問題式主線的“DNA復制”教學設計

唐小萍

[摘要] 生物學概念零散、復雜，課堂教學中需要一條邏輯完整的主線進行知識體系的架構與學科思維的深入。通過問題式主線以任務驅動學生有效學習，并以“DNA復制”一節課教學為例，構建了以情境性問題培植探究興趣、以科學史問題厚植理性思維和以發現式問題定植合作思考的教學方略。

[關鍵詞] 問題式主線;科學思維;教學情境;半保留復制

教師的責任不僅在教，更在引導學生如何學。學科教學應該關注的是如何引導學生學習知識，而不是教會學生什么知識。生物學概念的龐雜、零散，使得學生在建構知識體系的過程中往往無所適從。與此同時，問題鏈（或稱問題驅動）的教學方式則以問題為主要線索，通過難度合理、拾級而上的問題，促進了學生的概念理解、知識建構與思維進階，并在一定程度上幫助教師以合理預設促進學生的知識生成，提高了教學效率。[1]因而，研究者以“DNA的復制”一節課教學為例，完成了高中生物“以情境性問題培植學生的探究興趣、以科學史問題厚植學生的理性思維和以發現式問題定植合作思考”的教學設計。

一、以情境性問題培植探究興趣

教學過程：創設問題情境，即新聞報道中發布的白銀連環殺人案和警察的破案過程。在整個情境中將“警察的破案過程中采用到的PCR技術”作為先行組織者材料，并向學生解釋PCR是聚合酶鏈式反應，利用該項技術可完成DNA分子的體外復制過程。之后，讓學生根據之前學習的DNA分子是生物體主要的遺傳物質，詢問學生DNA復制對生物體的意義什么。與此同時，通過結構與功能觀引導學生明確DNA復制確保了遺傳信息能夠順利地從親代傳給子代，從而保持了遺傳信息傳遞的連續性。緊接著，詢問學生：“生物體內的DNA分子是如何復制的，又怎樣確保信息傳遞的保真性呢？”

[設計意圖]教學中情境問題的設置聯結學生的感性思維。由現實生活的真實情境激發學生的好奇心，幫助學生全身心投入學習。同時，該教學過程中采用的情境問題在一定程度上幫助學生明確了生物技術在生產生活中的重要作用，更對學生滲透了生物學科技應用的思想。除此之外，該教學過程并沒有直接切入教學問題，而是先銜接已知內容，引導學生了解DNA體內復制這一生命基本活動的生物學意義，再進一步滲透“結構與功能觀”的生命觀念核心素養。

二、以科學史問題厚植理性思維

教學過程：首先，呈現一段科學史的先行組織者材料，即1958年科學家利用同位素示蹤技術來探究大腸桿菌的DNA復制方式。然后，圍繞實驗的過程讓學生思考以下問題：（1）最初關于DNA分子復制方式的三個推測分別是什么？（2）本實驗的材料是什么？（3）如

何區分親代和子代的DNA分子？接著，展示第二段科學史材料，即教材中科學家使用同位素示蹤技術的檢測結果，讓學生思考呈現在PPT上的問題。

[設計意圖]以科學史的三個問題初步引導學生思考，讓其對DNA分子的復制方式、實驗材料和檢測技術概念，以及各種子概念有整體的認知。緊接著，讓學生通過對科學史實驗結果進行分析、歸納與比較，培養其科學思維。該過程既層層深入、條分縷析地引導學生體驗推理式論證過程，又通過科學史的結果分析幫助學生“像科學家一樣思考”，讓他們領略科學假設、實驗論證與科學精神等理論的特性。

三、以發現式問題定植合作思考

教學過程：讓學生回顧DNA分子復制的意義，即DNA分子通過半保留復制實現遺傳物質傳遞的保真性，提問DNA半保留復制是如何進行的，由此導入DNA分子的復制過程。隨后，讓學生自行閱讀教科書的內容，完成以下問題：（1）DNA分子復制發生在什么時間？場所在哪里？（2）讓學生分小組在黑板上畫出某段DNA分子復制的過程，用不同顏色的筆區分子鏈和母鏈。完成這些需要哪些條件？（3）DNA

分子復制的保真性是如何體現的？最后，為了使情境教學有始有終，回歸之前的情境問題案例，設計了又一個問題——如果在犯罪現場只找到兇手的一滴血跡，請你結合DNA的復制過程，簡要談談如何快速得到兇手的DNA片段。

[設計意圖]布魯納認為“發現學習是最好的學習，發現教學是最好的教學”。發現式教學讓課堂教學不再是教師個人的獨角戲，因為學生的知識是主動發現獲取的過程，而不是被動、填鴨式的。[2]教學過程中的第一個大問題里面的兩個小問題目的明確，是以任務驅動學生自主學習，主動閱讀教科書并從中獲取生物學基本概念，增進學生對DNA復制過程的理解。而第二大問題是發現問題，首先借助黑板繪畫的可視化，然后讓學生圍繞著“DNA分子的復制過程和條件”進行合作探究和發現學習，讓學生展示DNA復制的模型建構過程。這里的繪畫讓學生以不同顏色區分母鏈和子鏈，并進行組間評價反思，整體暴露學生的思維，再次體現生命體的結構與功能相適應的基本觀念。通過這一過程，引導學生思考并自主回答第三個問題，即DNA分子復制的保真方式。最后的教學過程則回歸之前的教學情境，并讓學生在合作思考中科學讀寫，把已學的知識和生活聯系起來，體現了科學本質的生產應用之維。[3]

四、教學反思

好的教學課堂需要一條邏輯清晰的線索，線索的有效鋪展帶動的不僅是概念體系的有效建構，更達成了學生認知內容的同化與順應。而問題猶如教學的支架，既驅動了學生的主動性、批判性與實踐性知識，又幫助學生在層層遞進的互動中實現逐步進階。實則，將不同類型的問題熔煉于主要線索中，就能夠將以上二者的優勢巧妙結合起來。

總之，問題的設計既要具備嚴謹性和邏輯性，緊緊扣住所學知識，充分調動學生的求知欲;又要具備極強的實踐驅動性和意義性。教學中，很多問題均圍繞實驗的結果進行提問，每個問題又細分出幾個邏輯性很強的小問題，通過層層深入、遞進式的提問就能夠激發學生的求知欲，引導他們主動發現并獲取知識。

[參考文獻]

[1]何嘉媛，劉恩山.論證探究式教學模型及其在理科教學中的應用[J].生物學通報，2012，47（10）：27-31.

[2]孫懷寬.中學生物“任性”教學的問題和綜合改進[J].中學生物教學，2015（13）：12-14.

[3]朱俊，丁奕然.指向科學本質大概念的中學生物學教學策略分析[J].生物學教學，2019，44（10）：8-10.