體驗化教學在高中生物課程中的應用

劉仁澤

[摘要]構建物理模型是高中生物可視化教學和體驗化教學的重要手段。依托教材內容，順應學生的認知規律和“結構與功能觀”的要求巧妙設計兩種物理模型進行對比教學，培養學生對比分析和歸納總結的科學思維，引導學生善于利用物理模型掌握抽象的生物學知識，并能夠闡明和解決生活中常見的生物學問題。

[關鍵詞]體驗化教學;物理模型;DNA分子的結構;高中生物

[中圖分類號]

G633. 91

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（2020）17-0095-02

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中重點強調教師在教學中要高度重視并關注學生在學習過程中的經歷，讓學生能夠積極參與并通過動手和動腦的探究性學習過程，形成科學的生物學知識體系[1]。構建物理模型作為生物學體驗化教學的一部分，是指通過對學習對象的簡化描述，使抽象的學習對象能夠以實物或圖形等具體化形式出現，從而使學習者可以更好地掌握學習對象的特點等相關知識[2]。通過物理模型的構建，有利于學生直觀理解生物學概念和理論。“遺傳與進化”模塊中，如何利用物理模型幫助學生學習和理解抽象的分子水平上的生物概念是值得每一位高中生物教師須認真思考的[3]。本文主要以《DNA分子的結構》一課為例探討新課標理念下體驗化教學在高中生物課程中的應用。

一、教材分析《DNA分子的結構》是人教版高中生物必修2《遺傳與進化》第三章第二節的內容，它作為分子遺傳學的重要內容，既是對必修l核酸和細胞增殖相關知識的升華，也是后續學好DNA復制、基因控制蛋白質的合成、基因突變和基因工程相關知識的重要基石，在整個“遺傳與進化”模塊中具有舉足輕重的地位。

二、學情分析

基于必修1核酸相關知識的學習，學生已經初步掌握了核酸的種類、組成和結構等知識，能夠闡明DNA和RNA在組成和結構上的不同。學生通過分析和學習格里菲思、艾弗里等科學家關于遺傳物質是什么的探究性實驗，能夠充分認同“DNA是主要遺傳物質”，并且對于“為什么DNA能成為遺傳物質”具有濃厚的學習興趣。這些都為學生學好本節課的知識打下了良好的理論基礎。

三、教學過程

1.設計問題，導入新課

播放雅典奧運會開幕式的經典片段，讓學生觀察DNA的立體結構，提出問題引導學生思考：DNA具有什么樣的結構？學生根據初中知識和視頻影像很容易回答出“DNA是雙螺旋結構”。循序漸進地提出第2個問題：作為遺傳物質的DNA，如何儲存大量的遺傳信息？引導學生對DNA分子的結構進行猜想，從而激發學生的學習興趣，引出本節課題。

2.溫故知新，務實基礎

首先，提出問題：DNA的雙螺旋結構模型的發現者是誰？引導學生閱讀教材第47頁找出正確答案。其次，引導學生回憶必修1有關核酸的相關知識，并拋出四個問題：DNA的基本組成單位是什么？脫氧核苷酸的分子組成是什么？脫氧核糖核苷酸有幾種？脫氧核糖核苷酸如何命名？通過簡單的四個小問題增強學生的參與度，為學生掃清后續物理模型構建過程中的理論障礙。最后，引導學生自主構建相關物理模型。

模型構建I：組裝DNA的基本單位——脫氧核糖核苷酸。在本環節中，教師應通過課件展示不同模型所代表的結構成分，幫助學生更好地完成模型構建（如圖1）。提出問題：脫氧核苷酸如何連接成單鏈？在教師的引領下，學生發現是磷酸二酯鍵將單個脫氧核糖連接成為單鏈的。教師在黑板上畫出磷酸二酯鍵的所在位置，強化學生對磷酸二酯鍵的認知，并強調“酯”字的書寫。

模型構建Ⅱ：組裝脫氧核苷酸單鏈（提醒學生只能將一半的單個脫氧核苷酸連成單鏈）。通過“脫氧核苷酸如何連接成單鏈？”問題的分析，引發學生思考，并為后續脫氧核苷酸單鏈模型的構建做好鋪墊，促使學生主動完成可預期且可實現的模型構建任務。

教師引導學生閱讀教材第48頁，學習DNA雙螺旋結構模型的構建過程，同時回答下列問題：沃森和克里克研究前，科學界對DNA有哪些認識？威爾金斯和富蘭克林對沃森和克里克的幫助是什么？最終沃森和克里克構建了磷酸、脫氧核糖和堿基怎樣分布的雙鏈螺旋結構模型？查哥夫林對沃森和克里克的幫助是什么？利用問題驅動學生學習和理解DNA雙螺旋結構模型的建立過程，并且沿著沃森和克里克的腳步重新構建DNA雙螺旋結構，研究脫氧核苷酸單鏈是如何形成雙螺旋結構的，理論與實際相結合，便于后續學生動手進行DNA雙螺旋結構模型的構建。

模型構建Ⅲ：制作DNA的雙螺旋結構模型。教師根據DNA雙螺旋結構模型的構建過程以及DNA的平面和立體結構總結出DNA雙螺旋結構的分子特點，引導學生進行模型構建，并通過希沃白板的同屏功能進行DNA分子結構模型的展示并說明本組DNA模型能體現哪些DNA分子的結構特點，不能體現哪些結構特點。

最后通過對模型的認真觀察，讓學生回答新課導入環節中“作為遺傳物質的DNA，如何儲存大量的遺傳信息？”這一問題。首尾呼應并埋下伏筆，讓學生思考“為什么在組裝脫氧核苷酸單鏈模型過程中只能將一半的單個脫氧核苷酸連成單鏈？”，為第三節DNA的復制相關知識的學習做好鋪墊。

3.課堂小結，強化知識

通過思維導圖總結本節課的知識點，強調重難點，并結合板書（如圖2）促進學生內化知識。

四、教學反思

本節課通過兩種物理模型的構建活動，提高學生動手操作和小組合作的能力，鼓勵并激發學生利用生活物品理解微觀事物和解決問題，化抽象為具體，化微觀為宏觀，幫助學生更好地理解和內化知識，培養學生對比分析的能力。通過小組討論和模型展示，充分展現了“以學生為主體”的新課標理念，通過這種體驗式教學充分激發了學生的學習興趣，學生的參與感、幸福感和成就感十足。值得注意的是，由于本節課預設的環節較多，所以教師應注意學生在回答問題過程中語言表述的科學性和專業性，以及在模型構建和模型展示過程中及時給予糾正、點評和鼓勵，以達到更好的學習效果，并且在課前需要做好充足的準備，對每套模型組件的連接要認真檢查，防止由于組件問題影響學生的直觀體驗。

[參考文獻]

[l]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.

[2]劉習香.探究式教學模型的構建：以“DNA分子的結構”為例[J].中學生物教學，2019（4）：26-27.

[3]呂宇良.“DNA的分子結構和特點”的體驗式教學設計[J].生物學教學，2013（7）：38-39.

（責任編輯 黃春香）