基于核心素養(yǎng)的主線式情境教學(xué)實(shí)踐

摘 要：本文以“基因突變”一節(jié)內(nèi)容為例，以“細(xì)胞癌變”作為核心知識，通過引入翔實(shí)的資料情境，營造具身體驗(yàn)的主線式情境，“一境到底”貫穿整個教學(xué)過程，并突出問題在情境中的啟發(fā)性。教師引導(dǎo)學(xué)生從熟悉的真實(shí)情境入手，在一系列問題驅(qū)動下開展學(xué)習(xí)活動，嘗試從生物學(xué)視角獲取信息，構(gòu)建概念模型，運(yùn)用生物學(xué)基本概念原理解決實(shí)際問題，從而有效提升學(xué)生的高階思維，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：主線式情境；學(xué)科核心素養(yǎng)；構(gòu)建模型

文章編號：1003-7586（2024）09-0046-03 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 教材分析

本文以人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》第5章第1節(jié)“基因突變和基因重組”的內(nèi)容為例，闡述主線式情境在教學(xué)中的運(yùn)用。本節(jié)內(nèi)容屬于《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中重要概念“3.3 由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可遺傳變異”下的次位概念，是基于生物學(xué)事實(shí)對大概念“3 遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的有力支持。本節(jié)內(nèi)容有利于學(xué)生理解基因突變的本質(zhì)特征，建立結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀。學(xué)生學(xué)習(xí)基因突變有助于建立良好的生活習(xí)慣，學(xué)會辯證地認(rèn)識生命活動中的變化，形成珍愛生命的意識，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

2 學(xué)情分析

經(jīng)過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識了基因的本質(zhì)等基本概念原理，學(xué)生的歸納、演繹、分析等思維能力也得到了充分鍛煉，為本節(jié)課構(gòu)建基因突變的概念模型奠定了基礎(chǔ)。但學(xué)生對各實(shí)例的分析能力及知識遷移與應(yīng)用能力仍需加強(qiáng)。

3 教學(xué)過程

3.1 直觀性視頻情境，調(diào)動學(xué)習(xí)興趣

本節(jié)課從“模擬結(jié)腸癌細(xì)胞的形成和轉(zhuǎn)移”視頻入手，運(yùn)用可視化的素材，營造直觀、形象的畫面，既激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣和研究熱情，又可以幫助學(xué)生歸納癌細(xì)胞的特點(diǎn)以及細(xì)胞癌變的原因。

3.2 翔實(shí)性資料情境，建立概念模型

教師展示相關(guān)資料：已知UTP18蛋白是誘導(dǎo)結(jié)腸癌變的潛在驅(qū)動因子，與正常腸上皮組織相比，UTP18蛋白在結(jié)腸癌細(xì)胞中的表達(dá)呈現(xiàn)上升趨勢。 ［1］現(xiàn)已知正常腸上皮組織和結(jié)腸癌組織中UTP18蛋白的部分氨基酸序列（見圖1）和堿基（見圖2）。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合資料查閱密碼子表，完善學(xué)案內(nèi)容，并據(jù)此嘗試解釋結(jié)腸癌發(fā)生的原因。

學(xué)生利用已學(xué)的DNA復(fù)制、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成等知識解決問題，按照“氨基酸—RNA堿基序列—DNA堿基序列”的合成思路，分析得出結(jié)腸癌細(xì)胞中編碼UTP18蛋白的基因發(fā)生堿基替換，進(jìn)而引起蛋白質(zhì)的變化和機(jī)體性狀的改變。學(xué)生在這一過程中實(shí)現(xiàn)了對已學(xué)知識的應(yīng)用和遷移，提高了解決問題的能力，同時通過自主探究活動，初步建立基因突變的概念模型。

正常 精氨酸→蛋氨酸→賴氨酸→亮氨酸→天冬氨酸→精氨酸→精氨酸

異常 精氨酸→蛋氨酸→精氨酸→亮氨酸→天冬氨酸→精氨酸→精氨酸

教師進(jìn)一步豐富資料，根據(jù)結(jié)腸細(xì)胞中癌變基因的作用，結(jié)合實(shí)例中基因與功能之間的相關(guān)性分析，請學(xué)生歸納原癌基因和抑癌基因的定義（見表1），并思考其在細(xì)胞癌變過程中發(fā)揮的作用。學(xué)生綜合上一份資料中的“UTP18蛋白在結(jié)腸癌組織中的表達(dá)量高于正常細(xì)胞”這一特點(diǎn)，分析推測UTP18蛋白的相關(guān)基因?qū)儆谠┗蜻€是抑癌基因。 ［2］

學(xué)生分析真實(shí)資料，開展小組合作討論，自主構(gòu)建并完善原癌基因和抑癌基因的概念，并歸納出兩類基因在細(xì)胞癌變中的作用。該過程實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對原癌基因和抑癌基因的概念強(qiáng)化，明晰了基因突變與細(xì)胞癌變的關(guān)系，同時教師還對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了及時評價。

3.3 具身性體驗(yàn)情境，深化自主探究

教師引導(dǎo)學(xué)生對堿基替換的概念進(jìn)行延伸，并思考以下問題串：若出現(xiàn)單個堿基的增添或缺失，DNA的序列如何改變？由此會引發(fā)氨基酸序列產(chǎn)生什么改變？若增添或缺失兩個或三個堿基，可能對氨基酸序列產(chǎn)生什么影響？堿基的改變是否一定會引起個體性狀的改變？

針對DNA的研究通常是微觀且抽象的，在缺乏具體信息的情況下，學(xué)生的思考探究活動往往存在困難。教師需要讓學(xué)生親身體驗(yàn)堿基缺失或增添的過程，直觀地感受DNA及氨基酸的序列變化，從而深入探究并理解基因突變對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及生物性狀的影響。教師通過資料分析、模型構(gòu)建、問題引導(dǎo)或情境設(shè)置等活動，讓學(xué)生在解決問題的過程中逐漸加深對基因突變概念的內(nèi)涵和外延的理解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)概念模型的構(gòu)建與完善。

3.4 真實(shí)性生活情境，內(nèi)化社會責(zé)任

學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)等途徑了解誘發(fā)癌癥的因素，明確致癌因子是誘發(fā)癌癥的重要因素。教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系日常生活實(shí)例，列舉常見的致癌因子，并從致癌因子的分類入手，自主總結(jié)基因突變的原因。

學(xué)生從真實(shí)的生活情境切入，提出長期的紫外線照射、過度食用燒烤和咸菜等食物以及抽煙等行為更易導(dǎo)致癌癥的發(fā)生，并在此基礎(chǔ)上將這些因素分為物理、化學(xué)、生物三類致癌因子。真實(shí)情境驅(qū)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，學(xué)生對于該內(nèi)容表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)興趣與熱情。教師不僅引導(dǎo)學(xué)生掌握了致癌因子和細(xì)胞癌變的關(guān)系，同時還幫助學(xué)生樹立了遠(yuǎn)離致癌因子的認(rèn)識，內(nèi)化形成幫助他人的社會責(zé)任意識，發(fā)展健康生活的生命觀念。

3.5 開放性問題情境，激發(fā)科學(xué)思維

教師提供案例情境：2018年，我國將包括抗癌藥在內(nèi)的所有普通藥品、具有抗癌作用的生物堿類藥品及有實(shí)際進(jìn)口的中成藥進(jìn)口關(guān)稅降至零。與此同時，我國加強(qiáng)國產(chǎn)抗癌藥物的研發(fā)。教師引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞發(fā)生癌變的機(jī)制入手，結(jié)合已學(xué)知識，提出治療癌癥的思路。

學(xué)生提出的方案主要有：抑制癌細(xì)胞DNA的復(fù)制；通過基因甲基化抑制原癌基因的過度表達(dá)；通過反義基因抑制原癌基因表達(dá)；抑制癌細(xì)胞紡錘絲的形成等。學(xué)生經(jīng)過小組討論分析各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)出大多數(shù)方案都能起到抑制癌細(xì)胞增殖的目的，但通常會對正常組織細(xì)胞造成一定的影響，從而對機(jī)體產(chǎn)生巨大的副作用。教師由此提出問題：“如何使藥物靶向作用于癌細(xì)胞，而不影響正常細(xì)胞的生命活動？”并利用這一問題來延伸拓展課堂內(nèi)容。學(xué)生可以課后查閱相關(guān)資料，嘗試提出解決的對策。

學(xué)生在解決問題的過程中了解國家醫(yī)藥政策，培養(yǎng)家國情懷，同時利用所學(xué)知識解決問題，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐能力和科學(xué)思維能力的提升。此外，延伸問題給學(xué)生留出深度思考的空間，讓學(xué)生切身體驗(yàn)科研思路和科研精神。

4 教學(xué)反思

《中國高考評價體系》指出情境是實(shí)現(xiàn)考查目標(biāo)的載體，情境的合理設(shè)置可以有效實(shí)現(xiàn)對學(xué)生核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識四個層面的全面考查，是實(shí)現(xiàn)對考生綜合考查的有力測評工具。 ［3］本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計以結(jié)腸癌為主線，以視頻、資料、問題、生活等情境為載體，設(shè)置一系列問題驅(qū)動學(xué)生思考，構(gòu)建并完善“基因突變”的概念，深化概念內(nèi)涵，歸納基因突變的原因。本文按照“現(xiàn)象—本質(zhì)—原因”的邏輯思路設(shè)置課堂教學(xué)情境，減少由瑣碎知識造成的課堂“割裂感”。教師通過問題引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度思考。最后學(xué)生學(xué)以致用，提出解決癌癥治療問題的思路，內(nèi)化社會責(zé)任，發(fā)散科學(xué)思維，培養(yǎng)生命觀念，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］潘蒙.UTP18在結(jié)直腸腺瘤癌變過程中分子機(jī)制的研究［D］.北京：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，2023.

［2］王文韜.基因累積突變在結(jié)直腸癌發(fā)生進(jìn)展中的作用探討［D］.南寧：廣西醫(yī)科大學(xué)，2021.

［3］教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2021：104.