基于深度學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)策略
——以藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)步驟題為例

李曉康 楊裕兵 石 欣

(1.湖北省咸寧市通山縣第一中學(xué) 2.湖北省咸寧市教育科學(xué)研究院)

1.指導(dǎo)思想

深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下,學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,全身心參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的學(xué)習(xí)過(guò)程。聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)與體驗(yàn)、本質(zhì)和變式、遷移和應(yīng)用、價(jià)值和評(píng)價(jià)是深度學(xué)習(xí)的五大特征。在全面深化課程改革的趨勢(shì)下,深度學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑。

科學(xué)探究是指學(xué)生發(fā)現(xiàn)生物學(xué)問(wèn)題、運(yùn)用科學(xué)的思維方法、設(shè)計(jì)探究方案、認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,它不僅是高中生物學(xué)四大核心素養(yǎng)之一,也是高考生物學(xué)的重要考查指標(biāo)。在真實(shí)情境下解決問(wèn)題既是高考命題的方向,也是提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)和學(xué)科能力的重要途徑?？蒲形墨I(xiàn)是對(duì)真實(shí)研究過(guò)程的再現(xiàn),也是高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的情境來(lái)源之一。因此,在復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),以相似背景的科研文獻(xiàn)為載體,再現(xiàn)學(xué)科理論產(chǎn)生的場(chǎng)景或呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題情境,以深度學(xué)習(xí)的五大特征為主線設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程,可以讓學(xué)生主動(dòng)參與探究,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2.教學(xué)分析

2.1 考情分析

探究藥物對(duì)模型動(dòng)物治療效果的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題在近三年高考中出現(xiàn)頻率較高。2020年全國(guó)卷Ⅰ,2021年廣東卷、北京卷和天津卷,2022年湖南卷和浙江卷(6月)均有考查。與常規(guī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題相比,探究藥物治療效果的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)題在情境設(shè)置上更加貼近真實(shí)生產(chǎn)生活。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上,具有獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)步驟和對(duì)照組設(shè)置,并且有模型動(dòng)物等專業(yè)名詞。這類試題對(duì)于學(xué)生獲取信息、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力有較高的要求。

2.2 學(xué)情分析

通過(guò)對(duì)高中生物學(xué)教材中多個(gè)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí),學(xué)生已經(jīng)了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要遵循的科學(xué)原則,能夠說(shuō)出常規(guī)的實(shí)驗(yàn)步驟,理解對(duì)照組的含義和種類,并進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。但是對(duì)于藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的情境較為陌生,學(xué)生難以將已經(jīng)掌握的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理與實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系,不知道如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。

3.教學(xué)目標(biāo)

(1)閱讀“探究降血糖藥物效果”的相關(guān)論文,說(shuō)出藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)過(guò)程、分組類型,發(fā)展結(jié)構(gòu)和功能觀、穩(wěn)態(tài)和平衡觀。

(2)分析科研文獻(xiàn)中呈現(xiàn)的真實(shí)科研情境,說(shuō)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、描述?shí)驗(yàn)思路、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

(3)嘗試歸納總結(jié)、構(gòu)建藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)步驟模型,提升科學(xué)思維。

(4)關(guān)注糖尿病的治療方式和效果,討論健康生活、健康飲食等社會(huì)議題,嘗試運(yùn)用科學(xué)技術(shù)和科學(xué)思維方法解決實(shí)際問(wèn)題,努力成為健康中國(guó)的推動(dòng)者和踐行者,培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

4.教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

4.1 聯(lián)想與結(jié)構(gòu)

4.1.1展示考情,明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

表1 2020—2022藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高考題分布

通過(guò)展示近三年對(duì)于藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的考查情況,提出“實(shí)驗(yàn)材料有何特點(diǎn)?”“模型動(dòng)物是什么?”“如何獲得模型動(dòng)物?”等問(wèn)題,通過(guò)這些問(wèn)題引發(fā)學(xué)生的探究熱情。

4.1.2初探真題,梳理個(gè)體經(jīng)驗(yàn)

節(jié)選2022年6月高考生物浙江卷第30題的題干,設(shè)計(jì)問(wèn)題串,作為檢測(cè)學(xué)生個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的載體。了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量等基本實(shí)驗(yàn)要素的掌握情況。

為研究物質(zhì)X對(duì)高血糖癥狀的緩解作用,根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料,完善實(shí)驗(yàn)思路。

實(shí)驗(yàn)材料:適齡、血糖正常的健康雄性小鼠若干只,藥物S(用生理鹽水配制,對(duì)小鼠胰島B細(xì)胞有破壞作用),物質(zhì)X(用生理鹽水配制),生理鹽水等。(要求與說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)中涉及的劑量不作具體要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L,定為高血糖模型小鼠。飼養(yǎng)條件適宜)

提問(wèn):(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是什么?

(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量(舉例1～2個(gè))是什么?

(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可以用哪些指標(biāo)去觀察因變量?該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選用什么指標(biāo)?

(4)該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該選取哪些實(shí)驗(yàn)材料?

(5)如果你來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),你該如何進(jìn)行?(比如該實(shí)驗(yàn)分為幾組?每組如何處理?)

學(xué)生能準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蜃兞?但是部分學(xué)生無(wú)法辨別因變量和觀察指標(biāo)兩個(gè)概念。針對(duì)這一學(xué)情,教師重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃男畔?實(shí)驗(yàn)類型、自變量、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、因變量以及因變量和觀察指標(biāo)的區(qū)別,掃除學(xué)生概念上的障礙。

設(shè)計(jì)意圖:與常規(guī)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題相比,所選例題出現(xiàn)了構(gòu)建模型動(dòng)物這一新步驟。按照常規(guī)教學(xué),教師會(huì)先指出這道題的特征,幫助學(xué)生理解這道題的特殊情境。但是學(xué)生從未接觸過(guò)這類實(shí)驗(yàn)情境,難以理解相關(guān)實(shí)驗(yàn)思路,這種教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)致學(xué)生只是“獲得”一個(gè)新的知識(shí)點(diǎn)。聯(lián)想和結(jié)構(gòu)這一特征指出深度學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)對(duì)象(學(xué)習(xí)內(nèi)容)即人類認(rèn)識(shí)成果與學(xué)生個(gè)體經(jīng)驗(yàn)的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題,強(qiáng)調(diào)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)和人類知識(shí)是相互成就、相互轉(zhuǎn)化的。因此,教師從學(xué)生熟悉的知識(shí)出發(fā),節(jié)選這道高考題的題干,讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)材料、自變量、因變量等相關(guān)要素,避免引起學(xué)生的畏難情緒。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出自己的實(shí)驗(yàn)思路,充分喚醒學(xué)生的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)。

4.2 活動(dòng)與體驗(yàn)

4.2.1閱讀文獻(xiàn),感知科研情境

在上一環(huán)節(jié)中,學(xué)生對(duì)于對(duì)照組的設(shè)置出現(xiàn)較大分歧,并在課堂上進(jìn)行熱烈討論。教師拋出“真實(shí)的科研中,研究者又是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的”這一問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)于真實(shí)科研情境產(chǎn)生了極大興趣。教師將《動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表的《藏藥綠蘿花對(duì)高血糖小鼠模型的治療試驗(yàn)》改編為閱讀材料,并設(shè)計(jì)問(wèn)題串,讓學(xué)生進(jìn)行討論:

藏藥綠蘿花,別名石柑子、馬蹄金,為天南星科林芋屬植物。綠蘿花是西藏地區(qū)特有的珍貴草本植物。當(dāng)?shù)厝瞬烧ɡ?晾干泡水飲用,對(duì)糖尿病、冠心病、高血壓等疾病具有良好的預(yù)防和治療作用。

現(xiàn)在,以綠蘿花干膏制劑作為研究材料,以Ⅱ型糖尿病小鼠動(dòng)物模型為研究對(duì)象,以空腹血糖值為檢測(cè)指標(biāo),研究綠蘿花干膏制劑對(duì)高血糖小鼠的降血糖作用,為臨床合理用藥和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1.實(shí)驗(yàn)材料

正常8周齡雄性小鼠、常規(guī)飼料、高糖高脂飼料、綠蘿花干膏口服液、鹽酸二甲雙胍片(臨床上用于治療糖尿病的藥物)、STZ(破壞胰島B細(xì)胞,使胰島素分泌減少)、生理鹽水、血糖測(cè)試盒。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1適應(yīng)性喂養(yǎng):8周齡雄性小鼠220只,適應(yīng)性喂養(yǎng)7天。

2.2Ⅱ型高血糖模型小鼠建立:

按體重隨機(jī)分出48只作為正常對(duì)照組,其余為造模組小鼠。正常對(duì)照組小鼠飼喂常規(guī)飼料,正常飲水。造模組小鼠飼喂高糖高脂飼料,正常飲水,同時(shí)左下腹腔注射STZ。在飼養(yǎng)的第0、7、14、28天隨機(jī)抽取正常組和造模組小鼠各10只,禁食12 h,尾靜脈采血,血糖儀測(cè)血糖值。(血糖值>11.1 mmol/L的小鼠為高血糖模型小鼠)

2.3動(dòng)物分組及處理

模型小鼠隨機(jī)分為模型組、綠蘿花劑量組、二甲雙胍組,分別灌胃0.5 mL生理鹽水、0.5 mL的綠蘿花口服液、0.5 mL二甲雙胍片溶液,適宜條件下培養(yǎng),連續(xù)28天;正常小鼠,適宜條件下培養(yǎng),每天灌胃生理鹽水0.5 mL,連續(xù)28天。

2.4臨床觀察及檢測(cè)指標(biāo)

分別在處理后的第7、14、28天,每組隨機(jī)取6只小鼠,禁食12 h,尾靜脈采血,按照血糖試劑盒的操作步驟,測(cè)血糖含量。

提問(wèn):(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是什么?

(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量和無(wú)關(guān)變量(舉例1～2個(gè))是什么?

(3)請(qǐng)?jiān)诓牧现挟?huà)出該實(shí)驗(yàn)的步驟(可以用序號(hào)標(biāo)明)。

(4)該實(shí)驗(yàn)分為幾組?每組的處理是什么?(用序號(hào)表示組別,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及相關(guān)的處理,如1、XX組,XX小鼠,處理:XX)

通過(guò)展示答案,學(xué)生能夠從材料中獲取實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、自變量、因變量和?shí)驗(yàn)步驟等相關(guān)信息,對(duì)于論文中的實(shí)驗(yàn)流程有基本的了解。

圖1 學(xué)生答案

4.2.2深入分析,剖析實(shí)驗(yàn)原理

經(jīng)過(guò)上一環(huán)節(jié),學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)流程的了解還只停留在淺層,對(duì)于為什么要實(shí)施這樣的實(shí)驗(yàn)步驟依然存在疑惑。因此,教師設(shè)計(jì)問(wèn)題串,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考:

(1)在常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟中,第一步是什么?為什么該實(shí)驗(yàn)第一步是適應(yīng)性喂養(yǎng)?

(2)為什么要建立Ⅱ型高血糖模型小鼠?

(3)如何確定第二步中Ⅱ型高血糖模型小鼠構(gòu)建成功?需要與哪組進(jìn)行對(duì)照?

(4)如何驗(yàn)證綠蘿花口服液將Ⅱ型高血糖模型小鼠的血糖降到正常值?

(5)如何確定Ⅱ型高血糖模型小鼠的血糖下降僅僅是因?yàn)楣喾司G蘿花口服液?

(6)給Ⅱ型高血糖模型小鼠灌服鹽酸二甲雙胍的目的是什么?

上述問(wèn)題串與學(xué)生已掌握的知識(shí)具有一定的聯(lián)系和沖突,引發(fā)了學(xué)生熱烈的討論,喚起學(xué)生探究的熱情。通過(guò)討論,學(xué)生理解了適應(yīng)性喂養(yǎng)的目的、各個(gè)對(duì)照設(shè)置的意義。至此,學(xué)生對(duì)于論文的實(shí)驗(yàn)流程有了更深的理解。

設(shè)計(jì)意圖:在常規(guī)教學(xué)中,這部分的設(shè)計(jì)往往是教師直接告訴學(xué)生,這類實(shí)驗(yàn)步驟是什么?為什么這么做?學(xué)生只是作為知識(shí)的接受者,并沒(méi)有觸動(dòng)內(nèi)心的體驗(yàn)。學(xué)習(xí)和活動(dòng)這一特征強(qiáng)調(diào)學(xué)生要成為學(xué)習(xí)的主體而不是被動(dòng)的知識(shí)接收器,教師需給學(xué)生創(chuàng)造“活動(dòng)”的機(jī)會(huì),讓其“親身經(jīng)歷”知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、形成、發(fā)展過(guò)程?？蒲形墨I(xiàn)是對(duì)真實(shí)科研過(guò)程的再現(xiàn),可以展現(xiàn)出知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的過(guò)程。因此,教師通過(guò)讓學(xué)生閱讀相關(guān)論文,在真實(shí)的情境中經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程。利用問(wèn)題串,讓學(xué)生主動(dòng)捕捉藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的具體操作流程等關(guān)鍵信息,并分析其原理和原因。這樣的學(xué)習(xí)活動(dòng),能引發(fā)學(xué)生內(nèi)心體驗(yàn),讓學(xué)生把文字結(jié)論變成自己成長(zhǎng)的過(guò)程。

4.3 本質(zhì)與變式

4.3.1模型構(gòu)建,探尋實(shí)驗(yàn)本質(zhì)

教師引導(dǎo)學(xué)生將《藏藥綠蘿花對(duì)高血糖小鼠模型的治療試驗(yàn)》中的過(guò)程梳理成思維導(dǎo)圖(圖2),然后讓學(xué)生理解具體名詞,歸納、概括出實(shí)驗(yàn)步驟的模型。

圖2 藥物治療類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)步驟模型

4.3.2再探真題,靈活把握變式

教師帶領(lǐng)學(xué)生再次回顧2022年6月高考生物浙江卷第30題(部分),并設(shè)計(jì)問(wèn)題串,幫助學(xué)生理解高考題的情境,同時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)于模型的掌握情況。

為研究物質(zhì)X對(duì)高血糖癥狀的緩解作用,根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料,完善實(shí)驗(yàn)思路。

實(shí)驗(yàn)材料:適齡、血糖正常的健康雄性小鼠若干只,藥物S(用生理鹽水配制,對(duì)小鼠胰島B細(xì)胞有破壞作用),物質(zhì)X(用生理鹽水配制),生理鹽水等。(要求與說(shuō)明:實(shí)驗(yàn)中涉及的劑量不作具體要求。小鼠血糖值>11.1 mmol/L,定為高血糖模型小鼠。飼養(yǎng)條件適宜)

(1)完善實(shí)驗(yàn)思路:

①適應(yīng)性飼養(yǎng):選取小鼠若干只,隨機(jī)均分成甲、乙、丙3組。正常飼養(yǎng)數(shù)天,每天測(cè)量小鼠的血糖,計(jì)算平均值。

②藥物S處理:

甲組:每天每只小鼠腹腔注射一定量生理鹽水

乙組:每天每只小鼠腹腔注射一定量藥物S

丙組:_____________________________

連續(xù)處理數(shù)天,每天測(cè)量小鼠的血糖,計(jì)算平均值,直至建成高血糖模型小鼠。

③物質(zhì)X處理:

甲組:_____________________________

乙組:每天每只小鼠灌胃一定量生理鹽水

丙組:_____________________________

連續(xù)處理若干天,每天測(cè)量小鼠的血糖,計(jì)算平均值。

(2)思考與討論

①藥物S處理的目的是什么?

②甲組、乙組和丙組相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)步驟模型中哪些組別?

③寫(xiě)出相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作,完善實(shí)驗(yàn)思路。

④本實(shí)驗(yàn)的分組和論文中分組的差異是什么?為什么會(huì)有這樣的差異?

學(xué)生通過(guò)上述問(wèn)題串的引導(dǎo),能夠說(shuō)出高考題具體情境,理解藥物S處理的目的是構(gòu)建高血糖小鼠模型。甲組相當(dāng)于正常小鼠空白對(duì)照組,乙組是模型小鼠對(duì)照組,丙組是實(shí)驗(yàn)組,明確實(shí)驗(yàn)思路。

完成高考題之后,教師讓學(xué)生對(duì)比該題與論文中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分析兩者的差異及造成這些差異的原因。在此環(huán)節(jié),學(xué)生主動(dòng)對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的步驟,發(fā)現(xiàn)這道高考題少設(shè)置了“模型動(dòng)物+臨床藥物”對(duì)照組。學(xué)生對(duì)于產(chǎn)生差異的原因提出了自己的看法,有的學(xué)生從實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕嵌确治?認(rèn)為是本題實(shí)驗(yàn)?zāi)康膬H僅是探究藥物X的效果,并沒(méi)有為臨床用藥提供依據(jù)。也有學(xué)生直接從實(shí)驗(yàn)材料上找到線索,關(guān)注到實(shí)驗(yàn)材料中并未提供臨床藥物。

通過(guò)上述活動(dòng),學(xué)生意識(shí)到題干中實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)材料會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟造成影響。然后教師和學(xué)生一起梳理,實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)實(shí)驗(yàn)步驟的影響。通常有兩種情況:如果實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹械膶?shí)驗(yàn)對(duì)象一致,即疾病模型動(dòng)物,那么在實(shí)驗(yàn)步驟中就無(wú)需構(gòu)建疾病動(dòng)物模型和設(shè)置正常動(dòng)物的空白對(duì)照組;如果實(shí)驗(yàn)材料中沒(méi)有臨床藥物,就無(wú)需設(shè)置臨床藥物對(duì)照組。通過(guò)梳理,學(xué)生能夠靈活運(yùn)用信息,在具體情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)意圖:在常規(guī)高考題講解中,教師存在“就題講題”的情況,導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)“解一道題”,不會(huì)舉一反三。教師若能引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)出模型,就能大大提高解決問(wèn)題的能力。深度學(xué)習(xí)中的把握本質(zhì)就是在教學(xué)中對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深度加工,讓學(xué)生主動(dòng)歸納、演繹出模型。因此,在學(xué)生完成論文的閱讀和探究之后,教師先讓學(xué)生利用思維導(dǎo)圖梳理整個(gè)論文的實(shí)驗(yàn)流程,然后歸納概括出實(shí)驗(yàn)步驟模型。最后利用模型還原高考真題情境,讓學(xué)生理解每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的原理,把握本質(zhì),完成實(shí)驗(yàn)思路,實(shí)現(xiàn)利用知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的核心素養(yǎng)目標(biāo)。

4.4 遷移與應(yīng)用

教師將類似背景的2021年生物高考廣東卷第19題(節(jié)選)作為鞏固練習(xí),通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題串,讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)情境,利用模型解決具體問(wèn)題,檢測(cè)學(xué)生知識(shí)遷移和應(yīng)用的能力。

人體缺乏尿酸氧化酶,導(dǎo)致體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物是尿酸(存在形式為尿酸鹽)。尿酸鹽經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后,部分被腎小管細(xì)胞膜上具有尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收,最終回到血液。尿酸鹽重吸收過(guò)量會(huì)導(dǎo)致高尿酸血癥或痛風(fēng)。目前,E是針對(duì)上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風(fēng)的常用臨床藥物。為研發(fā)新的藥物,研究人員對(duì)天然化合物F的降尿酸作用進(jìn)行了研究。給正常實(shí)驗(yàn)大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制劑,獲得了若干只高尿酸血癥大鼠,并將其隨機(jī)分成數(shù)量相等的兩組,一組設(shè)為模型組,另一組灌服F設(shè)為治療組,一段時(shí)間后檢測(cè)相關(guān)指標(biāo),結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3

(1)與其他兩組相比,設(shè)置模型組的目的是______________________________。

(2)為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)藥物F的作用效果,本實(shí)驗(yàn)需要增設(shè)對(duì)照組,具體為_(kāi)____________________________。

教師設(shè)計(jì)以下問(wèn)題串:

(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是什么?

(2)該實(shí)驗(yàn)的材料有哪些?

(3)該實(shí)驗(yàn)分為幾組?操作是什么?

(4)該實(shí)驗(yàn)與模型相比,分組的差異是什么?

(5)完成題目中的第1、2問(wèn)。

通過(guò)上述問(wèn)題引導(dǎo),學(xué)生能夠說(shuō)出這道題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、材料和分組情況,利用模型分析出設(shè)置模型組的目的是驗(yàn)證藥物F的治療作用以及作為對(duì)照,排除其他無(wú)關(guān)變量的干擾。通過(guò)對(duì)比真題和模型,學(xué)生發(fā)現(xiàn)本題少了臨床藥物組,從而指出為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)藥物F的作用效果,需要設(shè)立臨床藥物組,給高尿酸血癥的小鼠灌服等量的藥物E,并檢測(cè)該組大鼠血清尿酸鹽含量及URA1和GLUT9的相對(duì)含量。

4.5 價(jià)值與評(píng)價(jià)

價(jià)值和評(píng)價(jià)不是教學(xué)的某個(gè)獨(dú)立學(xué)習(xí)階段或環(huán)節(jié),是縈繞在各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)的所有活動(dòng)中。因此,教師在課堂的各個(gè)環(huán)節(jié)中使用了學(xué)生自評(píng)、互評(píng)等多種評(píng)價(jià)方式。在初探真題階段,教師展示兩位學(xué)生的答案,讓其他學(xué)生從書(shū)寫(xiě)、設(shè)計(jì)思路等方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并表達(dá)自己的觀點(diǎn)。通過(guò)互評(píng),學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中,在評(píng)價(jià)他人的同時(shí)也明白自身的不足。在閱讀文獻(xiàn)階段,教師展示優(yōu)秀答案,并從多個(gè)角度指出該答案的優(yōu)秀之處。通過(guò)激勵(lì)性評(píng)價(jià),肯定學(xué)生的優(yōu)點(diǎn),激發(fā)其內(nèi)生動(dòng)力。在完成高考題的解析之后,教師讓學(xué)生回顧自己在初探高考題中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),點(diǎn)評(píng)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與真題答案的差異。通過(guò)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),既肯定所學(xué)知識(shí)的正面價(jià)值,又能夠?qū)W會(huì)質(zhì)疑和批判,認(rèn)識(shí)到原有知識(shí)的不足和局限。

5.教學(xué)反思

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類高考題的情境往往來(lái)源于生活實(shí)際情境和學(xué)習(xí)探究情境,考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中生物學(xué)問(wèn)題,針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象,進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及對(duì)結(jié)果的交流與討論的能力。這種能力的獲得需要學(xué)生能夠全面把握知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,并延伸出各種變式。在高考題講解過(guò)程中,不應(yīng)該僅僅“就題講題”,要真正讓學(xué)生主動(dòng)參與探究過(guò)程。而深度學(xué)習(xí)正是一種符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展過(guò)程,注重學(xué)生自身經(jīng)驗(yàn),層層遞進(jìn),實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度理解的學(xué)習(xí)方式。因此,對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類高考題,教師可以以相似背景的科研文獻(xiàn)為載體,以深度學(xué)習(xí)的特征為主線進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)。

當(dāng)然,利用模型思維解決具體問(wèn)題也會(huì)帶來(lái)一些隱患,比如有些學(xué)生容易忽略題干具體情境,利用模型時(shí),生搬硬套。這說(shuō)明學(xué)生只是獲得了一種“工具”,并沒(méi)有掌握一種能力。因此,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分情境之間的差異,如本文所設(shè)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)材料對(duì)于實(shí)驗(yàn)步驟的影響,把握具體情境下的實(shí)驗(yàn)思路,從而真正解決實(shí)際問(wèn)題。