基于情境教學(xué)的問題驅(qū)動(dòng)式高三復(fù)習(xí)課

摘要：基于《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)要求，以及生物試題情境化的命題趨勢(shì)，本文以問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式創(chuàng)設(shè)情景，突破“基因的表達(dá)”在高三復(fù)習(xí)中的重難點(diǎn)。該教學(xué)模式能夠有效指導(dǎo)學(xué)生遷移運(yùn)用基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程及原理，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：基因表達(dá)；情境教學(xué)；問題驅(qū)動(dòng)

文章編號(hào)：1003-7586（2024）04-0093-02 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確要求學(xué)生在高中生物學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，能基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用模型與建模等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律?！盎蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成”是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》第4章第1節(jié)的內(nèi)容，包含轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程。本節(jié)核心內(nèi)容是：闡述遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)是如何起作用的，能引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生命現(xiàn)象的認(rèn)知由細(xì)胞水平深入到分子水平，凸顯了生命的物質(zhì)觀、信息觀與結(jié)構(gòu)功能觀。

生物試題情境化是生物學(xué)高考試題命題的重要趨勢(shì)之一。在高三復(fù)習(xí)課中，教師應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生解決真實(shí)情境問題的能力。而“基因表達(dá)”這一概念抽象、復(fù)雜，涉及的專業(yè)名詞繁多，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維能力要求較高。因此，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境引導(dǎo)學(xué)生開展探究及建?；顒?dòng)，促進(jìn)學(xué)生像科學(xué)家一樣，應(yīng)用模型與建模進(jìn)行思考、表達(dá)與交流。

1 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過觀察教材中的圖文資料，概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程，形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念（生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究）。

（2）通過解決腺病毒載體疫苗如何發(fā)揮作用的真實(shí)情景問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決問題的能力（科學(xué)思維、科學(xué)探究）。

（3）關(guān)注新型冠狀病毒（以下簡(jiǎn)稱“新冠病毒”）及其預(yù)防措施等生物科學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用（社會(huì)責(zé)任）。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課以“腺病毒載體疫苗”為線索展開教學(xué)，學(xué)生通過逐個(gè)解決新情境中的現(xiàn)實(shí)問題來運(yùn)用和鞏固知識(shí)。本節(jié)課的任務(wù)主線學(xué)習(xí)為“構(gòu)建人體樹突狀細(xì)胞表達(dá)新型冠狀病毒刺突蛋白基因的過程模型”。圍繞兩個(gè)探究活動(dòng)展開模型構(gòu)建，同時(shí)由四個(gè)核心問題構(gòu)成課堂框架：腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息是怎樣傳遞給mRNA？rnRNA上的堿基序列如何轉(zhuǎn)變成刺突蛋白中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序？什么物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞中堿基序列向氨基酸序列的轉(zhuǎn)換？tRNA如何將mRNA中的堿基序列轉(zhuǎn)化成氨基酸序列？

在四個(gè)核心問題下，教師通過問題串與高考題幫助學(xué)生落實(shí)基礎(chǔ)，突破難點(diǎn)。設(shè)置問題串能夠幫助學(xué)生逐個(gè)突破考點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息，解決真實(shí)問題的能力，而高考真題又能帶領(lǐng)學(xué)生走近高考，感受高考的命題趨勢(shì)，調(diào)整復(fù)習(xí)方向。最后，以腺病毒載體疫苗在人體細(xì)胞中表達(dá)抗原過程中遺傳信息的傳遞方向作為課堂小結(jié)引出中心法則，以新冠病毒在人體細(xì)胞內(nèi)的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為額外材料補(bǔ)充中心法則。以HIV病毒的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為課后探究材料，引導(dǎo)學(xué)生遷移、應(yīng)用中心法則。

高三年級(jí)復(fù)習(xí)課重在夯實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)。教師需要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，并能夠在構(gòu)建知識(shí)體系時(shí)滲透學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這樣基于情境的思維訓(xùn)練及模型構(gòu)建，與新授課一樣，使培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析能力和科學(xué)思維能力得到了極大的鍛煉。

3 教學(xué)實(shí)施過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出復(fù)習(xí)線索

教師通過播放貼近學(xué)生生活的社會(huì)熱點(diǎn)問題“腺病毒載體”疫苗創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生利用已有知識(shí)解決問題的能力。從而引出復(fù)習(xí)線索編碼新冠病毒刺突蛋白的基因是如何指導(dǎo)人體細(xì)胞產(chǎn)生刺突蛋白的？

3.2 以腺病毒疫苗為載體，展開教學(xué)

3.2.1 腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息傳遞方式

以構(gòu)建轉(zhuǎn)錄過程模型為核心展開復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移和運(yùn)用能力。再以三個(gè)問題作為核心展開復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，即“堿基序列中A的含義”“轉(zhuǎn)錄過程需要的條件”“要啟動(dòng)該過程基因表達(dá)載體上還需要什么結(jié)構(gòu)”，明確轉(zhuǎn)錄過程的場(chǎng)所、條件等基礎(chǔ)知識(shí)，再橫向聯(lián)系基因工程的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)錄過程發(fā)生的條件。

3.2.2 mRNA如何指導(dǎo)人體細(xì)胞合成刺突蛋白——密碼子

圍繞“密碼子”“反密碼子”展開，學(xué)生對(duì)照密碼子表，找到該mRNA對(duì)應(yīng)的氨基酸種類及排列順序。教師進(jìn)而提出一系列子問題：為什么人體細(xì)胞能夠讀取新型冠狀病毒刺突蛋白基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA？學(xué)生明確生物界共用一套密碼子，體現(xiàn)生物的統(tǒng)一性。若變異后奧密克戎病毒的該序列發(fā)生了突變，該多肽鏈的氨基酸是否會(huì)發(fā)生變化？學(xué)生明確密碼子的簡(jiǎn)并性。教師通過一系列問題讓學(xué)生思考并理解密碼子的特性，突破翻譯過程中的難點(diǎn)問題——密碼子。同時(shí)，教師提出課后拓展問題：若該序列的其他位置發(fā)生了堿基的替換、增添或缺失，又會(huì)對(duì)氨基酸序列造成什么影響？

3.2.3 mRNA如何指導(dǎo)人體細(xì)胞合成刺突蛋白——翻譯過程

圍繞翻譯過程展開，教師首先通過對(duì)高考題的分析，幫助學(xué)生理解tRNA的結(jié)構(gòu)是細(xì)胞中mRNA堿基序列向氨基酸序列的轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。之后通過播放視頻回顧翻譯過程，提醒學(xué)生注意觀察tRNA在細(xì)胞核中的位置變化和移動(dòng)方向。教師請(qǐng)學(xué)生演示翻譯過程的動(dòng)態(tài)變化，讓其他同學(xué)在基因表達(dá)模型圖中畫出翻譯的簡(jiǎn)圖，并注明需要的條件。

教師總結(jié)基因表達(dá)的過程，并提出以下問題：此時(shí)核糖體合成的肽鏈能否作為抗原引起機(jī)體的免疫反應(yīng)？教師強(qiáng)調(diào)核糖體合成的多肽鏈需要進(jìn)一步加工折疊才具有生物學(xué)效應(yīng)。教師接著引導(dǎo)學(xué)生思考：接種疫苗后，人體在48小時(shí)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量的刺突蛋白。為什么人體能如此快速地產(chǎn)生大量刺突蛋白？學(xué)生通過思考明確多聚核糖體的意義。通過幾次設(shè)問讓學(xué)生理解人體細(xì)胞中少量的mRNA就能指導(dǎo)合成大量刺突蛋白，快速誘導(dǎo)產(chǎn)生特異性免疫，因此腺病毒重組疫苗起效快。

3.3 課后拓展，深化思考

通過提出兩個(gè)課后拓展問題引出中心法則，為接下來的復(fù)習(xí)作鋪墊。課后拓展問題為：腺病毒載體疫苗在人體細(xì)胞中表達(dá)抗原過程中，遺傳信息的傳遞方向是什么？該序列的其他位置的堿基發(fā)生了堿基的替換、增添或缺失，又會(huì)對(duì)氨基酸序列造成什么影響？

4 教學(xué)反思

本節(jié)課程教學(xué)基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)要求，以及生物學(xué)情境題的命題趨勢(shì)，采用情境教學(xué)、問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，通過層層提問，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，結(jié)合直觀形象的示意圖、模型及視頻動(dòng)畫來輔助教學(xué)，注重對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧、比較和總結(jié)。學(xué)生能遷移基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程及原理，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)探究能力。這種創(chuàng)設(shè)情境、引導(dǎo)探究、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從而能突破教學(xué)重難點(diǎn)。