郭雙

[摘 要]在《基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段》教學(xué)中，以核心素養(yǎng)為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，從課內(nèi)基礎(chǔ)知識到課外拓展資料，結(jié)合多元化教學(xué)活動，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)，讓核心素養(yǎng)的教育理念滲透到高中生物基礎(chǔ)課堂。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);高中生物;教學(xué)設(shè)計(jì);基因

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）08-0088-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會責(zé)任界定為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的四大要素[1]。這是在素質(zhì)教育實(shí)施成果的基礎(chǔ)上，對教育改革的進(jìn)一步探索和創(chuàng)新，為學(xué)生的終身發(fā)展凝練出了目標(biāo)和要求，也為教師的教育教學(xué)提供了明確的指向和引導(dǎo)。筆者以核心素養(yǎng)為基本思想，對人教版生物必修2《基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段》一節(jié)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并將理論與實(shí)踐結(jié)合起來，讓核心素養(yǎng)的教育理念滲透到高中生物基礎(chǔ)課堂。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，建立生命觀念

以自制趣味預(yù)告片導(dǎo)入新課，給學(xué)生設(shè)置懸念：為什么有的人天生有“運(yùn)動細(xì)胞”？為什么酒量好的人“消化”酒精的能力更強(qiáng)？為什么有的人吃香菜時(shí)會嘗到肥皂的味道？研究顯示，這些現(xiàn)象都與“基因”有關(guān)，那么“基因”究竟是什么？

一系列與日常生活聯(lián)系緊密的問題，激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，引起了學(xué)生對生命的思索，在疑問中初步建立生命觀念，同時(shí)也能讓課堂氣氛更活躍，拉近師生間的距離。

二、回顧科學(xué)史，梳理已有線索

為了解決上述問題，教師以科學(xué)史為邏輯順序，以學(xué)案復(fù)習(xí)填空的方式幫助學(xué)生梳理已學(xué)知識，整理相關(guān)線索。孟德爾提出生物的性狀是由遺傳因子控制的→約翰遜將遺傳因子命名為“基因”→薩頓通過類比推理法推測“基因在染色體上”→摩爾根通過果蠅實(shí)驗(yàn)證明了“基因位于染色體上”→化學(xué)分析得知“染色體是由蛋白質(zhì)和DNA組成的”→赫爾希等多位科學(xué)家探索發(fā)現(xiàn)DNA才是遺傳物質(zhì)[2]。經(jīng)過整理，學(xué)生會產(chǎn)生新的疑問：難道基因就是DNA嗎？在回顧和梳理知識的過程中，學(xué)生通過積極的思考和總結(jié)，逐步建立起牢固的知識體系，為本節(jié)課后面的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

三、分析探究資料，培養(yǎng)科學(xué)思維

基因就是DNA嗎？學(xué)生可利用教材上的四則資料獲取有效信息，分析得出答案。教師課件列出引導(dǎo)性問題，學(xué)生獨(dú)立閱讀資料，通過對資料的對比，會注意到資料1和資料3都體現(xiàn)了堿基、基因與DNA之間的數(shù)量關(guān)系，教師提示學(xué)生將文字和數(shù)據(jù)表格化，使邏輯關(guān)系更加一目了然，學(xué)生隨之能夠得出“基因是DNA的片段”的結(jié)論。接下來，教師用粉筆在黑板上畫出一條寬線代表DNA分子，讓一個(gè)學(xué)生在上面標(biāo)出基因和DNA的位置關(guān)系，其他同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)評或修正。通過簡單的畫圖活動，讓學(xué)生直觀感受到“基因是DNA特定的某些片段”，在DNA上呈線性排列，接著向?qū)W生提出下一個(gè)問題：何種片段才能被稱作基因呢？分析資料2和資料4，學(xué)生能總結(jié)出基因的功能：基因能控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的代謝及相關(guān)生命活動。

至此，教學(xué)層層遞進(jìn)，環(huán)環(huán)相扣，逐漸將探究氛圍推向高潮。學(xué)生對基因的概念由朦朧變清晰，此時(shí)得出基因的定義對于學(xué)生來說已是水到渠成，讓學(xué)生先獨(dú)立思考片刻組織語言，然后小組交流討論，集思廣益，完善答案。課堂中，學(xué)生的答案和教材上的定義會存在一定差異，教師應(yīng)鼓勵答案多樣化，并順勢引導(dǎo)學(xué)生思考產(chǎn)生差異的原因以及分析不同答案的可取之處。學(xué)生在此過程中既訓(xùn)練了資料歸類整理及數(shù)據(jù)處理分析的能力，又感受到了生物學(xué)科的靈活性和包容性，還因找出了問題答案而提升了成就感。

四、開展多元化活動，突破重難點(diǎn)

1.充分利用感官，理解遺傳信息多樣性

理解了基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段后，教師展示一個(gè)基因片段的圖片和手工模型讓學(xué)生進(jìn)行觀察，并提問學(xué)生：遺傳信息是否具有多樣性？能否通過建立數(shù)學(xué)模型來詮釋其多樣性？

教師依據(jù)學(xué)習(xí)由易到難的規(guī)律進(jìn)行引導(dǎo)，學(xué)生則結(jié)合已有的相關(guān)數(shù)學(xué)知識儲備，很快建立起遺傳信息多樣性的數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)遺傳信息多樣性隨核苷酸數(shù)目的增多呈指數(shù)上升。但是數(shù)學(xué)模型的缺點(diǎn)是不夠直觀，過于抽象。因此，教師利用課件向?qū)W生展示從基因庫網(wǎng)站下載的綠色熒光蛋白基因的序列，密密麻麻的序列讓學(xué)生在視覺上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊感，而仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)一串串的序列也僅由4種字母構(gòu)成。再課件列舉相關(guān)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)一步感受遺傳信息的龐大：人類基因組大約含有31億個(gè)堿基對，若將基因組文檔以文本形式打印出來，每行100個(gè)字符，每頁50行排版，共要打印出約60萬頁紙，堆起來大概20層樓高;若將已經(jīng)測序出的所有生物的基因組讀一遍，長約需要3000萬年。通過一系列數(shù)字的“轟炸”，學(xué)生驚嘆連連，遺傳信息多樣性的“多”也由抽象變?yōu)榫唧w、形象。

2.結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，理解遺傳信息特異性

利用綠色熒光蛋白序列繼續(xù)開展課堂教學(xué)活動，幫助學(xué)生理解遺傳信息的特異性[3]?；顒觾?nèi)容：某實(shí)驗(yàn)室獲得了一個(gè)基因片段，序列為ACAAAGGTTTG，能否確定它屬不屬于綠色熒光蛋白基因的片段呢？教師提示學(xué)生如果用肉眼去進(jìn)行比對，顯然存在一定難度，能否利用現(xiàn)代信息技術(shù)來完成這一工作？一位熟悉Office軟件操作的學(xué)生提出了可行的辦法，教師鼓勵他到講臺上操作演示。他直接通過Office軟件的“搜索”功能，輸入ACAAAGGTTTG查找，得出的結(jié)果是“無匹配項(xiàng)”，則說明這個(gè)片段不屬于綠色熒光蛋白基因。上述活動體現(xiàn)了遺傳信息雖然具有多樣性，但當(dāng)我們查找某個(gè)特定的基因或某個(gè)片段時(shí)其序列是唯一的，是“特異”的。課堂中實(shí)際操作軟件演示的方式，不僅讓學(xué)生理解了抽象的概念，還讓學(xué)生體會到現(xiàn)代信息技術(shù)的便利。

當(dāng)學(xué)生遨游在廣闊的生物信息數(shù)據(jù)海洋時(shí)，不禁產(chǎn)生懷疑：如此龐大的數(shù)據(jù)量，人類有足夠的能力去分析它，并揭開其中的奧秘嗎？作為知識的補(bǔ)充與拓展，教師給學(xué)生介紹一門新興交叉學(xué)科——生物信息學(xué)，它是利用信息科學(xué)的理論技術(shù)和方法分析生物學(xué)數(shù)據(jù)，研究生命的奧秘，它極大地提高了科研的效率[4]。在觀看圖片展示之后，學(xué)生意識到目前生物信息已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，且現(xiàn)在中國一些科研公司的發(fā)展，如華大基因，已然走在了世界的前列[5]。

這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，有利于拓寬學(xué)生的視野，讓學(xué)生感知前沿信息及技術(shù)，同時(shí)可激發(fā)學(xué)生的職業(yè)興趣，在部分學(xué)生心中埋下職業(yè)規(guī)劃的種子，通過對民族企業(yè)的介紹，也增強(qiáng)了學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷。

五、聯(lián)系社會熱點(diǎn)，強(qiáng)化社會責(zé)任

課堂討論：縱觀科學(xué)探究之路，我們對于基因從未知到已知，現(xiàn)在甚至可以利用它來造福人類，如進(jìn)行疾病診斷、新藥開發(fā)、瀕危動物的保護(hù)等。但科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，在造福人類的同時(shí)，一些涉及倫理道德的問題也隨之產(chǎn)生，比如震驚科學(xué)界的基因編輯嬰兒事件，露露和娜娜這對雙胞胎嬰兒的DNA就是經(jīng)過基因編輯后，對艾滋病有先天的抵抗力。關(guān)于這一事件，請同學(xué)們展開討論，你是否同意這種做法，說出你的理由。

在教師的鼓勵下，學(xué)生對上述事件展開熱烈討論，有支持，也有反對，批判性思維在其中得以體現(xiàn)。在傾聽幾位小組代表精彩的發(fā)言后，學(xué)生開始理解到科學(xué)技術(shù)在給人類生活帶來福利的同時(shí)，也可能帶來一些負(fù)面影響和隱患。通過科學(xué)技術(shù)定制嬰兒理論上來說是可以實(shí)現(xiàn)的，但除了“能不能”，還應(yīng)慎重考慮“該不該”，因?yàn)槲覀兪紫仁侨祟悾浯尾攀强茖W(xué)研究者。課堂最終以康德的名言結(jié)束：“有兩件事情，我愈是思考愈覺神奇，心中也愈充滿敬畏，那就是，我頭頂上的星空與我內(nèi)心的道德準(zhǔn)則。”

本節(jié)課以核心素養(yǎng)為指導(dǎo)思想，進(jìn)行巧妙的教學(xué)設(shè)計(jì)，在深度挖掘教材知識的基礎(chǔ)上，還發(fā)掘了知識背后更廣闊的天地，使學(xué)生在生動有趣而深刻的課堂教學(xué)活動中掌握了重點(diǎn)，突破了難點(diǎn)，強(qiáng)化了生命觀念，鍛煉了思維能力，見證了科技進(jìn)步，感受了社會責(zé)任。對于教師而言，收獲了頗有思想且富于創(chuàng)新的觀點(diǎn)，與學(xué)生在融洽的課堂氛圍中共同進(jìn)步。在培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的同時(shí)，教師自身的專業(yè)素養(yǎng)也能得到修煉和提升，師生攜手并進(jìn)，共譜高中生物教育事業(yè)美好未來。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 王楊楊. 2017年普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀 [J]. 現(xiàn)代交際， 2017 （5）： 171.

[2]? 段娜. 基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)設(shè)計(jì)教學(xué)：以“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成”為例 [J]. 教育實(shí)踐與研究（B）， 2019（10）： 62-64.

[3]? 王明華， 顧范博， 姜智， 等. 全程可視綠色熒光蛋白的表達(dá)純化鑒定在生物化學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討 [J]. 生命的化學(xué)， 2018（6）： 875-880.

[4]? 楊靜. 生物信息學(xué)在分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐 [J]. 高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版）， 2018（6）： 13-16.

[5]? 用基因揭開生命奧妙：華大基因的大數(shù)據(jù)實(shí)踐 [J]. 中國信息界（e醫(yī)療）， 2013（5）： 50-51.

（責(zé)任編輯 黃春香）