PBL教學模式在高中生物教學中的應用
——以“基因工程及其應用”為例

范慧玲 劉 飛

（淮北師范大學生命科學學院 安徽淮北 235000）

隨著社會的發展，社會對個人能力和素質的要求逐漸變得嚴苛，相應的未來的教育也更加趨向于培養人的核心素養[1]。為了適應新時代的要求，“核心素養為宗旨，教學過程重實踐”的教學理念在教育部頒布的新課標（2017 年版）中明顯強調[2]。而PBL 教學模式與新課標改革的宗旨相同，它是一種以問題為學習導向的新型教學模式，主要通過團隊學習和小組協作的方式來發展學生的核心素養[3]。但是目前PBL 在高中生物教學方面的研究較少，并且在教學中尚未得到推廣[4]，所以本文以“基因工程及其應用”為例，將PBL 教學法有效地應用到高中生物教學中，一方面能夠引發教師對新教學方法的思考，幫助生物教師更好地掌握新的教學方法，彌補PBL 教學模式在高中生物教學方面的研究不足；另一方面能夠提高學生在教學過程中的參與度，活躍其思維，滿足新課標對學生生物核心素養養成的要求。

一、教學設計

（一）教材分析

“基因工程及其應用”選自人教版 《生物.必修2.遺傳與進化》 第6 章第2 節。本節首先論述基因工程的原理，讓學生對基因工程有一個大體的掌握；然后聯系生活相關的實例介紹了基因工程的應用；最后討論了轉基因產品的安全性。由于在以后的選修教材中還會繼續深入學習基因工程的相關知識，因此本節內容是學習基因工程相關內容的基礎，主要的概念容易被學生接受和掌握。

（二）學情分析

本節課的授課對象是已經掌握了遺傳與變異基本原理的高二學生，他們對于微觀知識已經具備一定的基礎。但是基因工程的操作水平無法用肉眼直接觀察，因此給抽象思維能力較弱的同學造成一定程度的學習困難。在本節課中運用PBL 教學法能夠很好地讓學生在自主探究的過程中化抽象為具體，幫助學生更好地將外顯性知識整合為內顯性知識。

（三）教學重難點

教學重點：①基因工程的基本原理 ；②基因工程操作的工具及其特點 ；③基因工程的基本操作步驟及其應用。

教學難點：①基因工程的基本原理：②基因工程的應用及其安全性。

（四）教學目標

核心素養的教學目標應該結合課程特點致力于人的全面發展。

①獲得基因工程相關的基礎知識；②正確選擇與使用和基因工程相關的工具；③具備一定的收集、鑒別信息的能力；④形成正確的自然觀和科學觀，初步學會用所學的知識解決生活中的實際問題；⑤了解我國基因工程發展現狀，養成關注生活與社會的人文精神。

（五）課前準備

教師準備：提前準備本堂課所要用到的課件和教具，根據學生的實際情況對學生進行分組。

學生準備：根據自己的興趣和需要收集關于基因工程的相關資料，并提前預習課本。

二、教學過程

（一）設置問題情境，導入新課

教師活動一：展示大腸桿菌產生胰島素的圖片，并提出問題：為什么人的胰島素可以由微生物產生？

學生活動一：思考與討論問題，明白通過基因工程等操作手段可以實現大腸桿菌產生胰島素，同時總結出基因工程的概念。

設計意圖：胰島素治療糖尿病是社會關注的熱點問題，以此來設置問題，可以引起學生對問題的關注，讓他們對課堂教學充滿新奇感，從而激發學生的探索欲。

（二）角色扮演，轉變學習態度

教師活動二：根據基因工程概念可知這項工作是在DNA分子水平上進行的操作，提出問題：假如你是參與這項工作一名研究者，你會采用什么工具呢？

學生活動二：預習課本，明確基因工程采用的三種工具名稱。

設計意圖：通過轉換角色使課堂在情境中擴大，改變學生以前被動學習的學習習慣，讓學生在完成任務的過程中有效地提升生物核心素養。

（三）合理運用教具，積極實踐探究

教師活動三：多媒體展示限制性核酸內切酶作用的動態過程，讓小組學生利用提前準備好的具有DNA 序列的卡片剪切出目的基因，并提問：①用限制酶切割后形成了什么？有什么特點？②同一種限制酶切斷的兩個DNA 產生的結構相同嗎？如果用不同的限制酶呢？

學生活動三：通過動手實踐操作與討論問題，小組總結限制酶的作用特點與作用機理并派代表回答。

設計意圖：讓學生在觀察與討論中解決問題，能夠有效地增強學生的理性思維能力和科研探究能力，使學生在學習和生活中能夠利用科學的思維方法認識新的事物。

教師活動四：補充提問：①被切割后的卡片如何填補完整呢？②在基因工程中，被限制酶切割后并能夠進行堿基互補配對的DNA 鏈完整嗎？如果不完整，DNA 鏈的缺口是如何縫合的呢？

學生活動四：通過縫合卡片的過程舉一反三，了解DNA連接酶的作用結果。

設計意圖：由具體到抽象，加深學生對DNA 連接酶的了解。通過發現現實生活中常見的現象來獲取相應的生物學知識，讓學生明白生物就在身邊，讓學生樹立自然社會和諧統一的可持續觀點。

（四）溫故知新，提煉升華

教師活動五：根據學生回答提問：①DNA 連接酶作用部位在哪？作用結果是什么？②與DNA 連接酶名字易混淆的一種酶叫什么呢？它們在功能上有什么異同？

學生活動五：積極思考二者之間的差異并派代表闡述思考過程。

設計意圖：讓學生根據已有的知識經驗去學習探索新知，發揮學生主體作用的同時也能夠增強學生歸納總結的能力。

（五）展示資料，引導學習運載體。

教師活動六：資料展示：①運載體比較的圖片；②大腸桿菌pBR322 質粒的功能和結構特點；③冬蟲夏草是冬蟲夏草菌寄生于蝠蛾幼蟲形成的。提出問題讓學生思考：①通過對比能夠找出實驗室最常用的運載體是哪些嗎？為什么最常用的大腸桿菌質粒是pBR322 質粒？②目的基因轉移到受體細胞中依靠什么工具呢？③寄生通常對宿主有害，運載體對受體細胞有傷害嗎?

學生活動六：對問題進行思考，并小組討論總結出運載體的必備條件：①對受體細胞無害；②有一個或者多個切割位點；③有遺傳標記基因。

設計意圖：通過展示符合學生認知結構的科學事實讓學生對新知識進行自主歸納，體現知識的發生過程，從中鍛煉學生的推理歸納能力，讓學生在以后的學習和生活中用生物學知識去解釋生活實際問題。

（六）課堂總結，鞏固新知

教師活動三：讓學生在卡片活動的基礎上繪制大腸桿菌產生胰島素的模式圖。

學生活動三：小組經過認真的思考與討論，繪制出模式圖。

設計意圖：小組之間學生的學習程度差異較大，學生之間的交互活動使各種想法匯集，有利于學生更快達到最近發展區，最終實現學生程度達到基本平衡。學生通過合作實現任務的完成，能夠體驗到成就感獲得愉悅感，從而實現智力因素和非智力因素的和諧發展。

（七）課堂延伸——關注社會熱點聯系生活實際。

教師活動三：資料展示案例：①轉基因抗蟲棉；②抗病毒煙草植株；③免疫艾滋病的基因編輯嬰兒。讓學生辯論轉基因食品和轉基因生物的安全性。

學生活動三：各抒己見，進行開放式辯論

設計意圖：學生在探索轉基因食品和轉基因生物安全性這個問題的過程中，將自然而然地體會到科技造福人類的重要性，幫助學生形成造福人類的態度和價值觀，在以后的學習與生活中能夠積極地運用生物學的知識和方法去參與社會議題并作出理性判斷。

三、教學反思

（一）允許學生各抒己見

PBL 模式下的生物教學與傳統教學最顯著的不同在于需要給學生提供需要解決的問題，讓學生作為學習的主體有目的地去收集資料、不斷思考然后小組討論解決問題。這就可能出現各種意見的激烈碰撞和沖突，因此在教學中教師應鼓勵學生各抒己見，允許學生嘗試用各種行之有效的方法探尋真理，以培養學生的創造力和創新精神。

（二）給予教師和學生足夠時間與空間

生物學是開放性很強的學科，在高中生物教學中想要將PBL 教學法運用到極致，這對教師和學生的要求較高，需要教師花費很多時間和精力備課，需要學生抽出有效的時間對問題進行思考和研究。然而現在施行的教學制度是班級授課制，大班課導致學生的學習情況參差不齊，教師對每位學生進行全面的點評有一定的難度，也無法全面接收到學生在學習中的問題反饋。因此PBL 模式的早日普及需要國家和社會一起努力。