葛方金 鐘媛芳

(四川省自貢市蜀光中學(xué))

《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》提出“核心素養(yǎng)為宗旨” “內(nèi)容聚集大概念”,這就要求教師在復(fù)習(xí)的過程中,打破節(jié)與節(jié)之間的界限,進行單元內(nèi)容整體設(shè)計,讓教材中以學(xué)科邏輯為主線的內(nèi)容單元演變?yōu)橐詫W(xué)生學(xué)習(xí)邏輯為主線的學(xué)習(xí)單元,將素養(yǎng)目標、課時、情境、任務(wù)、知識點等要素按某種需求和規(guī)范組織起來,形成一個有結(jié)構(gòu)的整體,促進學(xué)生深度學(xué)習(xí),提高復(fù)習(xí)效率。筆者以“基因的表達”為例,對單元復(fù)習(xí)教學(xué)策略進行了研究。

1.以目標統(tǒng)領(lǐng)單元教學(xué)任務(wù)

教學(xué)目標是教學(xué)活動主體在具體教學(xué)活動中所要達到的預(yù)期學(xué)習(xí)效果,它是教學(xué)內(nèi)容的綱領(lǐng)性要點,是教學(xué)活動的指南性指標,是教學(xué)結(jié)果的評價標準。因此,根據(jù)課程標準、單元學(xué)習(xí)主題和學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀、空間與障礙,制訂合適的單元學(xué)習(xí)目標可統(tǒng)領(lǐng)單元教學(xué)任務(wù)。

“基因的表達”包括“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成” “基因?qū)π誀畹目刂啤钡葍?nèi)容,通過本單元內(nèi)容的復(fù)習(xí)要形成“DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”的概念。本單元由遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,遺傳信息的翻譯,中心法則的提出及其發(fā)展和基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系四大教學(xué)任務(wù)組成,據(jù)此,筆者以“抗蟲棉如何表現(xiàn)出抗蟲性狀”為主題,制訂了如下單元復(fù)習(xí)目標:

①通過閱讀教材63～65頁、分析教材65頁圖4-4,構(gòu)建BT抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)錄的概念模型,理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄。

②通過閱讀教材66～68頁、分析教材66頁圖4-7,闡述BT抗蟲蛋白基因翻譯的過程,理解遺傳信息的翻譯。

③通過資料分析、模型建構(gòu)和分析與比較,理解中心法則。

④通過資料分析、模型建構(gòu),理解基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。

⑤關(guān)注抗蟲棉的種植這一社會議題,評價其在生態(tài)環(huán)境保護上的意義及可能的危害。

以上教學(xué)目標包含學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生活動和評價標準三個基本要素,以學(xué)科核心內(nèi)容為載體指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展,用學(xué)生活動將素養(yǎng)各維度的發(fā)展有機整合在一起,在教學(xué)目標統(tǒng)領(lǐng)下,實現(xiàn)單元復(fù)習(xí)“教-學(xué)-評”的一致性。

2.用主線式情境串聯(lián)單元內(nèi)容

情境認知理論認為,學(xué)習(xí)的終極目標是要將自己置于知識產(chǎn)生的特定情境中,通過積極參與具體情境中的社會實踐來獲取知識、建構(gòu)意義并解決問題。通過設(shè)計生活實踐情境和學(xué)習(xí)探究情境,將情境作為任務(wù)創(chuàng)設(shè)和基本知識能力運用的載體,以主線式情境串連起單元學(xué)習(xí)內(nèi)容,讓單元內(nèi)容成為有內(nèi)在邏輯關(guān)系的一系列學(xué)習(xí)材料,使深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

在“基因的表達”單元復(fù)習(xí)中筆者創(chuàng)設(shè)如下主線式情境:

大情境:科學(xué)家通過基因工程技術(shù)將蘇云金芽孢桿菌的BT抗蟲基因轉(zhuǎn)入普通棉花細胞中,BT抗蟲基因指導(dǎo)合成BT抗蟲蛋白,培育出具有抗蟲性狀的抗蟲棉。

小情境1:BT抗蟲基因的部分堿基序列如圖1,其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA部分堿基序列如圖2。

圖1 BT抗蟲基因的部分堿基序列

圖2 Bt抗蟲基因轉(zhuǎn)錄的mRNA部分堿基序列

小情境2:BT抗蟲基因轉(zhuǎn)錄形成mRNA,翻譯為BT抗蟲蛋白過程中,遺傳信息怎樣傳遞的?

小情境3:抗蟲棉中BT抗蟲蛋白基因通過什么方式控制抗蟲性狀?

以“科學(xué)家培育的抗蟲棉表現(xiàn)出抗蟲性”為大情境,通過小情境1、2、3串聯(lián)單元內(nèi)容:遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,翻譯,中心法則,基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。合適的問題情境是培養(yǎng)學(xué)生能力、發(fā)展核心素養(yǎng)的載體。以嵌入核心問題的主線式情境統(tǒng)領(lǐng)課堂學(xué)習(xí),可使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)化,促進學(xué)生深刻理解和靈活運用基因表達的知識,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有意義。

3.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)活動突破單元重難點

學(xué)習(xí)活動是指學(xué)生以及與之相關(guān)的學(xué)習(xí)群體(包括同學(xué)和教師等)為了完成特定的學(xué)習(xí)目標而進行一系列操作的總和。學(xué)習(xí)活動是達成學(xué)習(xí)目標的重要載體,針對單元復(fù)習(xí)的核心問題和任務(wù),依據(jù)主線式情境創(chuàng)設(shè)一系列具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的學(xué)習(xí)活動,可幫助學(xué)生突破單元的重點和難點,發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

在“基因的表達”單元復(fù)習(xí)中,據(jù)上述主線情境,創(chuàng)設(shè)如下學(xué)習(xí)活動:

活動1:閱讀教材64～68頁,自主復(fù)習(xí),完成以下任務(wù)表:RNA的結(jié)構(gòu)和功能(表1),密碼子和反密碼子的比較(表2)及DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯比較(表3)。

表1 RNA的結(jié)構(gòu)與功能

表2 密碼子與反密碼子的比較

表3 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯比較

活動2:構(gòu)建BT抗蟲基因轉(zhuǎn)錄的概念模型,理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄。

據(jù)小情境1完成以下兩個問題:

(1)BT抗蟲基因的哪一條鏈是轉(zhuǎn)錄的模板?BT抗蟲基因所在染色體上的所有基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈相同嗎?該染色體上的所有基因都會隨BT抗蟲基因一同轉(zhuǎn)錄嗎?

(2)用文字和箭頭的形式表示出基因轉(zhuǎn)錄的具體步驟(圖3)。

圖3 基因轉(zhuǎn)錄的步驟

活動3:闡述BT抗蟲蛋白基因翻譯的過程,理解遺傳信息的翻譯。

在上述活動完成的基礎(chǔ)上,學(xué)生回答并闡釋:

(1)對照密碼子表,寫出小情境1圖2所示mRNA編碼的氨基酸序列(結(jié)果見圖4)。

(2)閱讀教材66～68頁、分析教材圖4-7,描述BT抗蟲蛋白基因翻譯的過程。

圖4 BT抗蟲蛋白的部分氨基酸序列

(3)一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體,同時合成多條肽鏈。這些肽鏈的氨基酸序列是否相同?這樣的生理過程有何意義?

活動4:據(jù)小情境2用文字和箭頭構(gòu)建BT抗蟲基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄形成mRNA和翻譯為BT抗蟲蛋白過程中遺傳信息傳遞的概念模型,并根據(jù)腸道病毒EV-71的遺傳信息流動(圖5)和HIV的遺傳信息流動(圖6)對中心法則進行補充和完善,理解中心法則及其發(fā)展。

圖6 HIV的遺傳信息流動

活動5:分析資料、建構(gòu)模型,理解基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系。

依據(jù)小情境3用文字和箭頭構(gòu)建抗蟲棉中BT抗蟲蛋白基因控制抗蟲性狀的概念模型,回答除此之外基因還可以通過什么方式來控制生物的性狀?

人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑如圖7所示,請回答:①哪些基因與白化病有關(guān)?②哪個基因既與白化病有關(guān),又與尿黑酸癥有關(guān)?③人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑說明基因與性狀的關(guān)系是怎樣的?

圖7 人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑

閱讀教材75頁“思維訓(xùn)練”,分析說明基因與性狀的關(guān)系是怎樣的?

通過設(shè)置活動1夯實遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的基礎(chǔ)知識,活動2和活動3突破單元重難點:轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程,活動4和活動5使學(xué)生深度理解基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用,精細地調(diào)控著生物體的性狀。通過設(shè)計指向?qū)W生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的學(xué)習(xí)活動,引發(fā)學(xué)生的認知加工和思維,發(fā)展生命的物質(zhì)觀和信息觀,訓(xùn)練學(xué)生歸納與概括、模型與建模、演繹與推理以及批判性思維,培養(yǎng)分析實驗結(jié)果得出實驗結(jié)論的科學(xué)探究能力。

4.通過評價強化單元知識遷移應(yīng)用

通過評價診斷學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的完成度、檢測復(fù)習(xí)目標的達成度,在評價中關(guān)注學(xué)生對概念的理解和融會貫通,強化對知識的遷移應(yīng)用,促進學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

本單元復(fù)習(xí)中設(shè)計下列評價任務(wù)(圖8)。

圖8 “基因表達”單元復(fù)習(xí)評價

過程性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合,讓評價貫穿教學(xué)的全過程,使評價成為教學(xué)活動的有機組成,幫助學(xué)生構(gòu)建和深刻理解“DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”這一重要概念,強化單元知識的遷移和應(yīng)用,訓(xùn)練學(xué)生比較與概括、分析與綜合、模型與建模等科學(xué)思維,發(fā)展學(xué)生關(guān)注社會重要議題的責(zé)任意識。

5.評析社會議題彰顯單元育人價值

《課程標準》指出:學(xué)生應(yīng)能夠以造福人類的態(tài)度和價值觀,積極運用生物學(xué)的知識和方法,關(guān)注社會議題,參與討論并作出理性解釋,解決現(xiàn)實生產(chǎn)生活問題。在本單元復(fù)習(xí)教學(xué)中,要求學(xué)生運用所學(xué)生物學(xué)知識對抗蟲棉的種植在生態(tài)環(huán)境保護上的意義和危害作出評析。如學(xué)生經(jīng)討論后認為:

意義:①減少農(nóng)藥施用量,降低生產(chǎn)成本。②減輕環(huán)境污染。

危害:①抗蟲基因的存在可能會干擾棉花細胞內(nèi)基因的表達,影響棉花的正常生命活動。②抗蟲棉的種植,除對害蟲有毒外,可能會對環(huán)境中其他生物產(chǎn)生不利影響甚至致其死亡,使生物多樣性下降。③抗蟲棉的抗蟲基因可能通過雜交轉(zhuǎn)移到近緣野生種,造成基因污染,破壞生態(tài)平衡。

在評析“抗蟲棉種植的利與弊”這一社會議題的過程中,學(xué)生充分調(diào)動知識儲備,積極思考,科學(xué)思辨,培養(yǎng)了學(xué)生的辯證思維,落實“參與社會議題討論并作出理性解釋”的社會責(zé)任,指向立德樹人這一根本任務(wù),實現(xiàn)課程思政,彰顯了單元獨特的育人價值。