基于模型建構(gòu)的情境式教學(xué)實(shí)踐

張志祥 董路遙 趙沛榮

摘要 介紹了情境式教學(xué)模式在“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”專(zhuān)題復(fù)習(xí)課上的實(shí)踐和探索。以“德?tīng)査《拘》秶缡鞑ァ边@一真實(shí)情境引入復(fù)習(xí)主題，利用實(shí)物構(gòu)建復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的物理模型，小組討論建構(gòu)中心法則的概念模型，模擬防疫情境提升社會(huì)責(zé)任，顯性評(píng)價(jià)檢測(cè)素養(yǎng)提升。

關(guān)鍵詞 情境式教學(xué) 復(fù)習(xí)課 傳遞與表達(dá) 模型建構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào) G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

如何在核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求下重塑生物高效復(fù)習(xí)課堂值得每位生物教師思考與探索。杜威最早提出了情境的概念，認(rèn)為“讓學(xué)生在知識(shí)所依附的情境中親自探索，才是學(xué)習(xí)發(fā)生的過(guò)程”，而有利于學(xué)習(xí)發(fā)生的情境一定是真實(shí)的社會(huì)環(huán)境、實(shí)踐情境或文化情境。因此，利用新冠病毒德?tīng)査儺愔暌胝鎸?shí)情境，通過(guò)模型建構(gòu)建立復(fù)習(xí)體系，不失為一種可以點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)情緒、提升學(xué)生核心素養(yǎng)的良策。

1 教材分析

本節(jié)課復(fù)習(xí)內(nèi)容為必修2中“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”專(zhuān)題，隸屬于新課標(biāo)大概念3“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”。從教學(xué)內(nèi)容分析，學(xué)生需要形成的次位概念主要有：多數(shù)生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA上;DNA通過(guò)半保留方式進(jìn)行復(fù)制，堿基的排列順序編碼了遺傳信息;DNA的遺傳信息通過(guò)RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。本節(jié)內(nèi)容屬于復(fù)習(xí)課，包括2節(jié)課的內(nèi)容，復(fù)習(xí)內(nèi)容較多，知識(shí)點(diǎn)較為密集，且宏觀結(jié)合微觀、抽象結(jié)合具體的特點(diǎn)使學(xué)生的學(xué)習(xí)也具有一定難度。因此，教師如何串聯(lián)已有知識(shí)，把握教學(xué)重點(diǎn)至關(guān)重要。

2 學(xué)情分析

高二學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”這一章，但是對(duì)細(xì)節(jié)的落實(shí)和原理的應(yīng)用還不熟練。因此在學(xué)法指導(dǎo)上，教師需提供觀察、思考、展示的機(jī)會(huì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，還要注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體理解和概念體系的構(gòu)建。教師可以通過(guò)展示實(shí)物模型、列表比較、合作建模等方式，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的理解。

3 學(xué)習(xí)目標(biāo)

①能夠通過(guò)探究新冠病毒德?tīng)査?Delta）變異株的弗林切割位點(diǎn)的突變序列，復(fù)習(xí)己學(xué)知識(shí)，并總結(jié)、歸納遺傳信息傳遞和表達(dá)過(guò)程。

②能基于事實(shí)和證據(jù)，采用科學(xué)思維的方法，闡釋遺傳信息相關(guān)概念內(nèi)涵和生命規(guī)律。

③能就新冠肺炎疫情的特定生物學(xué)現(xiàn)象，觀察提問(wèn)、實(shí)施方案并交流討論，領(lǐng)悟小組合作的重要性。

④能主動(dòng)向他人宣傳關(guān)愛(ài)生命的觀念和知識(shí)，參與新冠疫情防控的分析和討論。

4設(shè) 計(jì)思路

情境式教學(xué)的核心要素包含“符合學(xué)習(xí)需要的真實(shí)情境、學(xué)生學(xué)習(xí)情緒的點(diǎn)燃、師生積極情感的融合、學(xué)生主動(dòng)投入探究過(guò)程和指向核心素養(yǎng)的提升”。本節(jié)課通過(guò)五線四環(huán)節(jié)構(gòu)建課堂結(jié)構(gòu)，不以講授知識(shí)為復(fù)習(xí)手段，而是以德?tīng)査《靖チ智懈钗稽c(diǎn)發(fā)生突變?yōu)榇笄榫?，引?dǎo)學(xué)生將復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯3個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到3個(gè)小情境中，通過(guò)構(gòu)建物理模型完成對(duì)知識(shí)的回顧（圖1）。模型建構(gòu)完成后，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納中心法則，幫助學(xué)生建立完整的概念體系，實(shí)現(xiàn)從具體到抽象，最終上升至概念的全過(guò)程。最后，學(xué)生通過(guò)討論環(huán)節(jié)進(jìn)一步提升科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任。為了充分彰顯學(xué)生主體地位和促進(jìn)學(xué)生多元發(fā)展，教師設(shè)置了評(píng)價(jià)量表，對(duì)學(xué)生科學(xué)探究的能力進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。

5 教學(xué)過(guò)程

5.1 以疫情情境引入復(fù)習(xí)主題

教師播放疫情現(xiàn)狀視頻，介紹目前在我國(guó)多地跨省傳播的新冠病毒主要為德?tīng)査儺愔?，引起德?tīng)査《緜魅拘栽黾拥闹匾蛑皇瞧浯掏坏鞍咨系母チ智懈钗稽c(diǎn)發(fā)生了突變，從而能被宿主細(xì)胞的弗林蛋白識(shí)別并切割。據(jù)此，教師提問(wèn)：為什么弗林位點(diǎn)會(huì)發(fā)生改變？這一改變是由哪一段基因序列突變所致？教師為學(xué)生提供病毒變異前后弗林切割位點(diǎn)基因序列的對(duì)比圖，由此引入課堂探究主題，開(kāi)啟“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”專(zhuān)題復(fù)習(xí)之旅。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過(guò)引入新冠疫情的相關(guān)報(bào)道，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)探究欲望，喚醒學(xué)生思維活力，快速進(jìn)入復(fù)習(xí)課堂。

5.2 以建模情境突破重要概念

5.2.1 構(gòu)建DNA、RNA復(fù)制物理模型

教師提供德?tīng)査儺愔旮チ智懈钗稽c(diǎn)的RNA序列模型和普通DNA病毒的某序列模型，提出問(wèn)題：德?tīng)査鲋尺^(guò)程中其突變序列如何復(fù)制？和DNA病毒是否相同？教師提供核苷酸、酶等物理模型，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位分別模擬德?tīng)査儺愔旰虳NA病毒序列的復(fù)制過(guò)程。學(xué)生依據(jù)科學(xué)性和完整性互相點(diǎn)評(píng)，選出最佳設(shè)計(jì)。結(jié)合物理模型，最佳設(shè)計(jì)小組分別講解DNA和RNA的復(fù)制過(guò)程。學(xué)生借助已有知識(shí)儲(chǔ)備，從場(chǎng)所、模板、原料、酶和堿基配對(duì)方式等方面比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程，并填寫(xiě)在學(xué)歷案上。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)研究弗林切割位點(diǎn)的突變序列，教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧DNA、RNA復(fù)制的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生在回顧舊知的同時(shí)，深化了概念的理解。學(xué)生充當(dāng)“小老師”也可帶動(dòng)班級(jí)的學(xué)習(xí)氛圍。

5.2.2 構(gòu)建轉(zhuǎn)錄、翻譯物理模型

教師提問(wèn)：為何突變序列會(huì)導(dǎo)致德?tīng)査儺愔旰铣沙鲇H和力更強(qiáng)的弗林切割位點(diǎn)？其上的蛋白質(zhì)發(fā)生了怎樣的改變？教師提供阿爾法變異株和德?tīng)査儺愔甑母チ智懈钗稽c(diǎn)序列、核苷酸、酶等物理模型，學(xué)生兩人一組模擬病毒序列的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。

在模擬翻譯的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)涉及到密碼子、反密碼子、mRNA等許多概念。教師可設(shè)計(jì)一系列有難度梯度的問(wèn)題，并采取知識(shí)糾錯(cuò)的形式重點(diǎn)突破。例如，翻譯從mRNA的何處開(kāi)始？如何認(rèn)讀遺傳密碼？密碼子和反密碼子的區(qū)別和聯(lián)系是什么？

活動(dòng)完成后，教師請(qǐng)學(xué)生展示并比較最終的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)德?tīng)査儺愔甑陌被嵝蛄兄懈彼岜惶鎿Q成了精氨酸。教師給出資料：弗林切割位點(diǎn)的氨基酸鏈堿性越強(qiáng)，被弗林蛋白識(shí)別切割的效果越好（圖2）。學(xué)生通過(guò)討論，發(fā)現(xiàn)：精氨酸為堿性氨基酸，德?tīng)査儺愔晖ㄟ^(guò)增加弗林切割位點(diǎn)的堿性增強(qiáng)自身傳染性。設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)構(gòu)建模型回顧遺傳信息表達(dá)過(guò)程，創(chuàng)設(shè)層次性問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，有效挖掘了教材的課程資源。教師展示包含幾個(gè)小錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)錄和翻譯模型，學(xué)生查找并糾正以檢驗(yàn)知識(shí)鞏固程度，也為接下來(lái)“中心法則”的復(fù)習(xí)做好鋪墊。

5.2.3 構(gòu)建“中心法則”概念模型

通過(guò)對(duì)弗林切割位點(diǎn)序列的研究，學(xué)生對(duì)遺傳信息的傳遞和表達(dá)有了深入的理解。教師可引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建“中心法則”的概念體系，同時(shí)將知識(shí)匯總并以表格形式呈現(xiàn)（表1）。學(xué)生依據(jù)學(xué)歷案，開(kāi)展小組活動(dòng)。組長(zhǎng)進(jìn)行合理分工和環(huán)節(jié)把控;查找員負(fù)責(zé)收集多方資料，并進(jìn)行科學(xué)記錄;書(shū)寫(xiě)員負(fù)責(zé)概念圖（中心法則）的書(shū)寫(xiě);發(fā)言員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)展示和結(jié)論闡述;評(píng)價(jià)員負(fù)責(zé)對(duì)其他組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)分析。教師通過(guò)教學(xué)助手上傳學(xué)生成果，評(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：在模型建構(gòu)活動(dòng)中，學(xué)生用準(zhǔn)確的圖表、科學(xué)的術(shù)語(yǔ)表達(dá)自己的觀點(diǎn)，提高了靈活運(yùn)用概念和小組合作探究的能力，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)定教。

5.3 以模擬情境提升社會(huì)責(zé)任

教師引導(dǎo)學(xué)生以抗擊疫情為話題展開(kāi)討論：如果你是相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家，面對(duì)疫情，可以做哪些研究？教師要求學(xué)生結(jié)合本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行闡述。學(xué)生的主要觀點(diǎn)包括：①研究新冠病毒結(jié)構(gòu)和組分，并據(jù)此研制疫苗;②研究新冠肺炎的診斷手段，開(kāi)發(fā)更精確的基因試劑盒;③根據(jù)新冠病毒特性，研制阻斷藥物。教師展示科學(xué)家在新冠病毒基因組測(cè)序、疫苗和檢測(cè)試劑研發(fā)、藥物和臨床救治等方面的最新研究進(jìn)展，對(duì)學(xué)生模擬科學(xué)家的行為給予了高度贊賞，鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，將來(lái)為社會(huì)作出貢獻(xiàn)。

6 教學(xué)評(píng)價(jià)

考慮到學(xué)生個(gè)體差異和發(fā)展需求及本節(jié)課的教學(xué)特點(diǎn)，基于模型建構(gòu)，教師從科學(xué)探究能力中的觀察提問(wèn)與方案實(shí)施及結(jié)果交流與討論兩個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用自評(píng)（權(quán)重0.2）、互評(píng)（權(quán)重0.3）和師評(píng)（權(quán)重0.5）相結(jié)合的方式（表2）。

7 教學(xué)反饋

本節(jié)課用德?tīng)査儺愔陝?chuàng)設(shè)情境，通過(guò)研究弗林切割位點(diǎn)帶領(lǐng)學(xué)生回顧舊知，突破重難點(diǎn)。本節(jié)課課堂預(yù)設(shè)主要采用了自主學(xué)習(xí)、合作探究、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、模型建構(gòu)的教學(xué)形式，以及以學(xué)定教、主體評(píng)價(jià)的教學(xué)理念。從學(xué)生反饋來(lái)看，本次情境式教學(xué)實(shí)踐大體達(dá)成了課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，復(fù)習(xí)效果較為理想。不過(guò)，教學(xué)實(shí)踐中也出現(xiàn)了學(xué)習(xí)任務(wù)偏重、問(wèn)題設(shè)置偏難、思維引導(dǎo)偏少等問(wèn)題，教師還需要在日后的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

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