山西省晉中市榆次第一中學(xué)校 鞏林芝

在黨的教育方針和教育思想的指導(dǎo)下，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確指出，高中生物學(xué)課程的基本理念強(qiáng)調(diào)，要以發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為課程設(shè)計(jì)的宗旨和實(shí)施的基本要求，要重視以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展。學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，而科學(xué)、持續(xù)的評(píng)價(jià)可以幫助檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。課堂教學(xué)是課程育人的主渠道和主陣地，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應(yīng)該貫穿于每一位教師的課堂教學(xué)中。本文以《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（第1課時(shí)）》為例，介紹聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的“教學(xué)評(píng)”一體化的教學(xué)新嘗試。

一、教材分析

《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》是人教版高中生物學(xué)必修2《遺傳與進(jìn)化》中第4章《基因的表達(dá)》的第1節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容先具體講解遺傳信息的流動(dòng)過程，“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”和“遺傳信息的翻譯”，再綜合前一章的內(nèi)容，歸納出遺傳信息流動(dòng)的“中心法則”，滲透生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念，這樣的編排順序符合邏輯，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容涉及眾多分子生物學(xué)的知識(shí)，教學(xué)難度相對(duì)較大。必修1關(guān)于核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的知識(shí)，以及必修2第3章的知識(shí)為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，教師可以在教學(xué)中充分利用這些資源幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.基于基因的分布和蛋白質(zhì)合成場所的問題作出假設(shè)，分析驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)運(yùn)用假說—演繹法進(jìn)行科學(xué)探究，認(rèn)同人類對(duì)生命活動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)是科學(xué)家孜孜以求的探索過程。（科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會(huì)責(zé)任）

2.通過比較DNA和RNA的結(jié)構(gòu)，歸納RNA適于作DNA信使的條件，進(jìn)一步加深結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。（生命觀念、科學(xué)思維）

3.通過分析、歸納教材中的圖文資料和觀看視頻，概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）

4.通過查閱并分享有關(guān)新冠病毒mRNA疫苗的信息，思考治療癌癥的新思路，了解生物學(xué)知識(shí)在實(shí)際中的運(yùn)用，嘗試?yán)蒙飳W(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）

三、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

如果說學(xué)習(xí)目標(biāo)是告訴學(xué)生教師將要帶他去到哪里，那評(píng)價(jià)就是要及時(shí)讓教師和學(xué)生清晰地知道他們到了哪里。學(xué)生學(xué)習(xí)的效果如何？學(xué)習(xí)目標(biāo)是否真正落實(shí)？學(xué)科核心素養(yǎng)是否真的得到了發(fā)展？這些都需要科學(xué)的評(píng)價(jià)。科學(xué)、持續(xù)性的評(píng)價(jià)有助于將課堂的關(guān)注點(diǎn)由教師的教轉(zhuǎn)向?qū)W生的學(xué)，可以使師生及時(shí)了解學(xué)習(xí)情況，對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行反思并及時(shí)調(diào)整?；谶@些理論，針對(duì)本課時(shí)的教學(xué)，筆者根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)了表1所示的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

表1 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及教師教學(xué)用書的建議，將本節(jié)內(nèi)容分為兩課時(shí)教學(xué)，第一課時(shí)講“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”，第二課時(shí)講“遺傳信息的翻譯”和“中心法則”。筆者所任教的學(xué)校是山西省首批重點(diǎn)中學(xué)之一，也是山西省普通中學(xué)中具有窗口性、示范性的一所中學(xué)，生源基礎(chǔ)可以說是當(dāng)?shù)刈詈玫?。根?jù)學(xué)情和教學(xué)內(nèi)容，在第一課時(shí)“遺傳信息的轉(zhuǎn)錄”的教學(xué)中，筆者選擇新冠病毒的腺病毒載體疫苗導(dǎo)入教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及其社會(huì)責(zé)任；然后利用必修1中DNA的分布和蛋白質(zhì)的合成場所引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，提出研究的問題，并利用問題串引導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，通過這樣的學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，并加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)功能觀的理解；最后讓學(xué)生根據(jù)學(xué)過的知識(shí)尋找治療癌癥的新思路并查閱新冠病毒mRNA疫苗的有關(guān)信息，讓學(xué)生嘗試?yán)脤W(xué)過的知識(shí)解決實(shí)際問題，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

五、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

新冠疫情持續(xù)一年多，一直沒有被完全控制，最近，印度疫情的再次爆發(fā)讓大家特別揪心。我們國家近期應(yīng)對(duì)疫情的主要措施是什么？學(xué)生說出“接種疫苗，實(shí)現(xiàn)全民免疫”。

教師提供腺病毒載體疫苗的相關(guān)資料，提出問題，轉(zhuǎn)入的是新冠病毒的基因，細(xì)胞中卻會(huì)產(chǎn)生新冠病毒的蛋白質(zhì)，這說明什么？引導(dǎo)學(xué)生得出，基因可以指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。

（二）復(fù)習(xí)舊知，引出新知

教師通過問題串制造認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生思考，基因中的堿基序列如何能轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列？真核細(xì)胞中，細(xì)胞核中的DNA如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成？從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

（三）mRNA的發(fā)現(xiàn)

1.設(shè)置問題串，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)

問題1：DNA在指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程中，應(yīng)該如何克服空間上的距離，實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)場？請?zhí)岢瞿愕耐茰y。哪種推測可能性更大？說說你的理由。

問題2：那你認(rèn)為，哪種物質(zhì)最有可能作為中介呢？為什么？學(xué)生通過完成DNA和RNA的比較，小組交流，分析、歸納RNA適于作DNA信使的理由。接著，教師指出，RNA從結(jié)構(gòu)和功能上適合做信使，這目前只是我們的推測，要想真正證明RNA是細(xì)胞核中的DNA控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)合成的信使，我們還需要做什么？以此引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，生物學(xué)結(jié)論的獲得離不開實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

問題3：如果你準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你覺得通過實(shí)驗(yàn)要提供哪些角度的證據(jù)？

2.分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

學(xué)生提出證據(jù)的角度之后，教師提供3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行變量的分析和結(jié)論的獲取，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

實(shí)驗(yàn)1：1955年，比利時(shí)細(xì)胞生物學(xué)家利用洋蔥根尖細(xì)胞和變形蟲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)如果用分解RNA的酶把細(xì)胞內(nèi)的RNA分解掉，蛋白質(zhì)的合成就會(huì)停止；如果把從酵母菌中提取出的RNA再加進(jìn)去，細(xì)胞重新合成蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明什么？

實(shí)驗(yàn)2：1955年，變形蟲核移植實(shí)驗(yàn)（見圖1）。該實(shí)驗(yàn)可以說明什么？

圖1 變形蟲核移植實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3：1953年，赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明，噬菌體侵染細(xì)菌后，會(huì)在自己DNA的指導(dǎo)下完成自身蛋白質(zhì)的合成。在此基礎(chǔ)上，1961年，幾位科學(xué)家利用噬菌體和細(xì)菌進(jìn)行了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時(shí)間后，裂解細(xì)菌，離心并分離出RNA與核糖體，分離出的RNA含有14C標(biāo)記。他們把分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA可與噬菌體的DNA形成DNA-RNA雙鏈雜交分子，不能與細(xì)菌的DNA結(jié)合。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明什么？實(shí)驗(yàn)為什么選擇14C的尿嘧啶作為標(biāo)記物？

實(shí)驗(yàn)1比較簡單，學(xué)生集體回答；實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3對(duì)學(xué)生獲取信息能力、語言表達(dá)能力、科學(xué)探究能力的要求比較高，需要學(xué)生進(jìn)行小組交流，不僅得出結(jié)論，還要說明得出結(jié)論的分析過程，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。在學(xué)生展示的基礎(chǔ)上，教師指出，后來有科學(xué)家將DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程中的這種RNA稱為信使RNA，即mRNA。通過以上問題串引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，可以培養(yǎng)學(xué)生假說—演繹的科學(xué)思維，并體驗(yàn)這一思維在科學(xué)研究中的應(yīng)用。

（四）概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程

基于以上的學(xué)習(xí)，通過問題4“DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的”引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)錄過程，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)分三個(gè)環(huán)節(jié)：首先，教師播放基因轉(zhuǎn)錄的視頻，學(xué)生觀看視頻之后，分享從視頻中獲取到的信息，通過師生、生生之間的交互反饋，逐漸歸納出轉(zhuǎn)錄的條件、場所、產(chǎn)物、遵循的原則、特點(diǎn)、mRNA的延伸方向、RNA聚合酶的移動(dòng)方向等。其次，學(xué)生通過閱讀課本、同桌互相講解的方式，再一次學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)錄過程。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步深入分析，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是否一定是mRNA，從而概括轉(zhuǎn)錄的概念。最后，通過如下兩個(gè)練習(xí)題檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

練習(xí)1：轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對(duì)保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？

練習(xí)2：現(xiàn)有一條堿基序列為5′-ACGGATCTA-3′的DNA單鏈，請完成下列任務(wù)。

①寫出與它互補(bǔ)的另一條單鏈的堿基序列。

②寫出以它作為模板轉(zhuǎn)錄出的mRNA的堿基序列。

③RNA的堿基序列與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？

④若以DNA的另一條單鏈為模板，請按5′-3′的順序?qū)懗鲛D(zhuǎn)錄出的mRNA的堿基序列。

⑤以同一個(gè)DNA片段的兩條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的RNA堿基序列一樣嗎？由此可知，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的基因，模板鏈?zhǔn)窃摶虻娜我庖粭l鏈嗎？

⑥為什么兩條鏈不能同時(shí)做模板轉(zhuǎn)錄？會(huì)對(duì)基因造成什么影響？

（五）布置作業(yè)

緊接著以上的檢測題，布置以下兩個(gè)作業(yè)，讓學(xué)生嘗試應(yīng)用學(xué)到的知識(shí)去解決真實(shí)問題，了解社會(huì)熱點(diǎn)議題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。

作業(yè)1：癌癥是由于體內(nèi)某些基因表達(dá)異常旺盛所致，通過今天的學(xué)習(xí)，你有什么治療癌癥的新思路？

作業(yè)2：查閱資料，了解新冠疫苗mRNA疫苗的制備及作用機(jī)理。

六、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)，從教師的角度來說，就是開始關(guān)注如何利用課本資源、尋找新情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；設(shè)計(jì)什么樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)、如何設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)流程，能在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生更加積極、主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過程，更加有助于發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。從學(xué)生的角度來說，本節(jié)課課堂學(xué)習(xí)的以下幾點(diǎn)表現(xiàn)能具體反映這次嘗試的效果：第一，在教師的引導(dǎo)下，整堂課學(xué)生都處在積極的思維過程中，課堂氣氛活躍；第二，推理RNA適于作信使的條件、分析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生不限于答案的表述，更傾向于描述自己的分析過程，努力做到有理有據(jù)；第三，觀看轉(zhuǎn)錄過程的視頻后分享獲得的信息時(shí)，學(xué)生觀看認(rèn)真，在生生互動(dòng)反饋的過程中，信息整理完整，甚至關(guān)注到了啟動(dòng)子、終止子，這兩個(gè)概念在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)原本是不打算給學(xué)生提到的，基于學(xué)生的表現(xiàn)，教師在課堂上及時(shí)調(diào)整策略，對(duì)學(xué)生額外提出的信息給予鼓勵(lì)，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和動(dòng)力；第四，在完成檢測題時(shí)，設(shè)計(jì)預(yù)估學(xué)生不會(huì)關(guān)注到RNA與DNA模板鏈反向，但實(shí)際出來的結(jié)果卻出乎意料，大家普遍關(guān)注到了這一細(xì)節(jié)。筆者認(rèn)為，這應(yīng)該是學(xué)生真實(shí)、主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的結(jié)果。

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中逐漸發(fā)展起來的，當(dāng)教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)注如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，也就是在關(guān)注如何讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合課堂評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)給予及時(shí)的反饋，這樣的課堂自然也就會(huì)引發(fā)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，自主獲取的知識(shí)一定比被動(dòng)接受的知識(shí)理解得更深刻、應(yīng)用得更自如。