知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者，而且要求教師要由知識(shí)的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者、引導(dǎo)者。教師要轉(zhuǎn)變自身角色，進(jìn)行以學(xué)為主的教學(xué)設(shè)計(jì)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

縱觀近年來的北京生物學(xué)高考題，題目基本都是根據(jù)較新的生物學(xué)研究成果創(chuàng)設(shè)情境，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用以及分析能力，體現(xiàn)了課程標(biāo)準(zhǔn)中“提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)”的理念，明確了生物學(xué)教學(xué)的目的。同時(shí)，高三年級(jí)的復(fù)習(xí)課知識(shí)量巨大，題目練習(xí)多，學(xué)生容易陷入單純地復(fù)習(xí)知識(shí)和做題的枯燥圈子中。

筆者嘗試在復(fù)習(xí)課上引入真實(shí)的生物學(xué)事件和近期生物科學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展和動(dòng)向，讓學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析討論，體會(huì)生物學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用以及生物科技的新發(fā)展。本研究中的“師生共讀”并不是教師和學(xué)生一起閱讀一篇文章的過程，而是前期教師要進(jìn)行大量工作，閱讀多篇文章進(jìn)行篩選，尋找適應(yīng)學(xué)生當(dāng)時(shí)認(rèn)知層次和能力的內(nèi)容，再在課堂上通過多種方式呈現(xiàn)給學(xué)生進(jìn)行討論或研究。“師生共讀”提高了學(xué)生上課的積極性，既復(fù)習(xí)鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，又提高了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。筆者以高三復(fù)習(xí)課為例，通過“師生共讀”模式，進(jìn)行三段式情境化教學(xué)。

1 閱讀新聞及科普文章，成為“社會(huì)性科學(xué)議題”參與者

1.1 由新聞引發(fā)社會(huì)熱點(diǎn)討論，參與承擔(dān)社會(huì)責(zé)任

曾經(jīng)“魏則西事件”震驚全國，各種媒體也報(bào)道過奪取他生命的滑膜肉瘤和欺騙他進(jìn)行治療的醫(yī)院所宣傳的“免疫療法”。因此，在復(fù)習(xí)“免疫調(diào)節(jié)”這部分內(nèi)容時(shí)，筆者引入科普文章“免疫療法，你需要知道的真相”，結(jié)合新聞報(bào)道讓學(xué)生分析“免疫療法”的原理及其合理性。經(jīng)過研究和討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“免疫療法”本身是有一定科學(xué)性的，只是現(xiàn)在依然處于實(shí)驗(yàn)階段無法臨床推廣。

本節(jié)課在知識(shí)維度上復(fù)習(xí)了免疫調(diào)節(jié)和相應(yīng)的細(xì)胞工程的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生參與社會(huì)熱點(diǎn)討論，使學(xué)生體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)生物學(xué)所帶來的現(xiàn)實(shí)收獲，加強(qiáng)了學(xué)生的生命觀念，強(qiáng)化了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。

1.2 讀科技前沿文章，緊跟科學(xué)探索腳步

根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”的原理，教師選擇了稍高于學(xué)生自身層次的與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密的文字材料，把材料信息融入在課堂教學(xué)中。筆者發(fā)現(xiàn)某雜志中的一篇文章“用DNA存儲(chǔ)視頻”的內(nèi)容與將要復(fù)習(xí)的“基因的表達(dá)”這部分契合。于是，修改文章，使學(xué)生更易理解內(nèi)容，同時(shí)尋找背景材料及視頻，在課堂上創(chuàng)設(shè)了一個(gè)以學(xué)生已知的遺傳學(xué)理論“DNA存儲(chǔ)遺傳信息”為基礎(chǔ)，把DNA當(dāng)作存儲(chǔ)介質(zhì)制造生物硬盤的未來情境。

教學(xué)過程中，教師提出科學(xué)家把視頻儲(chǔ)存在DNA中時(shí)，學(xué)生十分驚訝，迅速進(jìn)入情境發(fā)表自己的觀點(diǎn)。通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)自己所具備的基礎(chǔ)知識(shí)明確了此技術(shù)所應(yīng)用的原理。該原理借鑒了DNA編碼遺傳信息再通過轉(zhuǎn)錄、翻譯讀取信息表達(dá)的過程。學(xué)生既驚嘆于科技的發(fā)展，也產(chǎn)生了自己的思考。當(dāng)教師提出DNA存儲(chǔ)成本高，與現(xiàn)代存儲(chǔ)方式相比不劃算時(shí)，學(xué)生馬上提出要有前瞻性，要看到未來的發(fā)展。這說明學(xué)生不僅停留在知識(shí)層面的復(fù)習(xí)也提升了生物學(xué)核心素養(yǎng)。

此情境的創(chuàng)設(shè)為“基因的表達(dá)復(fù)習(xí)”做了良好的開端，鞏固了基因傳遞和表達(dá)信息的原理。之后在練習(xí)高考題目時(shí)，學(xué)生能在題目創(chuàng)設(shè)的情境下迅速找到情境框架下的知識(shí)主體，順利作答。

1.3 關(guān)注諾獎(jiǎng)，與科學(xué)家近距離接觸

“免疫調(diào)節(jié)”復(fù)習(xí)課中，“癌細(xì)胞的逃逸”這篇閱讀文獻(xiàn)是筆者參考了很多篇相關(guān)科技文獻(xiàn)之后按照學(xué)生的知識(shí)水平和思維能力重新編寫的。這一環(huán)節(jié)更是與2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者——美國免疫學(xué)家詹姆斯·艾利森和日本生物學(xué)家本庶佑的相關(guān)研究緊密相關(guān)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生閱讀文獻(xiàn)后，進(jìn)行癌癥治療的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，最終與2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的思路不謀而合，使學(xué)生在親身參與的基礎(chǔ)上深刻感受到生物學(xué)對(duì)科技發(fā)展的影響。教師展示免疫治療成功的實(shí)例和我國近期批準(zhǔn)相關(guān)抗癌藥物上市的新聞，使學(xué)生更加有了切身的體會(huì)，體驗(yàn)到了知識(shí)的價(jià)值，培養(yǎng)了學(xué)生的生命觀念和社會(huì)責(zé)任。

2 研讀專業(yè)文獻(xiàn)，化身高考出題者

經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)和第一次模擬考試，學(xué)生基本掌握了高考題的出題規(guī)律。為了鍛煉學(xué)生的思維能力和開拓他們的視野，筆者從專業(yè)科技期刊上選取了《分泌性卷曲相關(guān)蛋白5表達(dá)上調(diào)對(duì)小鼠肝臟糖代謝的影響》和《SA浸種對(duì)鹽脅迫下小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響》這兩篇文獻(xiàn)的。兩篇文獻(xiàn)內(nèi)容分別涉及動(dòng)物和植物的生命活動(dòng)調(diào)節(jié)，也包括生物技術(shù)的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)方式多樣，但難度不高，學(xué)生稍加思考可以理解。筆者要求學(xué)生閱讀文獻(xiàn)后，仿照高考題編題。

學(xué)生積極性很高，但由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，閱讀第一篇文獻(xiàn)的時(shí)間較長(zhǎng)，某些學(xué)生很難完全看懂。但有一部分學(xué)生能夠大致理解文章，編寫出了質(zhì)量較高的題目。以下為一位學(xué)生根據(jù)第一篇文獻(xiàn)所出題目：

已知Ⅱ型糖尿病是糖尿病的主要類型，是一種由多遺傳因素及環(huán)境因素相互作用且共同參與發(fā)病的多基因復(fù)雜疾病。胰島素抵抗是重要的病理生理機(jī)制，胰島素抵抗表現(xiàn)為機(jī)體對(duì)胰島素敏感性降低。

（1）胰島素是由____________分泌的激素，其能 ________ 人體對(duì)糖類物質(zhì)的_______。胰島素與胰高血糖素為

作用。分泌性卷曲相關(guān)蛋白5 （SFRP5）與糖尿病密切相關(guān)，具有抗糖尿病作用。糖尿病患者的的血清SFRP5與正常人血清相比____，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在SFRP5缺陷型小鼠中，高熱量飲食導(dǎo)致葡萄糖不耐受加重，而在糖尿病小鼠中注射______ 可改善葡萄糖耐受。

（2）為進(jìn)一步研究SFRP5表達(dá)量對(duì)Ⅱ型糖尿病的影響，實(shí)驗(yàn)人員做了如下實(shí)驗(yàn)。研究人員選用SFRP5過量表達(dá)的小鼠和正常小鼠進(jìn)行試驗(yàn)。

①研究人員為獲取SFRP5過量表達(dá)小鼠，對(duì)正常小鼠進(jìn)行處理。處理后實(shí)驗(yàn)人員為檢測(cè)是否處理成功，檢測(cè)了SFRP5的mRNA及蛋白質(zhì)相對(duì)表達(dá)水平（圖1）。結(jié)果顯示________，處理成功。

②PEPCK和G6Pase是肝臟糖異生途徑的關(guān)鍵基因，研究人員對(duì)其表達(dá)量進(jìn)行了研究，將其分為普通喂食組和高脂喂食組，在其余條件相同的情況下喂食12周。研究人員得到了圖2數(shù)據(jù)，可從圖得出______________________________。研究人員進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)的表達(dá)量與mRNA表達(dá)量變化趨勢(shì)一致。

（3）高脂喂養(yǎng)下，研究人員發(fā)現(xiàn)SFRP5過量表達(dá)組中的胰島素受體磷酸化水平明顯升高，導(dǎo)致受體障礙。①進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Wnt5a激活了磷酸化。據(jù)此研究人員認(rèn)為高脂飲食小鼠發(fā)生Ⅱ型糖尿病的原因?yàn)?/p>

②據(jù)此你認(rèn)為有何治療手段______________________。

答案：

（l）胰島B細(xì)胞促進(jìn)吸收、利用、儲(chǔ)存拮抗低SFRP5

（2）①Ad-SFRP5組中SFRP5的mRNA及蛋白質(zhì)相對(duì)表達(dá)水平較Ad-gFP組顯著升高

②普食喂養(yǎng)組中，Ad-CFP組與Ad-SFRP5組中PEPCK和G6Pase的mRNA水平無明顯變化：高喂養(yǎng)組，水平顯著降低

（3）①高脂飲食組中Wnt5a表達(dá)增加，激活了胰島素受體磷酸化，導(dǎo)致受體障礙，產(chǎn)生胰島素抵抗，進(jìn)而產(chǎn)生Ⅱ型糖尿病

②使用降低磷酸化的藥物

筆者把編寫較好的試題發(fā)給全體學(xué)生練習(xí)，在文獻(xiàn)較難理解部分帶領(lǐng)學(xué)生分析，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論試題，總結(jié)其科學(xué)性和不合理之處。

第二次文獻(xiàn)閱讀時(shí)，學(xué)生在閱讀和出題方面有了很大的進(jìn)步，能準(zhǔn)確把握涉及到的知識(shí)點(diǎn)。有多位學(xué)生編寫的題目都十分精彩，以下是一位學(xué)生根據(jù)第二篇文獻(xiàn)編寫的題目：

鹽堿地在我國面積十分廣泛，并伴隨著人口增長(zhǎng)、化肥使用不當(dāng)?shù)炔焕蛩氐挠绊懭找婕又?，?yán)重影響我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。研究人員發(fā)現(xiàn)SA（水楊酸）對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗生長(zhǎng)具有影響，為改善目前狀況，做了如下研究。

（1）研究人員選用鹽敏感品種魯麥15作為材料，分別在物質(zhì)量濃度為100 mmoL/L的NaCl高鹽溶液和正常環(huán)境下培養(yǎng)，高鹽環(huán)境下為實(shí)驗(yàn)組，正常環(huán)境下為對(duì)照組。

①SA作為植物激素，是植物體內(nèi)的一

。

②研究人員發(fā)現(xiàn)在相同時(shí)間培養(yǎng)下實(shí)驗(yàn)組幼苗高度____對(duì)照組幼苗高度，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)物質(zhì)量濃度為100 mmoL/L的NaCl溶液____小麥生長(zhǎng)。

③實(shí)驗(yàn)人員為研究不同濃度SA浸種對(duì)幼苗干重的影響，利用物質(zhì)量濃度為0.1、0.2和0.3 mmol/L的SA溶液對(duì)小麥種子進(jìn)行浸種預(yù)處理12 h。之后分組萌發(fā)得到了如圖3所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)____SA濃度效果最好。

（2） MDA是植物在高鹽環(huán)境脅迫下膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量可反映植物在高鹽環(huán)境下受傷程度，實(shí)驗(yàn)人員選用小麥葉片進(jìn)行研究，研究人員從圖4得出_____________________，說明SA能顯著緩解NaCl脅迫對(duì)小麥的傷害。

（3）①酶____是蛋白質(zhì)，酶的特點(diǎn)____、____、____.

②SOD、CAT和POD是植物體內(nèi)重要的活性氧清除酶。圖5可知，高鹽環(huán)境下，小麥葉片中SOD、CAT和POD活性都顯著_______________，而SA組____

。

（4）在高鹽環(huán)境下，植物體內(nèi)活性氧會(huì)不斷積累，導(dǎo)致膜脂過氧化，損壞膜結(jié)構(gòu)。SOD、CAT和POD能共同清除植物體內(nèi)積累的活性氧。進(jìn)而研究人員認(rèn)為SA的作用機(jī)理為______________.

（5）為了使大量的鹽堿地利用起來。除了用一定濃度的SA浸種外，請(qǐng)你結(jié)合所學(xué)知識(shí)提出一個(gè)新的治理思路________。

答案：

（1）①信號(hào)分子②低于抑制③0.2mmol/L

（2）鹽環(huán)境使小麥葉片中的MDA含量顯著升高，SA組與高鹽組相比其含量顯著下降

（3）①絕大部分 高效專一條件溫和

②降低顯著提高了高鹽環(huán)境下小麥葉片中SOD、CAT和POD的活性

（4） SA顯著提高了SOD、CAT和POD的活性，清除了植物體內(nèi)積累的活性氧，減輕了膜脂過氧化，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，使得MDA含量明顯降低，提高耐鹽性

（5）給植物充足的水分：提高活性氧清除酶活性（合理即給分）

3 進(jìn)階共讀，成為主動(dòng)評(píng)價(jià)者

做完自編題目，筆者再次帶領(lǐng)全體學(xué)生研究此篇專業(yè)文獻(xiàn)進(jìn)行分析理解。學(xué)生此時(shí)主動(dòng)對(duì)題目做出評(píng)價(jià)，指出試題編寫中的問題以及精彩之處。這表明學(xué)生通過之前的閱讀科普文章進(jìn)階到科技文獻(xiàn)，他們的生物學(xué)研究的專業(yè)素養(yǎng)已經(jīng)有所提高，科學(xué)思維、科學(xué)探究得到了充足的發(fā)展。

在“免疫調(diào)節(jié)”二輪復(fù)習(xí)中，學(xué)生了解到我國批準(zhǔn)引進(jìn)宮頸癌疫苗，網(wǎng)上也有了各種不同的爭(zhēng)論，引起了學(xué)生的關(guān)注。學(xué)生找到一篇介紹宮頸癌的發(fā)病原理的科普文章，同時(shí)結(jié)合做過的一道背景材料就是“HPV疫苗”的高考原題，主動(dòng)復(fù)習(xí)了有關(guān)“細(xì)胞癌變”和“免疫調(diào)節(jié)”的知識(shí)，并總結(jié)出宮頸癌疫苗的原理及效果。最后，師生對(duì)HPV疫苗的使用達(dá)成共識(shí)：相信科學(xué)，HPV疫苗的接種十分有必要。學(xué)生從被動(dòng)地接受科普到主動(dòng)尋找研讀科普文章解決社會(huì)問題，他們作為評(píng)價(jià)者去參與并評(píng)價(jià)有關(guān)生物學(xué)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，運(yùn)用自己的知識(shí)去解釋，表明學(xué)生的生命觀念和社會(huì)責(zé)任有了階段性提高。

整個(gè)高三復(fù)習(xí)階段，“師生共讀”的活動(dòng)內(nèi)容和形式會(huì)隨著學(xué)生認(rèn)知水平和能力的提高而有所改變，以提高學(xué)生生物學(xué)學(xué)生核心素養(yǎng)為基準(zhǔn)，達(dá)到生物學(xué)教學(xué)的真正目的。由簡(jiǎn)單的新聞到一般難度的科普文章到終極的專業(yè)文獻(xiàn)，學(xué)生逐步增強(qiáng)閱讀和思考問題的能力;由單純的題目訓(xùn)練到閱讀文獻(xiàn)主動(dòng)出題，學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)以及解題能力也在逐步提高。教師在課堂上進(jìn)行多種情境化教學(xué)，學(xué)生才能在做題過程中去情境化，迅速抓到問題的主干作出正確解答。通過情境化學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠關(guān)注相關(guān)理論和技術(shù)方面的研究進(jìn)展，關(guān)注當(dāng)年諾貝爾獎(jiǎng)與所學(xué)生物學(xué)知識(shí)的關(guān)系，關(guān)注其研究成果在實(shí)踐中的應(yīng)用，感受科技發(fā)展為人類的生活做出極大的貢獻(xiàn)。

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