基于5E教學模式的“基因突變”教學策略

摘 要：本節課運用5E教學模式，通過“引入”“探究”“解釋”“精致”和“評價”這5個環節練習觀察學生如何應用新的概念和方法來解決問題，加深拓展學生對概念的理解，使學生能熟練地將新概念應用于生產、生活實踐和解釋新現象。

關鍵詞：5E教學模式；基因突變；教學策略

一、 教材分析與設計思路

本節課是對第4章《基因的表達》的延續和拓展，教學的重難點在于對基因突變的概念、特點和原因的理解。該節課運用5E教學模式，充分利用“引入”和“探究”2個環節，讓學生在特定的情境中暴露原有認識，并通過探究活動獲得新的結果，這樣就可以在原有認識和探究結果之間創建認知沖突。接下來在“解釋”階段通過引導和其他輔助手段，運用新概念解釋現象，以展示新概念的可理解性和合理性，在“精致”階段，需要學生應用新概念或方法解釋其他現象，只有新概念具有預測力和解釋力，才能夠應用于新情境中。

二、 教學目標

（一） 知識目標 理解和應用基因突變的概念、特點和原因。

（二） 能力目標 能應用基因突變的概念、特點和原因解決生產、生活實際問題，通過5E教學模式加深拓展學生對基因突變概念的理解。

（三） 情感態度與價值觀目標 通過對《基因突變》的學習，使學生明確科學離不開生活、科學的研究最終都是為了解決生產、生活實際問題。

三、 教學過程

（一） 引入 播放微課視頻，包含一個對比實驗：正常大豆、紫外線照射的大豆和加入亞硝酸鹽的大豆三者在適宜條件下的萌發率比較。教師設疑：為什么經過物理和化學方法處理過的種子萌發率明顯低于對照組？引導學生思考并回答：因為經過物理和化學方法處理過的種子發生了基因突變。教師設疑：那陽光中是否存在紫外線呢？自然界的生物經光照后是否也會發生基因突變呢？陽光中確實存在紫外線，根據微課中展示的實驗學生認為紫外線照射是可以導致種子發生基因突變的，但是經光照的自然界生物似乎并沒有發生基因突變而大量死亡。從而引發學生對基因突變產生了認知沖突。

（二） 探究 指導學生閱讀教材第80頁鐮刀型細胞貧血癥的實例，通過問題串引導學生進行探究活動：紅細胞異常，你會直接檢查什么物質探究病因？這個氨基酸的變化是控制合成血紅蛋白分子的DNA堿基序列發生了如何改變引起的？這種病癥能否遺傳？怎樣遺傳？是否基因中堿基對的替換一定會引起氨基酸的改變？還有哪些變化會引起基因結構的改變呢？教師PPT展示英格拉姆電泳實驗、正常血紅蛋白基因的部分表達過程圖和遺傳密碼子表等資料引導學生初步建立基因突變的概念。

（三） 解釋 學生歸納并總結基因突變的定義：基因中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變，叫作基因突變。并根據教師提供的資料：1. 科學工作者用X射線、紫外線等照射竹黃菌，結果大部分竹黃菌死亡，少量生存下來；2. 存活下來的竹黃菌中，產生竹紅菌素的量存在很大的差異，即突變發生的方向并不一致，有的表現為低產性狀，有的菌株甚至不產，但也有的表現為高產性狀等分析并總結：基因突變的誘變因素有物理因素、化學因素和生物因素；基因突變的特點有多害少利性、隨機性、不定向性、低頻性和普遍性。因此萌發的種子分裂旺盛易發生基因突變，表皮細胞無分裂能力且有一定的角質層保護，經陽光（紫外線較小）照射一般極難發生基因突變。

（四） 精致 獲得新概念后，利用這些概念嘗試解決問題或解釋新現象。PPT展示資料：若編碼酶X的基因中某個堿基被替換時，表達產物將變為酶Y。下表中顯示了與酶X相比，酶Y可能出現的四種狀況，設置問題串要求學生以小組合作學習的方式思考并討論：出現狀況①的原因是什么？狀況②中酶Y的氨基酸數目不變但活性降低可能的原因是什么？狀況③中酶Y的氨基酸數目變少、活性降低的原因是什么？狀況④中酶Y的氨基酸數目變多、活性升高的原因是什么？活動：請同學們在思考問題之前，以學案中的DNA為例，根據該DNA的堿基序列寫出其轉錄形成的mRNA的堿基序列，并在其中找到起始密碼子和終止密碼子。教師引導學生對相應的概念、過程和方法進行歸納總結，使其從術語到內涵全方位地理解新概念。

（五） 評價 通過實踐練習觀察學生如何應用新的概念和方法來解決問題，加深拓展學生對概念的理解，并提出開放性的問題來評價學生對新概念或方法的理解和應用情況，同時鼓勵學生進行互評。PPT展示資料：化學誘變劑EMS能使基因中的G烷基化后與T配對，CLH2基因控制合成葉綠素水解酶。研究人員利用EMS處理野生型大白菜（葉片淺綠色）種子，獲得CLH2基因突變的植株甲（葉片深綠色）和乙（葉片黃色）。引導學生以小組討論的形式分析資料并鼓勵學生提出開放性的問題進行互相提問最終進行互評。問題舉例：該資料是否能說明EMS可決定CLH2基因突變的方向？EMS處理后，CLH2基因至少復制幾次才能產生新基因？該基因突變是哪一種堿基對被另一種堿基對替換？

四、 教學反思

本節課設計的出發點是通過學生課堂的自主學習、探究學習和合作學習，體現“學生為主體，教師為主導”的新課程教學理念，充分利用PPT展示各種生產、生活方面的資料來創設教學情境，培養學生分析材料、總結歸納新概念、應用新概念的能力，并真正通過“5E教學模式”來構建基因突變的相關知識網絡體系，并能熟練地將新概念應用于生產、生活實踐和解釋新現象。“5E教學模式”的課堂就是如此富有魅力，使學生在分析材料、探究學習的過程中生物科學素養不斷得到提高。

參考文獻：

[1]王健，李秀菊.5E教學模式的內涵及其對我國理科教育的啟示[J].生物學通報，2012，47（3）：39-41.

作者簡介：葉凱，福建省漳州市，福建省漳州第一中學。