基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計探索

潘章麗 林國棟

摘要以重要概念“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”為例，基于SNP教學(xué)模式設(shè)計“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動問題、模型建構(gòu)、科學(xué)論證、專家咨詢、反思性寫作及評價”單元教學(xué)程序，有助于提升學(xué)生科學(xué)建模與科學(xué)論證能力，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 模型建構(gòu) 科學(xué)論證 單元教學(xué)設(shè)計 SNP教學(xué)模式 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

以學(xué)科核心素養(yǎng)為引領(lǐng)的高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出生物學(xué)教學(xué)“內(nèi)容聚焦大概念”課程理念，這使得具有全局性、結(jié)構(gòu)化的單元教學(xué)設(shè)計變?yōu)榱爽F(xiàn)實。模型建構(gòu)與科學(xué)論證是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素。然而，現(xiàn)階段我國高中生物單元教學(xué)設(shè)計缺乏切實可行的、整合提升科學(xué)建模與科學(xué)論證能力的指導(dǎo)及評價方案。SNP（Science Negotiation Pedagogy）教學(xué)模式是美國最新提出的一種整合模型建構(gòu)與科學(xué)論證過程的教學(xué)模式，它以大概念為中心提出問題，采用書面論證、口頭論證等方式，圍繞模型建構(gòu)開展論證過程，并合理評估其水平層次。因此，融入SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展提供了可能。

1基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計的提出

國外學(xué)者Chen等人在生物學(xué)課堂中，將建模活動納入論證背景開發(fā)了SNP教學(xué)模式。SNP教學(xué)模式與當(dāng)前指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、以大概念統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)設(shè)計理念一致。單元教學(xué)設(shè)計有利于教師全局把握教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的學(xué)科知識。結(jié)合單元設(shè)計的“目標(biāo)、方法、評價”三重心，SNP教學(xué)模式下的生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計研究中，將重要概念置于中心，細(xì)分為若干次位概念，基于次位概念開展課時教學(xué)，設(shè)計“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動問題-模型建構(gòu)-科學(xué)論證-專家咨詢-反思性寫作及評價”單元教學(xué)程序，其框架如圖1所示。

2基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計

下面以“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”單元教學(xué)為例，作具體闡述。

2.1分析單元內(nèi)容

本單元以“遺傳信息”為線索，通過對遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、DNA的結(jié)構(gòu)、中心法則的發(fā)展及表觀遺傳現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生從分子水平認(rèn)識生命的延續(xù)性。單元內(nèi)容“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”屬于大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”中的一個重要概念，是前面所學(xué)的“核酸是儲存與傳遞遺傳信息的生物大分子”重要概念的具體化呈現(xiàn)。本單元的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生從分子水平上內(nèi)化遺傳的基本規(guī)律，為后續(xù)如基因突變、基因重組、染色體變異等概念的教學(xué)奠定基礎(chǔ)，與其相關(guān)各級概念間的關(guān)系如圖2所示。

教師將次位概念細(xì)分為一般概念，可以實現(xiàn)在有限的課堂教學(xué)時間里集中構(gòu)建重要概念。例如，“遺傳信息的傳遞”這一次位概念的學(xué)習(xí)，其包含“DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制”“DNA分子的復(fù)制過程”等一般概念，將一般概念轉(zhuǎn)化為進(jìn)階問題或?qū)W習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在一系列活動中解決問題或完成任務(wù)，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

2.2設(shè)計單元教學(xué)程序

單元教學(xué)程序有助于學(xué)生把握單元學(xué)習(xí)的邏輯關(guān)系、明確課時學(xué)習(xí)目標(biāo)等核心要素。基于SNP教學(xué)模式的單元教學(xué)包含“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動問題、模型建構(gòu)、科學(xué)論證、專家咨詢、反思性寫作及評價”5個環(huán)節(jié)?！坝H代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”的單元教學(xué)程序如圖3所示。

下面以“DNA分子的結(jié)構(gòu)”為例，闡述基于SNP模式的生物單元教學(xué)設(shè)計的概念教學(xué)環(huán)節(jié)。

2.2.1創(chuàng)設(shè)驅(qū)動問題

基于SNP教學(xué)模式的生物單元教學(xué)設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生基于重要概念確定具體的、單一的驅(qū)動性問題作為探究起點，在明確主題的同時引領(lǐng)了整節(jié)課的學(xué)習(xí)。

導(dǎo)入趣味性的“豬轉(zhuǎn)入熒光水母的遺傳物質(zhì)發(fā)出熒光”單元學(xué)習(xí)情境，闡明熒光水母的DNA植入豬的細(xì)胞中，能與豬的DNA互相整合，這與DNA的結(jié)構(gòu)緊密關(guān)聯(lián)。師生共同確定本節(jié)課的驅(qū)動性問題為：DNA分子的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

2.2.2模型建構(gòu)

高質(zhì)量的問題確定之后，小組的任務(wù)是建構(gòu)一個可以探究驅(qū)動性問題的模型。教師將學(xué)生分為不同的小組，提供建模所需材料，引導(dǎo)小組協(xié)商交流如何建構(gòu)最佳模型。

教師提供橡皮泥、泡沫塑料、牙簽、鐵絲、紙片等材料。小組根據(jù)收集的資料建構(gòu)“DNA分子結(jié)構(gòu)模型”，思考：牙簽代表系統(tǒng)中的哪部分？模型是如何工作的？教師應(yīng)以表揚(yáng)為主，提出針對性的問題：我注意到你的模型中不同位置牙簽數(shù)量不一致？怎樣演示才能更直觀地體現(xiàn)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點？教師利用這些問題指引學(xué)生完善模型，為論證做充分準(zhǔn)備。

2.2.3科學(xué)論證

以建構(gòu)的模型為中介，小組創(chuàng)建由觀點、證據(jù)及推理組成的書面論證，明確表述模型、觀點及證據(jù)間的關(guān)系后，向全班展示建構(gòu)的模型與論點，在此過程中通過分享、質(zhì)疑與批判、說服、合作獲得更多相關(guān)反饋，逐漸完善模型與論點。

教師提供書面論證指南，學(xué)生借助收集的資料及論證指南構(gòu)建初階論點（表1）。論證過程圍繞“DNA分子結(jié)構(gòu)模型”闡述以下內(nèi)容：DNA的基本單位是什么？它的單體如何構(gòu)成多核苷酸鏈？DNA的三維立體結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的？教師可通過提問了解學(xué)生的進(jìn)度：模型如何闡明DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)？對于建構(gòu)的模型，存在解釋上的困難嗎？本階段教師的工作是確保小組的模型、觀點、證據(jù)是一致的。

書面論證結(jié)束后，小組代表向全班演示建構(gòu)的模型，口頭闡述DNA分子的結(jié)構(gòu)，其他組員闡明建模依據(jù)，并對同學(xué)的提問進(jìn)行解釋。教師應(yīng)組織學(xué)生對不理解的內(nèi)容批判質(zhì)疑，強(qiáng)調(diào)關(guān)注DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點。論證過程可能會出現(xiàn)很多問題，如學(xué)生不清楚DNA的基本單位如何連接成多核苷酸鏈，多核苷酸鏈又如何形成雙螺旋結(jié)構(gòu)？兩條鏈的方向有什么特點？DNA的堿基所在位置及其配對規(guī)律？多數(shù)小組建構(gòu)的模型表征堿基是隨意配對的、且兩條鏈的方向不明確?；诖耍處熞⒁庖龑?dǎo)學(xué)生思考連接核苷酸之間的鍵、雙螺旋內(nèi)部與外部的物質(zhì)，用小紙片在特定的位置標(biāo)記兩條鏈的方向，同時修改堿基與堿基的隨意配對，建構(gòu)科學(xué)模型。

師生、生生開展質(zhì)疑與批判，完善模型并形成科學(xué)論證。經(jīng)過幾輪的修改后，學(xué)生通?？梢越忉屇Ｐ偷拿恳徊糠?，教師可借助測評表（表2）對其論證水平進(jìn)行評價，以掌握課堂實施效果。

2.2.4專家咨詢

為明確小組修正的模型、論證與權(quán)威的差距，提供學(xué)生與“專家”的模型及論證比較的機(jī)會?！皩＜摇庇苫ヂ?lián)網(wǎng)資源、教科書等信息資源構(gòu)成，其中蘊(yùn)含豐富的科學(xué)理論、科學(xué)方法與科學(xué)精神，對促進(jìn)科學(xué)知識本質(zhì)的認(rèn)識及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用。

教師展示DNA的平面結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合沃森、克里克搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)立體模型，使學(xué)生獲得更直觀的體驗。歷經(jīng)多輪模型與論證的修改完善后，學(xué)生能極具批判性地分析“專家”資源，比較小組與專家建構(gòu)的模型并作進(jìn)一步修正，促進(jìn)了反思性寫作的完成。

2.2.5反思性寫作，實施教學(xué)評價

反思性寫作提供回顧建模與論證過程的機(jī)會，學(xué)生通過模型、論證及科學(xué)家們對概念的理解，闡明個人對概念的理解。這個過程是科學(xué)知識升華的過程。

教師引導(dǎo)學(xué)生深入思考模型、論點的產(chǎn)生與變化過程，畫出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式圖。并強(qiáng)調(diào)其結(jié)構(gòu)特點：DNA的單體由核苷酸構(gòu)成，核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接形成長鏈，兩條鏈反向平行；DNA呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，堿基在螺旋內(nèi)部，外部是脫氧核苷酸與磷酸構(gòu)成的骨架，其中A與T配對且相等，G與C配對且相等。教師利用反思性寫作評價標(biāo)準(zhǔn)（表3），評估學(xué)生的概念理解程度，以決定是否需要進(jìn)一步幫助學(xué)生完善對概念的理解。

3基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計的反思

單元教學(xué)設(shè)計是課時開發(fā)的背景條件，對課時計劃的進(jìn)行具有舉足輕重的意義。然而，當(dāng)今大多數(shù)教師缺乏單元教學(xué)設(shè)計的概念，將其看為僅僅是知識單元或教材單元教學(xué)的設(shè)計，單元教學(xué)設(shè)計丟失了以學(xué)生為主體、促進(jìn)知識系統(tǒng)建構(gòu)的價值。SNP教學(xué)模式為生物單元教學(xué)設(shè)計提供了科學(xué)的思路：在重要概念的引領(lǐng)下，小組建構(gòu)模型，開展書面論證與口頭論證，反思性寫作回顧總結(jié)整個過程，有助于真正內(nèi)化概念本質(zhì)、實現(xiàn)系統(tǒng)建構(gòu)的同時，提升科學(xué)建模與科學(xué)論證能力。

受教學(xué)時間、學(xué)情等條件的限制，融入SNP模式的生物單元教學(xué)設(shè)計的概念教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)明確學(xué)生資料收集的方向，不斷指導(dǎo)確保模型與論證的一致性，并給予構(gòu)建過程客觀評價，促進(jìn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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