張靜

摘要 通過真實的案例設(shè)置情境，在情境中進行環(huán)環(huán)相扣的問題驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生從事實性知識構(gòu)建概念性知識，再到科學(xué)思維的升華，促進學(xué)生自己構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，形成概念體系，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞 情境設(shè)置 問題驅(qū)動 概念體系 科學(xué)思維品質(zhì)

中圖分類號G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 對問題驅(qū)動教學(xué)法的認(rèn)識

問題驅(qū)動教學(xué)法是以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容出發(fā)，在特定的情境下設(shè)計層層深入的有效問題，驅(qū)動學(xué)生探究并解決問題進而提高能力、獲取知識的教學(xué)方法。該方法的關(guān)鍵在于構(gòu)建合理的“問題鏈”，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境，在恰當(dāng)?shù)沫h(huán)節(jié)呈現(xiàn)問題，并以此激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，同時通過教師的引導(dǎo)與啟發(fā)，展示知識的形成和應(yīng)用過程，讓學(xué)生通過自己的思考解決問題，真正實現(xiàn)對概念知識的理解和構(gòu)建，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2 “基因工程”教學(xué)案例

下面以2017年版人教版《選修3.現(xiàn)代生物科技專題》“基因工程”的復(fù)習(xí)教學(xué)為例，展示基于“問題驅(qū)動”的教學(xué)方法在生物課中的應(yīng)用。

“基因工程”一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容難度較大，知識點繁多，重點是基因表達(dá)載體的構(gòu)建和在實際情境中的應(yīng)用，難點是PCR技術(shù)和目的基因的檢測與鑒定。該部分知識與選修1模塊中的PCR技術(shù)關(guān)系密切。因此，筆者將本節(jié)課的內(nèi)容與選修1的多聚酶擴增DNA片段的內(nèi)容進行了整合。

2.1 問題情境生活化

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出：有效的教學(xué)情境可以激起學(xué)生的好奇心和求知欲，點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生形成良好的求知心理，從而使學(xué)生主動參與對所學(xué)知識的探索發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識過程，體驗學(xué)習(xí)的樂趣。

為了滿足學(xué)生在實際生活中對生物學(xué)知識的需求，教師在進行教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)時，應(yīng)多列舉學(xué)生熟悉的實例，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力，提高學(xué)生的知識整合與運用能力。

在教學(xué)過程中，筆者創(chuàng)設(shè)了這樣一個真實的生活情境：播放當(dāng)時最新的新冠病毒研究的視頻，然后設(shè)問：在疫情期間，同學(xué)們最關(guān)心的一定是新冠病毒的作用機制以及人體如何抵抗新冠病毒。目前，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，新冠病毒通過S蛋白與人體表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）結(jié)合，從而侵入宿主細(xì)胞。這給制備S蛋白的疫苗帶來了可能性。假如你是生物科學(xué)家，思考一下，怎樣通過基因工程的方法，以大腸桿菌作為工程菌制備S蛋白的疫苗？你的研究思路是什么？

這樣的情境是從生活中來，到生活中去，與社會密切相關(guān)聯(lián)，和學(xué)生的生活經(jīng)驗密切聯(lián)系，使學(xué)生感興趣，并能在課堂上嘗試學(xué)以致用。正如趙占良老師所說：“情境創(chuàng)設(shè)要盡量真實，是在現(xiàn)實生活中真實存在的，并能作為問題解決型的學(xué)習(xí)任務(wù)的真實情境?！?/p>

2.2 問題設(shè)置系列化

教師要根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平和知識的內(nèi)在聯(lián)系，把難度大且抽象的問題設(shè)計成環(huán)環(huán)相扣的一系列問題，使每個問題符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”。在本節(jié)教學(xué)中，教師創(chuàng)設(shè)情境，精心整合教材，引導(dǎo)學(xué)生思考一系列有梯度的問題，不僅學(xué)習(xí)了基因工程的操作步驟，也將PCR技術(shù)、酶切電泳技術(shù)等內(nèi)容囊括進來，促進學(xué)生遷移與整合知識，形成基因工程的概念體系，同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維品質(zhì)。

筆者共設(shè)置了5個問題驅(qū)動任務(wù)，其中前2個驅(qū)動任務(wù)比較基礎(chǔ)，學(xué)生通過自己思考，自主學(xué)習(xí)就可以完成，后3個驅(qū)動任務(wù)較為深入，需要小組合作交流、協(xié)作討論方能完成。

（1）驅(qū)動問題1：假如，科學(xué)家已經(jīng)通過反轉(zhuǎn)錄方法，獲得了S蛋白的cDNA，如圖1所示，我們該選擇什么種類的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達(dá)載體呢？說明理由。

設(shè)計意圖：實際的情境，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生帶著問題進行學(xué)習(xí)。學(xué)生需要掌握選擇限制酶的基本原則才能做出正確的選擇，并學(xué)會分析選擇一種酶切和兩種不同酶切這兩種方法的優(yōu)缺點。

（2）驅(qū)動問題2：假如選擇Kpn I和Sma I獲得了重組質(zhì)粒，請思考該如何篩選出導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌？

設(shè)計意圖：學(xué)生需要利用抗性基因進行篩選重組質(zhì)粒的方法一原位平板影印法，正確推理出兩個平板上菌落生長的異同，訓(xùn)練理性思維，提升分析能力。

（3）驅(qū)動問題3：如果科學(xué)家已經(jīng)制備了目的基因S蛋白的cDNA的一段單鏈DNA探針，用什么方法可以鑒定大腸桿菌中已經(jīng)導(dǎo)入了目的基因？

設(shè)計意圖：學(xué)生需要理解DNA分子雜交技術(shù)的原理，并嘗試將該原理應(yīng)用于新的情境中，養(yǎng)成解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。

（4）驅(qū)動問題4：如果目的基因S蛋白的cDNA的首尾端分別存在A、B兩種引物，除了利用以上兩種方法進行篩選外，還能想到什么方法可以鑒定大腸桿菌中導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒還是普通質(zhì)粒呢？

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)散和知識遷移的能力，將己學(xué)過的PCR技術(shù)和DNA凝膠電泳技術(shù)知識進行遷移和運用。這樣有利于不同專題知識的整合和升華，形成一個完整的整體。

（5）驅(qū)動問題5：如果只利用PCR技術(shù)和AB兩種引物，DNA凝膠電泳后，還是無法確定大腸桿菌中目的基因插入的位置是正確的還是反向的，有什么方法可以鑒定篩選出的菌落中含有的是正確插入目的基因的重組質(zhì)粒？

設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生通過畫圖，利用不同的引物組合，引導(dǎo)學(xué)生分析目的基因正向連接和反向連接的PCR的產(chǎn)物會有哪些差別，深化學(xué)生對PCR技術(shù)的理解和應(yīng)用，從而培養(yǎng)其知識遷移能力，增加學(xué)生探究的成就感，提高其科技興國、人人有責(zé)的社會責(zé)任感。

2.3 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容

教師提出問題，促進學(xué)生自主構(gòu)建自己的知識體系：通過這節(jié)課，你學(xué)到了什么？可以用概念圖來表達(dá)嗎？學(xué)生隨著年齡的增長，他們的認(rèn)知水平和總結(jié)歸納的能力有了顯著提高。學(xué)生形成概念后，就可以將事實上升到理論的層面，從而將紛繁復(fù)雜的知識由點到線，由線到面構(gòu)建成一個結(jié)構(gòu)合理的整體。學(xué)生自己的構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)的過程，就是概念系統(tǒng)化的過程、概念內(nèi)在加工和整合的過程。概念系統(tǒng)化需建立在概念應(yīng)用的基礎(chǔ)上，學(xué)生建構(gòu)較為完整的概念結(jié)構(gòu)體系，從而實現(xiàn)從零散到集中、從局部到整體的升華;最終建構(gòu)以概念體系為核心的學(xué)科知識體系，讓學(xué)生能見到樹木，有能見到森林，達(dá)到真正掌握知識的目的。

在學(xué)習(xí)“基因工程”后，學(xué)生嘗試自己構(gòu)建基因工程的概念圖。這是外界知識進行同化和順應(yīng)的過程，學(xué)生在自己的構(gòu)建過程中，形成了自己的內(nèi)在的知識體系，便于以后在類似情境中，快速提取和應(yīng)用知識。

3 教學(xué)反思

筆者設(shè)置的5個驅(qū)動問題不僅可以促進學(xué)生學(xué)習(xí)基因工程的操作步驟，還可以在鑒定目的基因的時候，促進學(xué)生發(fā)散聯(lián)想，層層深入，實現(xiàn)選修3和選修1中交叉知識的遷移運用，將PCR的凝膠電泳技術(shù)和目的基因的鑒定結(jié)合起來，形成了完整的知識網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，有利于學(xué)生養(yǎng)成將課本得出的普遍規(guī)則和技術(shù)應(yīng)用到實際情境中的科學(xué)思維品質(zhì)。學(xué)生在課堂上參與了新冠病毒疫苗的研發(fā)過程，做出理性推理，提高了解決社會實際問題的擔(dān)當(dāng)和能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏杰.基于“問題驅(qū)動”教學(xué)模式下的“隨機事件的概率”教學(xué)設(shè)計[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2019，（21）：21-22.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018： 67.

[3]令小轉(zhuǎn).論高中生物學(xué)有效教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019，（4）：28.

[4]周國韜，楊雪梅，王淑娟.現(xiàn)代教育理論研讀[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2007：12-13.

[5]趙廣宇.中學(xué)生物學(xué)課程概念教學(xué)理論與實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2009：9-10.