摘要：基于《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實要求，以及生物試題情境化的命題趨勢，本文以問題驅(qū)動式教學(xué)模式創(chuàng)設(shè)情景，突破“基因的表達”在高三復(fù)習(xí)中的重難點。該教學(xué)模式能夠有效指導(dǎo)學(xué)生遷移運用基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程及原理，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞：基因表達；情境教學(xué)；問題驅(qū)動

文章編號：1003-7586（2024）04-0093-02 中圖分類號：G633.91 文獻標(biāo)識碼：B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確要求學(xué)生在高中生物學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展科學(xué)思維，能基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用模型與建模等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進化》第4章第1節(jié)的內(nèi)容，包含轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。本節(jié)核心內(nèi)容是：闡述遺傳物質(zhì)在細胞內(nèi)是如何起作用的，能引導(dǎo)學(xué)生對生命現(xiàn)象的認知由細胞水平深入到分子水平，凸顯了生命的物質(zhì)觀、信息觀與結(jié)構(gòu)功能觀。

生物試題情境化是生物學(xué)高考試題命題的重要趨勢之一。在高三復(fù)習(xí)課中，教師應(yīng)強化學(xué)生解決真實情境問題的能力。而“基因表達”這一概念抽象、復(fù)雜，涉及的專業(yè)名詞繁多，對學(xué)生科學(xué)思維能力要求較高。因此，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實的問題情境引導(dǎo)學(xué)生開展探究及建模活動，促進學(xué)生像科學(xué)家一樣，應(yīng)用模型與建模進行思考、表達與交流。

1 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過觀察教材中的圖文資料，概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程，形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念（生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究）。

（2）通過解決腺病毒載體疫苗如何發(fā)揮作用的真實情景問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法認識事物、解決問題的能力（科學(xué)思維、科學(xué)探究）。

（3）關(guān)注新型冠狀病毒（以下簡稱“新冠病毒”）及其預(yù)防措施等生物科學(xué)知識在生活中的應(yīng)用（社會責(zé)任）。

2 教學(xué)設(shè)計思路

本節(jié)課以“腺病毒載體疫苗”為線索展開教學(xué)，學(xué)生通過逐個解決新情境中的現(xiàn)實問題來運用和鞏固知識。本節(jié)課的任務(wù)主線學(xué)習(xí)為“構(gòu)建人體樹突狀細胞表達新型冠狀病毒刺突蛋白基因的過程模型”。圍繞兩個探究活動展開模型構(gòu)建，同時由四個核心問題構(gòu)成課堂框架：腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息是怎樣傳遞給mRNA？rnRNA上的堿基序列如何轉(zhuǎn)變成刺突蛋白中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序？什么物質(zhì)實現(xiàn)了細胞中堿基序列向氨基酸序列的轉(zhuǎn)換？tRNA如何將mRNA中的堿基序列轉(zhuǎn)化成氨基酸序列？

在四個核心問題下，教師通過問題串與高考題幫助學(xué)生落實基礎(chǔ)，突破難點。設(shè)置問題串能夠幫助學(xué)生逐個突破考點，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息，解決真實問題的能力，而高考真題又能帶領(lǐng)學(xué)生走近高考，感受高考的命題趨勢，調(diào)整復(fù)習(xí)方向。最后，以腺病毒載體疫苗在人體細胞中表達抗原過程中遺傳信息的傳遞方向作為課堂小結(jié)引出中心法則，以新冠病毒在人體細胞內(nèi)的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為額外材料補充中心法則。以HIV病毒的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為課后探究材料，引導(dǎo)學(xué)生遷移、應(yīng)用中心法則。

高三年級復(fù)習(xí)課重在夯實基礎(chǔ)，對基礎(chǔ)知識進行全面系統(tǒng)的復(fù)習(xí)。教師需要引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建良好的知識結(jié)構(gòu)，并能夠在構(gòu)建知識體系時滲透學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。這樣基于情境的思維訓(xùn)練及模型構(gòu)建，與新授課一樣，使培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析能力和科學(xué)思維能力得到了極大的鍛煉。

3 教學(xué)實施過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出復(fù)習(xí)線索

教師通過播放貼近學(xué)生生活的社會熱點問題“腺病毒載體”疫苗創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生利用已有知識解決問題的能力。從而引出復(fù)習(xí)線索編碼新冠病毒刺突蛋白的基因是如何指導(dǎo)人體細胞產(chǎn)生刺突蛋白的？

3.2 以腺病毒疫苗為載體，展開教學(xué)

3.2.1 腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息傳遞方式

以構(gòu)建轉(zhuǎn)錄過程模型為核心展開復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移和運用能力。再以三個問題作為核心展開復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，即“堿基序列中A的含義”“轉(zhuǎn)錄過程需要的條件”“要啟動該過程基因表達載體上還需要什么結(jié)構(gòu)”，明確轉(zhuǎn)錄過程的場所、條件等基礎(chǔ)知識，再橫向聯(lián)系基因工程的內(nèi)容，強調(diào)轉(zhuǎn)錄過程發(fā)生的條件。

3.2.2 mRNA如何指導(dǎo)人體細胞合成刺突蛋白——密碼子

圍繞“密碼子”“反密碼子”展開，學(xué)生對照密碼子表，找到該mRNA對應(yīng)的氨基酸種類及排列順序。教師進而提出一系列子問題：為什么人體細胞能夠讀取新型冠狀病毒刺突蛋白基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA？學(xué)生明確生物界共用一套密碼子，體現(xiàn)生物的統(tǒng)一性。若變異后奧密克戎病毒的該序列發(fā)生了突變，該多肽鏈的氨基酸是否會發(fā)生變化？學(xué)生明確密碼子的簡并性。教師通過一系列問題讓學(xué)生思考并理解密碼子的特性，突破翻譯過程中的難點問題——密碼子。同時，教師提出課后拓展問題：若該序列的其他位置發(fā)生了堿基的替換、增添或缺失，又會對氨基酸序列造成什么影響？

3.2.3 mRNA如何指導(dǎo)人體細胞合成刺突蛋白——翻譯過程

圍繞翻譯過程展開，教師首先通過對高考題的分析，幫助學(xué)生理解tRNA的結(jié)構(gòu)是細胞中mRNA堿基序列向氨基酸序列的轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。之后通過播放視頻回顧翻譯過程，提醒學(xué)生注意觀察tRNA在細胞核中的位置變化和移動方向。教師請學(xué)生演示翻譯過程的動態(tài)變化，讓其他同學(xué)在基因表達模型圖中畫出翻譯的簡圖，并注明需要的條件。

教師總結(jié)基因表達的過程，并提出以下問題：此時核糖體合成的肽鏈能否作為抗原引起機體的免疫反應(yīng)？教師強調(diào)核糖體合成的多肽鏈需要進一步加工折疊才具有生物學(xué)效應(yīng)。教師接著引導(dǎo)學(xué)生思考：接種疫苗后，人體在48小時內(nèi)就會產(chǎn)生大量的刺突蛋白。為什么人體能如此快速地產(chǎn)生大量刺突蛋白？學(xué)生通過思考明確多聚核糖體的意義。通過幾次設(shè)問讓學(xué)生理解人體細胞中少量的mRNA就能指導(dǎo)合成大量刺突蛋白，快速誘導(dǎo)產(chǎn)生特異性免疫，因此腺病毒重組疫苗起效快。

3.3 課后拓展，深化思考

通過提出兩個課后拓展問題引出中心法則，為接下來的復(fù)習(xí)作鋪墊。課后拓展問題為：腺病毒載體疫苗在人體細胞中表達抗原過程中，遺傳信息的傳遞方向是什么？該序列的其他位置的堿基發(fā)生了堿基的替換、增添或缺失，又會對氨基酸序列造成什么影響？

4 教學(xué)反思

本節(jié)課程教學(xué)基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》對生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實要求，以及生物學(xué)情境題的命題趨勢，采用情境教學(xué)、問題驅(qū)動的教學(xué)模式，通過層層提問，積極調(diào)動學(xué)生已有的知識儲備，結(jié)合直觀形象的示意圖、模型及視頻動畫來輔助教學(xué)，注重對知識進行回顧、比較和總結(jié)。學(xué)生能遷移基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程及原理，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)探究能力。這種創(chuàng)設(shè)情境、引導(dǎo)探究、任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)符合學(xué)生的認知規(guī)律，從而能突破教學(xué)重難點。