基于5E教學(xué)模式的“基因突變”教學(xué)策略

摘 要：本節(jié)課運(yùn)用5E教學(xué)模式，通過(guò)“引入”“探究”“解釋”“精致”和“評(píng)價(jià)”這5個(gè)環(huán)節(jié)練習(xí)觀察學(xué)生如何應(yīng)用新的概念和方法來(lái)解決問(wèn)題，加深拓展學(xué)生對(duì)概念的理解，使學(xué)生能熟練地將新概念應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實(shí)踐和解釋新現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：5E教學(xué)模式；基因突變；教學(xué)策略

一、 教材分析與設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課是對(duì)第4章《基因的表達(dá)》的延續(xù)和拓展，教學(xué)的重難點(diǎn)在于對(duì)基因突變的概念、特點(diǎn)和原因的理解。該節(jié)課運(yùn)用5E教學(xué)模式，充分利用“引入”和“探究”2個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在特定的情境中暴露原有認(rèn)識(shí)，并通過(guò)探究活動(dòng)獲得新的結(jié)果，這樣就可以在原有認(rèn)識(shí)和探究結(jié)果之間創(chuàng)建認(rèn)知沖突。接下來(lái)在“解釋”階段通過(guò)引導(dǎo)和其他輔助手段，運(yùn)用新概念解釋現(xiàn)象，以展示新概念的可理解性和合理性，在“精致”階段，需要學(xué)生應(yīng)用新概念或方法解釋其他現(xiàn)象，只有新概念具有預(yù)測(cè)力和解釋力，才能夠應(yīng)用于新情境中。

二、 教學(xué)目標(biāo)

（一） 知識(shí)目標(biāo) 理解和應(yīng)用基因突變的概念、特點(diǎn)和原因。

（二） 能力目標(biāo) 能應(yīng)用基因突變的概念、特點(diǎn)和原因解決生產(chǎn)、生活實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)5E教學(xué)模式加深拓展學(xué)生對(duì)基因突變概念的理解。

（三） 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 通過(guò)對(duì)《基因突變》的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確科學(xué)離不開(kāi)生活、科學(xué)的研究最終都是為了解決生產(chǎn)、生活實(shí)際問(wèn)題。

三、 教學(xué)過(guò)程

（一） 引入 播放微課視頻，包含一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：正常大豆、紫外線(xiàn)照射的大豆和加入亞硝酸鹽的大豆三者在適宜條件下的萌發(fā)率比較。教師設(shè)疑：為什么經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)方法處理過(guò)的種子萌發(fā)率明顯低于對(duì)照組？引導(dǎo)學(xué)生思考并回答：因?yàn)榻?jīng)過(guò)物理和化學(xué)方法處理過(guò)的種子發(fā)生了基因突變。教師設(shè)疑：那陽(yáng)光中是否存在紫外線(xiàn)呢？自然界的生物經(jīng)光照后是否也會(huì)發(fā)生基因突變呢？陽(yáng)光中確實(shí)存在紫外線(xiàn)，根據(jù)微課中展示的實(shí)驗(yàn)學(xué)生認(rèn)為紫外線(xiàn)照射是可以導(dǎo)致種子發(fā)生基因突變的，但是經(jīng)光照的自然界生物似乎并沒(méi)有發(fā)生基因突變而大量死亡。從而引發(fā)學(xué)生對(duì)基因突變產(chǎn)生了認(rèn)知沖突。

（二） 探究 指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第80頁(yè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的實(shí)例，通過(guò)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)：紅細(xì)胞異常，你會(huì)直接檢查什么物質(zhì)探究病因？這個(gè)氨基酸的變化是控制合成血紅蛋白分子的DNA堿基序列發(fā)生了如何改變引起的？這種病癥能否遺傳？怎樣遺傳？是否基因中堿基對(duì)的替換一定會(huì)引起氨基酸的改變？還有哪些變化會(huì)引起基因結(jié)構(gòu)的改變呢？教師PPT展示英格拉姆電泳實(shí)驗(yàn)、正常血紅蛋白基因的部分表達(dá)過(guò)程圖和遺傳密碼子表等資料引導(dǎo)學(xué)生初步建立基因突變的概念。

（三） 解釋 學(xué)生歸納并總結(jié)基因突變的定義：基因中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫作基因突變。并根據(jù)教師提供的資料：1. 科學(xué)工作者用X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)等照射竹黃菌，結(jié)果大部分竹黃菌死亡，少量生存下來(lái)；2. 存活下來(lái)的竹黃菌中，產(chǎn)生竹紅菌素的量存在很大的差異，即突變發(fā)生的方向并不一致，有的表現(xiàn)為低產(chǎn)性狀，有的菌株甚至不產(chǎn)，但也有的表現(xiàn)為高產(chǎn)性狀等分析并總結(jié)：基因突變的誘變因素有物理因素、化學(xué)因素和生物因素；基因突變的特點(diǎn)有多害少利性、隨機(jī)性、不定向性、低頻性和普遍性。因此萌發(fā)的種子分裂旺盛易發(fā)生基因突變，表皮細(xì)胞無(wú)分裂能力且有一定的角質(zhì)層保護(hù)，經(jīng)陽(yáng)光（紫外線(xiàn)較?。┱丈湟话銟O難發(fā)生基因突變。

（四） 精致 獲得新概念后，利用這些概念嘗試解決問(wèn)題或解釋新現(xiàn)象。PPT展示資料：若編碼酶X的基因中某個(gè)堿基被替換時(shí)，表達(dá)產(chǎn)物將變?yōu)槊竃。下表中顯示了與酶X相比，酶Y可能出現(xiàn)的四種狀況，設(shè)置問(wèn)題串要求學(xué)生以小組合作學(xué)習(xí)的方式思考并討論：出現(xiàn)狀況①的原因是什么？狀況②中酶Y的氨基酸數(shù)目不變但活性降低可能的原因是什么？狀況③中酶Y的氨基酸數(shù)目變少、活性降低的原因是什么？狀況④中酶Y的氨基酸數(shù)目變多、活性升高的原因是什么？活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們?cè)谒伎紗?wèn)題之前，以學(xué)案中的DNA為例，根據(jù)該DNA的堿基序列寫(xiě)出其轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的堿基序列，并在其中找到起始密碼子和終止密碼子。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相應(yīng)的概念、過(guò)程和方法進(jìn)行歸納總結(jié)，使其從術(shù)語(yǔ)到內(nèi)涵全方位地理解新概念。

（五） 評(píng)價(jià) 通過(guò)實(shí)踐練習(xí)觀察學(xué)生如何應(yīng)用新的概念和方法來(lái)解決問(wèn)題，加深拓展學(xué)生對(duì)概念的理解，并提出開(kāi)放性的問(wèn)題來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)新概念或方法的理解和應(yīng)用情況，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行互評(píng)。PPT展示資料：化學(xué)誘變劑EMS能使基因中的G烷基化后與T配對(duì)，CLH2基因控制合成葉綠素水解酶。研究人員利用EMS處理野生型大白菜（葉片淺綠色）種子，獲得CLH2基因突變的植株甲（葉片深綠色）和乙（葉片黃色）。引導(dǎo)學(xué)生以小組討論的形式分析資料并鼓勵(lì)學(xué)生提出開(kāi)放性的問(wèn)題進(jìn)行互相提問(wèn)最終進(jìn)行互評(píng)。問(wèn)題舉例：該資料是否能說(shuō)明EMS可決定CLH2基因突變的方向？EMS處理后，CLH2基因至少?gòu)?fù)制幾次才能產(chǎn)生新基因？該基因突變是哪一種堿基對(duì)被另一種堿基對(duì)替換？

四、 教學(xué)反思

本節(jié)課設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)學(xué)生課堂的自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新課程教學(xué)理念，充分利用PPT展示各種生產(chǎn)、生活方面的資料來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，培養(yǎng)學(xué)生分析材料、總結(jié)歸納新概念、應(yīng)用新概念的能力，并真正通過(guò)“5E教學(xué)模式”來(lái)構(gòu)建基因突變的相關(guān)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，并能熟練地將新概念應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實(shí)踐和解釋新現(xiàn)象。“5E教學(xué)模式”的課堂就是如此富有魅力，使學(xué)生在分析材料、探究學(xué)習(xí)的過(guò)程中生物科學(xué)素養(yǎng)不斷得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]王健，李秀菊.5E教學(xué)模式的內(nèi)涵及其對(duì)我國(guó)理科教育的啟示[J].生物學(xué)通報(bào)，2012，47（3）：39-41.

作者簡(jiǎn)介：葉凱，福建省漳州市，福建省漳州第一中學(xué)。