劉仁澤

[摘要]構(gòu)建物理模型是高中生物可視化教學(xué)和體驗(yàn)化教學(xué)的重要手段。依托教材內(nèi)容，順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和“結(jié)構(gòu)與功能觀”的要求巧妙設(shè)計(jì)兩種物理模型進(jìn)行對(duì)比教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比分析和歸納總結(jié)的科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生善于利用物理模型掌握抽象的生物學(xué)知識(shí)，并能夠闡明和解決生活中常見(jiàn)的生物學(xué)問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]體驗(yàn)化教學(xué);物理模型;DNA分子的結(jié)構(gòu);高中生物

[中圖分類號(hào)]

G633. 91

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）17-0095-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)中要高度重視并關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的經(jīng)歷，讓學(xué)生能夠積極參與并通過(guò)動(dòng)手和動(dòng)腦的探究性學(xué)習(xí)過(guò)程，形成科學(xué)的生物學(xué)知識(shí)體系[1]。構(gòu)建物理模型作為生物學(xué)體驗(yàn)化教學(xué)的一部分，是指通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的簡(jiǎn)化描述，使抽象的學(xué)習(xí)對(duì)象能夠以實(shí)物或圖形等具體化形式出現(xiàn)，從而使學(xué)習(xí)者可以更好地掌握學(xué)習(xí)對(duì)象的特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)[2]。通過(guò)物理模型的構(gòu)建，有利于學(xué)生直觀理解生物學(xué)概念和理論。“遺傳與進(jìn)化”模塊中，如何利用物理模型幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和理解抽象的分子水平上的生物概念是值得每一位高中生物教師須認(rèn)真思考的[3]。本文主要以《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一課為例探討新課標(biāo)理念下體驗(yàn)化教學(xué)在高中生物課程中的應(yīng)用。

一、教材分析《DNA分子的結(jié)構(gòu)》是人教版高中生物必修2《遺傳與進(jìn)化》第三章第二節(jié)的內(nèi)容，它作為分子遺傳學(xué)的重要內(nèi)容，既是對(duì)必修l核酸和細(xì)胞增殖相關(guān)知識(shí)的升華，也是后續(xù)學(xué)好DNA復(fù)制、基因控制蛋白質(zhì)的合成、基因突變和基因工程相關(guān)知識(shí)的重要基石，在整個(gè)“遺傳與進(jìn)化”模塊中具有舉足輕重的地位。

二、學(xué)情分析

基于必修1核酸相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了核酸的種類、組成和結(jié)構(gòu)等知識(shí)，能夠闡明DNA和RNA在組成和結(jié)構(gòu)上的不同。學(xué)生通過(guò)分析和學(xué)習(xí)格里菲思、艾弗里等科學(xué)家關(guān)于遺傳物質(zhì)是什么的探究性實(shí)驗(yàn)，能夠充分認(rèn)同“DNA是主要遺傳物質(zhì)”，并且對(duì)于“為什么DNA能成為遺傳物質(zhì)”具有濃厚的學(xué)習(xí)興趣。這些都為學(xué)生學(xué)好本節(jié)課的知識(shí)打下了良好的理論基礎(chǔ)。

三、教學(xué)過(guò)程

1.設(shè)計(jì)問(wèn)題，導(dǎo)入新課

播放雅典奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式的經(jīng)典片段，讓學(xué)生觀察DNA的立體結(jié)構(gòu)，提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考：DNA具有什么樣的結(jié)構(gòu)？學(xué)生根據(jù)初中知識(shí)和視頻影像很容易回答出“DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)”。循序漸進(jìn)地提出第2個(gè)問(wèn)題：作為遺傳物質(zhì)的DNA，如何儲(chǔ)存大量的遺傳信息？引導(dǎo)學(xué)生對(duì)DNA分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行猜想，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引出本節(jié)課題。

2.溫故知新，務(wù)實(shí)基礎(chǔ)

首先，提出問(wèn)題：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)者是誰(shuí)？引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第47頁(yè)找出正確答案。其次，引導(dǎo)學(xué)生回憶必修1有關(guān)核酸的相關(guān)知識(shí)，并拋出四個(gè)問(wèn)題：DNA的基本組成單位是什么？脫氧核苷酸的分子組成是什么？脫氧核糖核苷酸有幾種？脫氧核糖核苷酸如何命名？通過(guò)簡(jiǎn)單的四個(gè)小問(wèn)題增強(qiáng)學(xué)生的參與度，為學(xué)生掃清后續(xù)物理模型構(gòu)建過(guò)程中的理論障礙。最后，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建相關(guān)物理模型。

模型構(gòu)建I：組裝DNA的基本單位——脫氧核糖核苷酸。在本環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)通過(guò)課件展示不同模型所代表的結(jié)構(gòu)成分，幫助學(xué)生更好地完成模型構(gòu)建（如圖1）。提出問(wèn)題：脫氧核苷酸如何連接成單鏈？在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)是磷酸二酯鍵將單個(gè)脫氧核糖連接成為單鏈的。教師在黑板上畫出磷酸二酯鍵的所在位置，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)磷酸二酯鍵的認(rèn)知，并強(qiáng)調(diào)“酯”字的書寫。

模型構(gòu)建Ⅱ：組裝脫氧核苷酸單鏈（提醒學(xué)生只能將一半的單個(gè)脫氧核苷酸連成單鏈）。通過(guò)“脫氧核苷酸如何連接成單鏈？”問(wèn)題的分析，引發(fā)學(xué)生思考，并為后續(xù)脫氧核苷酸單鏈模型的構(gòu)建做好鋪墊，促使學(xué)生主動(dòng)完成可預(yù)期且可實(shí)現(xiàn)的模型構(gòu)建任務(wù)。

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第48頁(yè)，學(xué)習(xí)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程，同時(shí)回答下列問(wèn)題：沃森和克里克研究前，科學(xué)界對(duì)DNA有哪些認(rèn)識(shí)？威爾金斯和富蘭克林對(duì)沃森和克里克的幫助是什么？最終沃森和克里克構(gòu)建了磷酸、脫氧核糖和堿基怎樣分布的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)模型？查哥夫林對(duì)沃森和克里克的幫助是什么？利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和理解DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立過(guò)程，并且沿著沃森和克里克的腳步重新構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，研究脫氧核苷酸單鏈?zhǔn)侨绾涡纬呻p螺旋結(jié)構(gòu)的，理論與實(shí)際相結(jié)合，便于后續(xù)學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。

模型構(gòu)建Ⅲ：制作DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。教師根據(jù)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建過(guò)程以及DNA的平面和立體結(jié)構(gòu)總結(jié)出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型構(gòu)建，并通過(guò)希沃白板的同屏功能進(jìn)行DNA分子結(jié)構(gòu)模型的展示并說(shuō)明本組DNA模型能體現(xiàn)哪些DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不能體現(xiàn)哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

最后通過(guò)對(duì)模型的認(rèn)真觀察，讓學(xué)生回答新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)中“作為遺傳物質(zhì)的DNA，如何儲(chǔ)存大量的遺傳信息？”這一問(wèn)題。首尾呼應(yīng)并埋下伏筆，讓學(xué)生思考“為什么在組裝脫氧核苷酸單鏈模型過(guò)程中只能將一半的單個(gè)脫氧核苷酸連成單鏈？”，為第三節(jié)DNA的復(fù)制相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3.課堂小結(jié)，強(qiáng)化知識(shí)

通過(guò)思維導(dǎo)圖總結(jié)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)重難點(diǎn)，并結(jié)合板書（如圖2）促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化知識(shí)。

四、教學(xué)反思

本節(jié)課通過(guò)兩種物理模型的構(gòu)建活動(dòng)，提高學(xué)生動(dòng)手操作和小組合作的能力，鼓勵(lì)并激發(fā)學(xué)生利用生活物品理解微觀事物和解決問(wèn)題，化抽象為具體，化微觀為宏觀，幫助學(xué)生更好地理解和內(nèi)化知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)比分析的能力。通過(guò)小組討論和模型展示，充分展現(xiàn)了“以學(xué)生為主體”的新課標(biāo)理念，通過(guò)這種體驗(yàn)式教學(xué)充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的參與感、幸福感和成就感十足。值得注意的是，由于本節(jié)課預(yù)設(shè)的環(huán)節(jié)較多，所以教師應(yīng)注意學(xué)生在回答問(wèn)題過(guò)程中語(yǔ)言表述的科學(xué)性和專業(yè)性，以及在模型構(gòu)建和模型展示過(guò)程中及時(shí)給予糾正、點(diǎn)評(píng)和鼓勵(lì)，以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，并且在課前需要做好充足的準(zhǔn)備，對(duì)每套模型組件的連接要認(rèn)真檢查，防止由于組件問(wèn)題影響學(xué)生的直觀體驗(yàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[l]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.

[2]劉習(xí)香.探究式教學(xué)模型的構(gòu)建：以“DNA分子的結(jié)構(gòu)”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019（4）：26-27.

[3]呂宇良.“DNA的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)”的體驗(yàn)式教學(xué)設(shè)計(jì)[J].生物學(xué)教學(xué)，2013（7）：38-39.

（責(zé)任編輯 黃春香）