基于模型建構(gòu)的情境式教學(xué)實(shí)踐

1、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)”專題復(fù)習(xí)課上的實(shí)踐和探索。以“德爾塔病毒小范圍跨省傳播”這一真實(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責(zé)任，顯性評價(jià)檢測素養(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)中圖分類號 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)生在知識所依附的情境中親自探索，才是學(xué)習(xí)發(fā)生的過程”，而有利于學(xué)習(xí)發(fā)生的情境一定是真實(shí)的社會環(huán)境、

2、實(shí)踐情境或文化情境。因此，利用新冠病毒德爾塔變異株引入真實(shí)情境，通過模型建構(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

3、具有一定難度。因此，教師如何串聯(lián)已有知識，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“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”這一章，但是對細(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，充分調(diào)動學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)，還要注重學(xué)生對知識的整體理解和概念體系的構(gòu)建。教師可以通過展示實(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，加深對微觀結(jié)構(gòu)的理解。3 學(xué)習(xí)目標(biāo)能夠通過探究新冠病毒德爾塔（ 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，并總結(jié)、歸納遺傳信息傳遞和表達(dá)過程。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。能就新冠

4、肺炎疫情的特定生物學(xué)現(xiàn)象，觀察提問、實(shí)施方案并交流討論，領(lǐng)悟小組合作的重要性。能主動向他人宣傳關(guān)愛生命的觀念和知識，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)生主動投入探究過程和指向核心素養(yǎng)的提升”。本節(jié)課通過五線四環(huán)節(jié)構(gòu)建課堂結(jié)構(gòu)，不以講授知識為復(fù)習(xí)手段，而是以德爾塔病毒弗林切割位點(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)主要知識點(diǎn)應(yīng)用到3個(gè)小情境中，通過構(gòu)建物理模型完成對知識的回顧（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

5、的全過程。最后，學(xué)生通過討論環(huán)節(jié)進(jìn)一步提升科學(xué)思維和社會責(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)置了評價(jià)量表，對學(xué)生科學(xué)探究的能力進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)。5 教學(xué)過程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，介紹目前在我國多地跨省傳播的新冠病毒主要為德爾塔變異株，引起德爾塔病毒傳染性增加的重要原因之一是其刺突蛋白上的弗林切割位點(diǎn)發(fā)生了突變，從而能被宿主細(xì)胞的弗林蛋白識別并切割。據(jù)此，教師提問：為什么弗林位點(diǎn)會發(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)基因序列的對比圖，由此引入課堂探究主題，開啟“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”專題復(fù)習(xí)之旅。設(shè)計(jì)

6、意圖：教師通過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爾塔變異株弗林切割位點(diǎn)的RNA序列模型和普通DNA病毒的某序列模型，提出問題：德爾塔增殖過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爾塔變異株和DNA病毒序列的復(fù)制過程。學(xué)生依據(jù)科學(xué)性和完整性互相點(diǎn)評，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)制過程。學(xué)生借助已有知識儲備，從場所、模板、原料、酶和堿基配對方式等方面比

7、較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，并填寫在學(xué)歷案上。設(shè)計(jì)意圖：通過研究弗林切割位點(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。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”也可帶動班級的學(xué)習(xí)氛圍。5.2.2 構(gòu)建轉(zhuǎn)錄、翻譯物理模型教師提問：為何突變序列會導(dǎo)致德爾塔變異株合成出親和力更強(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爾塔變異株的弗林切割位點(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)錄和翻譯過程。在模擬翻譯的過程中，學(xué)生會涉及到密碼子、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題，并采取知識糾錯(cuò)的形式重點(diǎn)

8、突破。例如，翻譯從mRNA的何處開始？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？活動完成后，教師請學(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)德爾塔變異株的氨基酸序列中脯氨酸被替換成了精氨酸。教師給出資料：弗林切割位點(diǎn)的氨基酸鏈堿性越強(qiáng)，被弗林蛋白識別切割的效果越好（圖2）。學(xué)生通過討論，發(fā)現(xiàn)：精氨酸為堿性氨基酸，德爾塔變異株通過增加弗林切割位點(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)生通過構(gòu)建模型回顧遺傳信息表達(dá)過程，創(chuàng)設(shè)層次性問題引發(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)知識鞏固程度，也為接下來“中心法則”的復(fù)習(xí)做好鋪

9、墊。5.2.3 構(gòu)建“中心法則”概念模型通過對弗林切割位點(diǎn)序列的研究，學(xué)生對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)將知識匯總并以表格形式呈現(xiàn)（表1）。學(xué)生依據(jù)學(xué)歷案，開展小組活動。組長進(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;書寫員負(fù)責(zé)概念圖（中心法則）的書寫;發(fā)言員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)展示和結(jié)論闡述;評價(jià)員負(fù)責(zé)對其他組進(jìn)行點(diǎn)評分析。教師通過教學(xué)助手上傳學(xué)生成果，評價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)。設(shè)計(jì)意圖：在模型建構(gòu)活動中，學(xué)生用準(zhǔn)確的圖表、科學(xué)的術(shù)語表達(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

10、情境提升社會責(zé)任教師引導(dǎo)學(xué)生以抗擊疫情為話題展開討論：如果你是相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家，面對疫情，可以做哪些研究？教師要求學(xué)生結(jié)合本節(jié)課知識點(diǎn)進(jìn)行闡述。學(xué)生的主要觀點(diǎn)包括：研究新冠病毒結(jié)構(gòu)和組分，并據(jù)此研制疫苗;研究新冠肺炎的診斷手段，開發(fā)更精確的基因試劑盒;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序、疫苗和檢測試劑研發(fā)、藥物和臨床救治等方面的最新研究進(jìn)展，對學(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)，將來為社會作出貢獻(xiàn)。6 教學(xué)評價(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與方案實(shí)施及結(jié)果交流與討論兩個(gè)維度進(jìn)行評價(jià)，采

11、用自評（權(quán)重0.2）、互評（權(quán)重0.3）和師評（權(quán)重0.5）相結(jié)合的方式（表2）。7 教學(xué)反饋本節(jié)課用德爾塔變異株創(chuàng)設(shè)情境，通過研究弗林切割位點(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、問題驅(qū)動、模型建構(gòu)的教學(xué)形式，以及以學(xué)定教、主體評價(jià)的教學(xué)理念。從學(xué)生反饋來看，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，教學(xué)實(shí)踐中也出現(xiàn)了學(xué)習(xí)任務(wù)偏重、問題設(shè)置偏難、思維引導(dǎo)偏少等問題，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。參考文獻(xiàn)：1崔允漷，王中男.學(xué)習(xí)如何發(fā)生：情境學(xué)習(xí)理論的詮釋J.教育科學(xué)研究，2022，（7）：28-32.2王雅婷.創(chuàng)設(shè)問題情境提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的二輪復(fù)習(xí)策略以“艾滋病”專題為例J.生物學(xué)教學(xué)，2022，44（5）：13-14.3張志祥，王穎，趙沛榮.指向科學(xué)探究能力提升的表現(xiàn)性評價(jià)任務(wù)的設(shè)計(jì)以“探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)為例J.中學(xué)生物教學(xué)，2022，（8）：17-20.4