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        基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)探索

        2021-01-04 18:28:29潘章麗林國(guó)棟
        中學(xué)生物學(xué) 2021年10期

        潘章麗 林國(guó)棟

        摘要以重要概念“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”為例,基于SNP教學(xué)模式設(shè)計(jì)“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題、模型建構(gòu)、科學(xué)論證、專家咨詢、反思性寫作及評(píng)價(jià)”單元教學(xué)程序,有助于提升學(xué)生科學(xué)建模與科學(xué)論證能力,發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

        關(guān)鍵詞 模型建構(gòu) 科學(xué)論證 單元教學(xué)設(shè)計(jì) SNP教學(xué)模式 生物學(xué)教學(xué)

        中圖分類號(hào)G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

        以學(xué)科核心素養(yǎng)為引領(lǐng)的高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出生物學(xué)教學(xué)“內(nèi)容聚焦大概念”課程理念,這使得具有全局性、結(jié)構(gòu)化的單元教學(xué)設(shè)計(jì)變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。模型建構(gòu)與科學(xué)論證是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素。然而,現(xiàn)階段我國(guó)高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)缺乏切實(shí)可行的、整合提升科學(xué)建模與科學(xué)論證能力的指導(dǎo)及評(píng)價(jià)方案。SNP(Science Negotiation Pedagogy)教學(xué)模式是美國(guó)最新提出的一種整合模型建構(gòu)與科學(xué)論證過程的教學(xué)模式,它以大概念為中心提出問題,采用書面論證、口頭論證等方式,圍繞模型建構(gòu)開展論證過程,并合理評(píng)估其水平層次。因此,融入SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展提供了可能。

        1基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)的提出

        國(guó)外學(xué)者Chen等人在生物學(xué)課堂中,將建?;顒?dòng)納入論證背景開發(fā)了SNP教學(xué)模式。SNP教學(xué)模式與當(dāng)前指向生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)、以大概念統(tǒng)領(lǐng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)理念一致。單元教學(xué)設(shè)計(jì)有利于教師全局把握教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生形成結(jié)構(gòu)化的學(xué)科知識(shí)。結(jié)合單元設(shè)計(jì)的“目標(biāo)、方法、評(píng)價(jià)”三重心,SNP教學(xué)模式下的生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)研究中,將重要概念置于中心,細(xì)分為若干次位概念,基于次位概念開展課時(shí)教學(xué),設(shè)計(jì)“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題-模型建構(gòu)-科學(xué)論證-專家咨詢-反思性寫作及評(píng)價(jià)”單元教學(xué)程序,其框架如圖1所示。

        2基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)

        下面以“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”單元教學(xué)為例,作具體闡述。

        2.1分析單元內(nèi)容

        本單元以“遺傳信息”為線索,通過對(duì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、DNA的結(jié)構(gòu)、中心法則的發(fā)展及表觀遺傳現(xiàn)象的學(xué)習(xí),促進(jìn)學(xué)生從分子水平認(rèn)識(shí)生命的延續(xù)性。單元內(nèi)容“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”屬于大概念“遺傳信息控制生物性狀,并代代相傳”中的一個(gè)重要概念,是前面所學(xué)的“核酸是儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息的生物大分子”重要概念的具體化呈現(xiàn)。本單元的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生從分子水平上內(nèi)化遺傳的基本規(guī)律,為后續(xù)如基因突變、基因重組、染色體變異等概念的教學(xué)奠定基礎(chǔ),與其相關(guān)各級(jí)概念間的關(guān)系如圖2所示。

        教師將次位概念細(xì)分為一般概念,可以實(shí)現(xiàn)在有限的課堂教學(xué)時(shí)間里集中構(gòu)建重要概念。例如,“遺傳信息的傳遞”這一次位概念的學(xué)習(xí),其包含“DNA分子通過半保留方式進(jìn)行復(fù)制”“DNA分子的復(fù)制過程”等一般概念,將一般概念轉(zhuǎn)化為進(jìn)階問題或?qū)W習(xí)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生在一系列活動(dòng)中解決問題或完成任務(wù),實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。

        2.2設(shè)計(jì)單元教學(xué)程序

        單元教學(xué)程序有助于學(xué)生把握單元學(xué)習(xí)的邏輯關(guān)系、明確課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)等核心要素?;赟NP教學(xué)模式的單元教學(xué)包含“創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題、模型建構(gòu)、科學(xué)論證、專家咨詢、反思性寫作及評(píng)價(jià)”5個(gè)環(huán)節(jié)?!坝H代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”的單元教學(xué)程序如圖3所示。

        下面以“DNA分子的結(jié)構(gòu)”為例,闡述基于SNP模式的生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)的概念教學(xué)環(huán)節(jié)。

        2.2.1創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題

        基于SNP教學(xué)模式的生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生基于重要概念確定具體的、單一的驅(qū)動(dòng)性問題作為探究起點(diǎn),在明確主題的同時(shí)引領(lǐng)了整節(jié)課的學(xué)習(xí)。

        導(dǎo)入趣味性的“豬轉(zhuǎn)入熒光水母的遺傳物質(zhì)發(fā)出熒光”單元學(xué)習(xí)情境,闡明熒光水母的DNA植入豬的細(xì)胞中,能與豬的DNA互相整合,這與DNA的結(jié)構(gòu)緊密關(guān)聯(lián)。師生共同確定本節(jié)課的驅(qū)動(dòng)性問題為:DNA分子的結(jié)構(gòu)是怎樣的?

        2.2.2模型建構(gòu)

        高質(zhì)量的問題確定之后,小組的任務(wù)是建構(gòu)一個(gè)可以探究驅(qū)動(dòng)性問題的模型。教師將學(xué)生分為不同的小組,提供建模所需材料,引導(dǎo)小組協(xié)商交流如何建構(gòu)最佳模型。

        教師提供橡皮泥、泡沫塑料、牙簽、鐵絲、紙片等材料。小組根據(jù)收集的資料建構(gòu)“DNA分子結(jié)構(gòu)模型”,思考:牙簽代表系統(tǒng)中的哪部分?模型是如何工作的?教師應(yīng)以表?yè)P(yáng)為主,提出針對(duì)性的問題:我注意到你的模型中不同位置牙簽數(shù)量不一致?怎樣演示才能更直觀地體現(xiàn)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?教師利用這些問題指引學(xué)生完善模型,為論證做充分準(zhǔn)備。

        2.2.3科學(xué)論證

        以建構(gòu)的模型為中介,小組創(chuàng)建由觀點(diǎn)、證據(jù)及推理組成的書面論證,明確表述模型、觀點(diǎn)及證據(jù)間的關(guān)系后,向全班展示建構(gòu)的模型與論點(diǎn),在此過程中通過分享、質(zhì)疑與批判、說(shuō)服、合作獲得更多相關(guān)反饋,逐漸完善模型與論點(diǎn)。

        教師提供書面論證指南,學(xué)生借助收集的資料及論證指南構(gòu)建初階論點(diǎn)(表1)。論證過程圍繞“DNA分子結(jié)構(gòu)模型”闡述以下內(nèi)容:DNA的基本單位是什么?它的單體如何構(gòu)成多核苷酸鏈?DNA的三維立體結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的?教師可通過提問了解學(xué)生的進(jìn)度:模型如何闡明DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)?對(duì)于建構(gòu)的模型,存在解釋上的困難嗎?本階段教師的工作是確保小組的模型、觀點(diǎn)、證據(jù)是一致的。

        書面論證結(jié)束后,小組代表向全班演示建構(gòu)的模型,口頭闡述DNA分子的結(jié)構(gòu),其他組員闡明建模依據(jù),并對(duì)同學(xué)的提問進(jìn)行解釋。教師應(yīng)組織學(xué)生對(duì)不理解的內(nèi)容批判質(zhì)疑,強(qiáng)調(diào)關(guān)注DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。論證過程可能會(huì)出現(xiàn)很多問題,如學(xué)生不清楚DNA的基本單位如何連接成多核苷酸鏈,多核苷酸鏈又如何形成雙螺旋結(jié)構(gòu)??jī)蓷l鏈的方向有什么特點(diǎn)?DNA的堿基所在位置及其配對(duì)規(guī)律?多數(shù)小組建構(gòu)的模型表征堿基是隨意配對(duì)的、且兩條鏈的方向不明確?;诖耍處熞⒁庖龑?dǎo)學(xué)生思考連接核苷酸之間的鍵、雙螺旋內(nèi)部與外部的物質(zhì),用小紙片在特定的位置標(biāo)記兩條鏈的方向,同時(shí)修改堿基與堿基的隨意配對(duì),建構(gòu)科學(xué)模型。

        師生、生生開展質(zhì)疑與批判,完善模型并形成科學(xué)論證。經(jīng)過幾輪的修改后,學(xué)生通??梢越忉屇P偷拿恳徊糠?,教師可借助測(cè)評(píng)表(表2)對(duì)其論證水平進(jìn)行評(píng)價(jià),以掌握課堂實(shí)施效果。

        2.2.4專家咨詢

        為明確小組修正的模型、論證與權(quán)威的差距,提供學(xué)生與“專家”的模型及論證比較的機(jī)會(huì)?!皩<摇庇苫ヂ?lián)網(wǎng)資源、教科書等信息資源構(gòu)成,其中蘊(yùn)含豐富的科學(xué)理論、科學(xué)方法與科學(xué)精神,對(duì)促進(jìn)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用。

        教師展示DNA的平面結(jié)構(gòu)圖,結(jié)合沃森、克里克搭建的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)立體模型,使學(xué)生獲得更直觀的體驗(yàn)。歷經(jīng)多輪模型與論證的修改完善后,學(xué)生能極具批判性地分析“專家”資源,比較小組與專家建構(gòu)的模型并作進(jìn)一步修正,促進(jìn)了反思性寫作的完成。

        2.2.5反思性寫作,實(shí)施教學(xué)評(píng)價(jià)

        反思性寫作提供回顧建模與論證過程的機(jī)會(huì),學(xué)生通過模型、論證及科學(xué)家們對(duì)概念的理解,闡明個(gè)人對(duì)概念的理解。這個(gè)過程是科學(xué)知識(shí)升華的過程。

        教師引導(dǎo)學(xué)生深入思考模型、論點(diǎn)的產(chǎn)生與變化過程,畫出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模式圖。并強(qiáng)調(diào)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn):DNA的單體由核苷酸構(gòu)成,核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接形成長(zhǎng)鏈,兩條鏈反向平行;DNA呈雙螺旋結(jié)構(gòu),堿基在螺旋內(nèi)部,外部是脫氧核苷酸與磷酸構(gòu)成的骨架,其中A與T配對(duì)且相等,G與C配對(duì)且相等。教師利用反思性寫作評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表3),評(píng)估學(xué)生的概念理解程度,以決定是否需要進(jìn)一步幫助學(xué)生完善對(duì)概念的理解。

        3基于SNP教學(xué)模式的高中生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)的反思

        單元教學(xué)設(shè)計(jì)是課時(shí)開發(fā)的背景條件,對(duì)課時(shí)計(jì)劃的進(jìn)行具有舉足輕重的意義。然而,當(dāng)今大多數(shù)教師缺乏單元教學(xué)設(shè)計(jì)的概念,將其看為僅僅是知識(shí)單元或教材單元教學(xué)的設(shè)計(jì),單元教學(xué)設(shè)計(jì)丟失了以學(xué)生為主體、促進(jìn)知識(shí)系統(tǒng)建構(gòu)的價(jià)值。SNP教學(xué)模式為生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的思路:在重要概念的引領(lǐng)下,小組建構(gòu)模型,開展書面論證與口頭論證,反思性寫作回顧總結(jié)整個(gè)過程,有助于真正內(nèi)化概念本質(zhì)、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建構(gòu)的同時(shí),提升科學(xué)建模與科學(xué)論證能力。

        受教學(xué)時(shí)間、學(xué)情等條件的限制,融入SNP模式的生物單元教學(xué)設(shè)計(jì)的概念教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師應(yīng)明確學(xué)生資料收集的方向,不斷指導(dǎo)確保模型與論證的一致性,并給予構(gòu)建過程客觀評(píng)價(jià),促進(jìn)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

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