核心素養導向下的高中生物教學設計

郭雙

[摘 要]在《基因是有遺傳效應的DNA片段》教學中，以核心素養為設計導向，引導學生進行探究式學習，從課內基礎知識到課外拓展資料，結合多元化教學活動，突破學習難點，讓核心素養的教育理念滲透到高中生物基礎課堂。

[關鍵詞]核心素養;高中生物;教學設計;基因

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）08-0088-02

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》將生命觀念、科學思維、科學探究以及社會責任界定為生物學學科核心素養的四大要素[1]。這是在素質教育實施成果的基礎上，對教育改革的進一步探索和創新，為學生的終身發展凝練出了目標和要求，也為教師的教育教學提供了明確的指向和引導。筆者以核心素養為基本思想，對人教版生物必修2《基因是有遺傳效應的DNA片段》一節進行教學設計，并將理論與實踐結合起來，讓核心素養的教育理念滲透到高中生物基礎課堂。

一、創設問題情境，建立生命觀念

以自制趣味預告片導入新課，給學生設置懸念：為什么有的人天生有“運動細胞”？為什么酒量好的人“消化”酒精的能力更強？為什么有的人吃香菜時會嘗到肥皂的味道？研究顯示，這些現象都與“基因”有關，那么“基因”究竟是什么？

一系列與日常生活聯系緊密的問題，激發了學生濃厚的學習興趣，引起了學生對生命的思索，在疑問中初步建立生命觀念，同時也能讓課堂氣氛更活躍，拉近師生間的距離。

二、回顧科學史，梳理已有線索

為了解決上述問題，教師以科學史為邏輯順序，以學案復習填空的方式幫助學生梳理已學知識，整理相關線索。孟德爾提出生物的性狀是由遺傳因子控制的→約翰遜將遺傳因子命名為“基因”→薩頓通過類比推理法推測“基因在染色體上”→摩爾根通過果蠅實驗證明了“基因位于染色體上”→化學分析得知“染色體是由蛋白質和DNA組成的”→赫爾希等多位科學家探索發現DNA才是遺傳物質[2]。經過整理，學生會產生新的疑問：難道基因就是DNA嗎？在回顧和梳理知識的過程中，學生通過積極的思考和總結，逐步建立起牢固的知識體系，為本節課后面的學習奠定基礎。

三、分析探究資料，培養科學思維

基因就是DNA嗎？學生可利用教材上的四則資料獲取有效信息，分析得出答案。教師課件列出引導性問題，學生獨立閱讀資料，通過對資料的對比，會注意到資料1和資料3都體現了堿基、基因與DNA之間的數量關系，教師提示學生將文字和數據表格化，使邏輯關系更加一目了然，學生隨之能夠得出“基因是DNA的片段”的結論。接下來，教師用粉筆在黑板上畫出一條寬線代表DNA分子，讓一個學生在上面標出基因和DNA的位置關系，其他同學進行點評或修正。通過簡單的畫圖活動，讓學生直觀感受到“基因是DNA特定的某些片段”，在DNA上呈線性排列，接著向學生提出下一個問題：何種片段才能被稱作基因呢？分析資料2和資料4，學生能總結出基因的功能：基因能控制蛋白質的合成，從而控制生物的代謝及相關生命活動。

至此，教學層層遞進，環環相扣，逐漸將探究氛圍推向高潮。學生對基因的概念由朦朧變清晰，此時得出基因的定義對于學生來說已是水到渠成，讓學生先獨立思考片刻組織語言，然后小組交流討論，集思廣益，完善答案。課堂中，學生的答案和教材上的定義會存在一定差異，教師應鼓勵答案多樣化，并順勢引導學生思考產生差異的原因以及分析不同答案的可取之處。學生在此過程中既訓練了資料歸類整理及數據處理分析的能力，又感受到了生物學科的靈活性和包容性，還因找出了問題答案而提升了成就感。

四、開展多元化活動，突破重難點

1.充分利用感官，理解遺傳信息多樣性

理解了基因是有遺傳效應的DNA片段后，教師展示一個基因片段的圖片和手工模型讓學生進行觀察，并提問學生：遺傳信息是否具有多樣性？能否通過建立數學模型來詮釋其多樣性？

教師依據學習由易到難的規律進行引導，學生則結合已有的相關數學知識儲備，很快建立起遺傳信息多樣性的數學模型，發現遺傳信息多樣性隨核苷酸數目的增多呈指數上升。但是數學模型的缺點是不夠直觀，過于抽象。因此，教師利用課件向學生展示從基因庫網站下載的綠色熒光蛋白基因的序列，密密麻麻的序列讓學生在視覺上產生強烈的沖擊感，而仔細觀察發現一串串的序列也僅由4種字母構成。再課件列舉相關數據，讓學生進一步感受遺傳信息的龐大：人類基因組大約含有31億個堿基對，若將基因組文檔以文本形式打印出來，每行100個字符，每頁50行排版，共要打印出約60萬頁紙，堆起來大概20層樓高;若將已經測序出的所有生物的基因組讀一遍，長約需要3000萬年。通過一系列數字的“轟炸”，學生驚嘆連連，遺傳信息多樣性的“多”也由抽象變為具體、形象。

2.結合現代信息技術，理解遺傳信息特異性

利用綠色熒光蛋白序列繼續開展課堂教學活動，幫助學生理解遺傳信息的特異性[3]。活動內容：某實驗室獲得了一個基因片段，序列為ACAAAGGTTTG，能否確定它屬不屬于綠色熒光蛋白基因的片段呢？教師提示學生如果用肉眼去進行比對，顯然存在一定難度，能否利用現代信息技術來完成這一工作？一位熟悉Office軟件操作的學生提出了可行的辦法，教師鼓勵他到講臺上操作演示。他直接通過Office軟件的“搜索”功能，輸入ACAAAGGTTTG查找，得出的結果是“無匹配項”，則說明這個片段不屬于綠色熒光蛋白基因。上述活動體現了遺傳信息雖然具有多樣性，但當我們查找某個特定的基因或某個片段時其序列是唯一的，是“特異”的。課堂中實際操作軟件演示的方式，不僅讓學生理解了抽象的概念，還讓學生體會到現代信息技術的便利。

當學生遨游在廣闊的生物信息數據海洋時，不禁產生懷疑：如此龐大的數據量，人類有足夠的能力去分析它，并揭開其中的奧秘嗎？作為知識的補充與拓展，教師給學生介紹一門新興交叉學科——生物信息學，它是利用信息科學的理論技術和方法分析生物學數據，研究生命的奧秘，它極大地提高了科研的效率[4]。在觀看圖片展示之后，學生意識到目前生物信息已經進入了大數據時代，且現在中國一些科研公司的發展，如華大基因，已然走在了世界的前列[5]。

這一環節的設計，有利于拓寬學生的視野，讓學生感知前沿信息及技術，同時可激發學生的職業興趣，在部分學生心中埋下職業規劃的種子，通過對民族企業的介紹，也增強了學生的民族自豪感和愛國情懷。

五、聯系社會熱點，強化社會責任

課堂討論：縱觀科學探究之路，我們對于基因從未知到已知，現在甚至可以利用它來造福人類，如進行疾病診斷、新藥開發、瀕危動物的保護等。但科學技術是一把雙刃劍，在造福人類的同時，一些涉及倫理道德的問題也隨之產生，比如震驚科學界的基因編輯嬰兒事件，露露和娜娜這對雙胞胎嬰兒的DNA就是經過基因編輯后，對艾滋病有先天的抵抗力。關于這一事件，請同學們展開討論，你是否同意這種做法，說出你的理由。

在教師的鼓勵下，學生對上述事件展開熱烈討論，有支持，也有反對，批判性思維在其中得以體現。在傾聽幾位小組代表精彩的發言后，學生開始理解到科學技術在給人類生活帶來福利的同時，也可能帶來一些負面影響和隱患。通過科學技術定制嬰兒理論上來說是可以實現的，但除了“能不能”，還應慎重考慮“該不該”，因為我們首先是人類，其次才是科學研究者。課堂最終以康德的名言結束：“有兩件事情，我愈是思考愈覺神奇，心中也愈充滿敬畏，那就是，我頭頂上的星空與我內心的道德準則。”

本節課以核心素養為指導思想，進行巧妙的教學設計，在深度挖掘教材知識的基礎上，還發掘了知識背后更廣闊的天地，使學生在生動有趣而深刻的課堂教學活動中掌握了重點，突破了難點，強化了生命觀念，鍛煉了思維能力，見證了科技進步，感受了社會責任。對于教師而言，收獲了頗有思想且富于創新的觀點，與學生在融洽的課堂氛圍中共同進步。在培養學生核心素養的同時，教師自身的專業素養也能得到修煉和提升，師生攜手并進，共譜高中生物教育事業美好未來。

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[1]? 王楊楊. 2017年普通高中生物學課程標準解讀 [J]. 現代交際， 2017 （5）： 171.

[2]? 段娜. 基于生物學科核心素養設計教學：以“基因指導蛋白質合成”為例 [J]. 教育實踐與研究（B）， 2019（10）： 62-64.

[3]? 王明華， 顧范博， 姜智， 等. 全程可視綠色熒光蛋白的表達純化鑒定在生物化學開放性實驗教學中的應用探討 [J]. 生命的化學， 2018（6）： 875-880.

[4]? 楊靜. 生物信息學在分子生物學實驗教學中的應用與實踐 [J]. 高校生物學教學研究（電子版）， 2018（6）： 13-16.

[5]? 用基因揭開生命奧妙：華大基因的大數據實踐 [J]. 中國信息界（e醫療）， 2013（5）： 50-51.

（責任編輯 黃春香）