（貴州省凱里市第一中學 貴州凱里 556000）

5E教學模式是美國生物學課程研究（BSCS）開發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學理論模式，包括引入、探究、解釋、精致、評價五個環(huán)節(jié)。筆者嘗試將5E教學模式落實在“基因突變和基因重組”一節(jié)的教學中，促進學生對科學概念的理解和知識的建構(gòu)，從而提高學生生物學學科核心素養(yǎng)。

1 教材分析

“基因突變與基因重組”是人教版高中生物學教材《必修2·遺傳與進化》第五章第一節(jié)的內(nèi)容。在學習時，學生會產(chǎn)生很多疑問：有些細胞在生命歷程中會發(fā)生癌變。同樣，基因在代代相傳的過程中，會不會發(fā)生變化？為什么會發(fā)生變化？怎樣變化？變化后會對生物產(chǎn)生怎樣的影響？除基因突變外，還有哪些變異？在學習后，學生就能解決這些疑問了。因此，第五章是前面章節(jié)的邏輯延續(xù)，也是第六章和第七章的重要基礎(chǔ)。本課內(nèi)容的教學重點為基因突變，教材從實例入手，通過對鐮刀型細胞貧血癥的分析，引入基因突變的概念，然后詳細闡述基因突變的原因和特點。由于學生已經(jīng)學習很多基因重組的相關(guān)基礎(chǔ)知識，因此，本節(jié)課重點放在基因突變上，對基因重組則進行舉例歸納講解。

2 教學目標

（1）依據(jù)基因突變的類型，分析和比較基因突變對生物性狀造成的影響。（2）能夠根據(jù)基因突變產(chǎn)生的原因，提出避免基因突變的可行性措施。（3）能夠評價基因突變在生物進化中的作用和意義。（4）能夠利用事實和數(shù)據(jù)分析有性生殖中子代多樣性的原因，分析基因重組的生物學意義。（5）依據(jù)基因突變和基因重組的知識，提出人類遺傳病預防和治療的途徑。

3 教學過程

教師按照5E教學模式的思想和內(nèi)涵，組織和引導學生進行自主探究、合作學習和交流討論，培養(yǎng)學生的生物學學科核心素養(yǎng)。

3.1 引入

教師創(chuàng)設(shè)情境，在充分了解學生的認知結(jié)構(gòu)和學生已有背景知識的前提下，利用問題激發(fā)學生對學習任務(wù)產(chǎn)生興趣，并促進學生產(chǎn)生認知沖突。

教師創(chuàng)設(shè)情境：一個世代都開紅花的植物，在一次突然性冰凍后，有一株開了白花。白花性狀產(chǎn)生的原因是什么？科學工作者將白花植株的一個枝條扦插和植物組織培養(yǎng)后獲得的植株，將它們栽培到相同且適宜的環(huán)境條件下。若開出的都是紅花，推測該白花植株出現(xiàn)的原因是什么?若開出的都是白花，則該白花植株出現(xiàn)的原因又是什么?白花基因的測序和白花植株進行自交實驗——利用PCR技術(shù)和基因測序技術(shù)，將情境中的白花植株和紅花植株的花色基因進行比較，發(fā)現(xiàn)白花植株的花色基因發(fā)生了堿基對序列的變化?？刂苹ㄉ虻膲A基序列發(fā)生了怎樣變化?教師引導學生思考、討論相關(guān)問題，促進學生主動參與到課堂教學的情境發(fā)展中。

學生在教師創(chuàng)設(shè)的情境中，針對教師的問題、情境和現(xiàn)象進行思考，聯(lián)系已具有的知識和經(jīng)驗，暴露出錯誤概念，產(chǎn)生認知沖突，激發(fā)出探究欲望，實現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)化。這些是學習基因突變概念的重要基礎(chǔ)和前提。

3.2 探究

教師根據(jù)引入環(huán)節(jié)產(chǎn)生的認知沖突，提供學生必需的背景知識，引導學生進行探究，及時了解學生探究的進程和深度。學生也要主動地針對特定的內(nèi)容，進行探究活動，觀察現(xiàn)象、建立事物之間的聯(lián)系，概括規(guī)律、識別變量，這是學習基因突變新概念的重要前提。教師引導學生開展一系列活動，促進學生主動學習。

活動一：教師展示患鐮刀型細胞貧血癥病人圖片，與正常的紅細胞的性狀和功能作對比，引導學生一步步由宏觀到微觀尋找病因。教師提出問題：假設(shè)你是科學家，結(jié)合“結(jié)構(gòu)功能觀”，能分析出病因嗎？寫出大致思路流程圖。并提供學生活動的要求和相關(guān)資料。小組合作完成教科書81頁中“思考與討論”的圖解，并利用投影展示闡述學習成果。學生在教師的引導下總結(jié)病因：由于血紅蛋白基因中堿基對替換導致基因結(jié)構(gòu)改變，從而引起性狀的改變。

活動二：教師提供血紅蛋白基因的一段堿基序列，引導學生思考探討“基因結(jié)構(gòu)的改變是否一定會造成生物性狀的改變”。學生分別進行替換、增添、缺失任意一個堿基，根據(jù)中心法則，寫出轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生的多肽鏈，觀察三種情況的變化。教師進一步整理歸納基因突變的類型及對蛋白質(zhì)造成的影響。師生共同探討得出“基因突變不一定導致生物性狀的改變”的結(jié)論。

活動三：學生暢所欲言，列舉出生活中有關(guān)基因突變原理的實例。教師提出問題：“基因如此穩(wěn)定為什么會發(fā)生突變？”隨后展示三種因素的圖片，促進學生在討論過程中實現(xiàn)次級概念的形成（描述細胞在某些化學物質(zhì)、射線以及病毒的作用下，基因突變概率可能提高，而某些基因突變能導致細胞分裂失控，甚至發(fā)生癌變）。學生聯(lián)系生活中基因突變的生物學事實，自主學習教材83頁，歸納總結(jié)基因突變的特點。接著，教師提出問題，使學生產(chǎn)生認知沖突：自然條件下基因突變率低，大多數(shù)是有害的，這對生物的進化有什么意義？并展示達爾文研究的加拉帕戈斯群島的地雀及生物進化歷程示意圖，提出問題串，以幫助學生理解和總結(jié)基因突變的意義：①產(chǎn)生新基因的途徑是什么？②生物進化的原始材料是什么？③生物變異的根本來源是什么？

學生獲得概念相關(guān)的客觀事情的感性認識主要來源于生活經(jīng)驗、觀察實驗和教學語言喚起的表現(xiàn)。通過這三個探究活動，學生對基因突變有了一定的感覺和知覺，進入了概念的感性認識階段，是學生獲得基因突變新概念的基礎(chǔ)。

3.3 解釋

探究完成后，學生要用自己的語言解釋探究結(jié)果，形成初步解釋。教師引導學生將在引入、探究環(huán)節(jié)的經(jīng)歷與新的解釋或概念之間建立聯(lián)系，要求學生表達的基因突變概念簡潔、清晰和直接，同時也使基因突變的概念、特點或意義明確化和可理解化。最后，教師采用視頻、多媒體軟件、思維導圖等多種方式，將基因突變的內(nèi)涵、外延、原因、結(jié)果、特點、意義等概念要素進行整合（圖1）。

3.4 精致

學生在獲得新的概念后，需要利用這些概念嘗試解決問題或解釋新現(xiàn)象。因此，教師為學生提供時間和空間，要求學生以小組合作學習的形式進行討論，制訂解決方案，使學生通過參與討論而獲取信息，以加強對新概念的理解，最終將新概念內(nèi)化到自己的認知結(jié)構(gòu)中。這個過程就是新概念不斷精致化的過程，教師應(yīng)注意引導學生對相應(yīng)的概念、過程和方法進行歸納總結(jié)，使其從術(shù)語到內(nèi)涵全方位地理解新概念。

教師布置習題：基因突變是真核生物可遺傳變異的根本來源，請回答下列問題：基因突變既可由顯性基因突變?yōu)殡[性基因（隱性突變），也可由隱性基因突變?yōu)轱@性基因（顯性突變）。若某種自花受粉植物的AA和aa植株分別發(fā)生隱性突變和顯性突變，且在子一代中都得到了基因型為Aa的個體，則最早在子_____代中能觀察到該顯性突變的性狀；最早在子_____代中能觀察到該隱性突變的性狀；最早在子_____代中能分離得到顯性突變純合體；最早在子_____代中能分離得到隱性突變純合體。

概念是客觀對象的共同屬性和本質(zhì)特征在人腦中的反映，是在感性認識的基礎(chǔ)上通過思維加工而形成的。在“精致”環(huán)節(jié)過程主要就是抽象和概括，最終確立概念的內(nèi)涵與外延。通過對這個環(huán)節(jié)的強化，學生習得的概念就較少與其他概念發(fā)生聯(lián)系了。

3.5 評價

教師需要觀察學生如何應(yīng)用新的概念和方法來解決問題，并提出開放性的問題來評價學生對新概念或方法的理解和應(yīng)用情況。綜合評價的方式可以采用提問、小組討論、記錄學生的動手操作能力、紙筆評價、自評和互評相結(jié)合等形式進行。

教師展示人類單基因遺傳?。ú⒅?、紅綠色盲、白化病等）的發(fā)病率、患者的生活、家系圖等資料。學生根據(jù)自己對遺傳物質(zhì)和可遺傳變異的認識，提出人類遺傳病預防和治療的可行途徑。最后，教師可適當補充相關(guān)的生命科學前沿內(nèi)容，如基因組編輯技術(shù)原理、熒光技術(shù)等，發(fā)展學生的生命觀念，增強其社會責任感。教師引導學生遷移應(yīng)用概念，讓學生在新的情境中創(chuàng)造性的解決問題，幫助學生形成對自己學習成果的價值評價。

評價環(huán)節(jié)可以視為概念的活化和結(jié)構(gòu)階段。在此環(huán)節(jié)中，學生應(yīng)用概念來分析或解決一些生產(chǎn)或生活或自然界中的實際問題，將新概念納入到原有的認知結(jié)構(gòu)中以形成一個新的“概念系統(tǒng)”。

4 教學反思

本節(jié)課基于5E教學模式開展教學，將5個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，始終以學生為中心。在整個教學過程中，教師發(fā)揮組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，充分利用情境、合作、會話等學習環(huán)境要素激發(fā)學生的主動性、積極性，最終促進學生有效地實現(xiàn)對當前所學生物知識意義的建構(gòu)，落實了生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。