真實(shí)情境下問題驅(qū)動(dòng)的高中生物學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐

章藹然

摘要 以“蛋白質(zhì)和核酸是重要的生物大分子”一課為例，探討了基于真實(shí)情境下問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的具體實(shí)施，構(gòu)建高效、多元課堂，推動(dòng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中的滲透、培養(yǎng)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞 真實(shí)情境 問題驅(qū)動(dòng) 生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

中圖分類號(hào)G633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

“雙新”教育改革強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)應(yīng)高度關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，將知識(shí)問題化，將問題情境化，將理論實(shí)踐化，使學(xué)習(xí)從解決問題開始，利用問題表征強(qiáng)化知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，從思維的深度改變學(xué)習(xí)方式，以多樣化的活動(dòng)呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)在同步探究中完成。學(xué)生在探究中獲取知識(shí)，提高能力，落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

“問題驅(qū)動(dòng)”教學(xué)正是一種以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)方法，主張將知識(shí)問題化，以問題為課堂的核心，利用環(huán)環(huán)相扣的問題串有效地驅(qū)動(dòng)學(xué)生體驗(yàn)“問題提出一問題解決一新問題生成一新問題解決”的過程，促進(jìn)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)。生物學(xué)問題來源于生活，將問題內(nèi)隱于生活情境，即問題情境化，可以有效提高學(xué)生主動(dòng)探究的積極性。實(shí)施真實(shí)情境下基于問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式有利于構(gòu)建有生命且高效的生物課堂，更是通達(dá)學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑。下面以“蛋白質(zhì)和核酸是重要的生物大分子”一課為例，闡述基于真實(shí)情境下問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在高中生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

1 教材分析和設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課是滬教版高中生物學(xué)教材《必修1.分子與細(xì)胞》第二章“細(xì)胞的分子組成”第二節(jié)的內(nèi)容。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）明確要求“闡明蛋白質(zhì)通常由20種氨基酸組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成”。因此，教材圍繞“蛋白質(zhì)”這一核心概念，以功能帶結(jié)構(gòu)的次序編排教學(xué)內(nèi)容。其中，蛋白質(zhì)的形成過程及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因是本節(jié)課的重難點(diǎn)。

筆者結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》和教材，在對(duì)本節(jié)知識(shí)所蘊(yùn)含核心素養(yǎng)的內(nèi)容進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用真實(shí)情境下的問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，在教學(xué)設(shè)計(jì)上重新編排教學(xué)內(nèi)容次序，圍繞著張文宏教授有關(guān)疫情期間給孩子的早餐建議——“張爸的早餐說”這一真實(shí)情境，以“食物中的蛋白質(zhì)一人體的蛋白質(zhì)（抗體）”為主線，以結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn)，將氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、氨基酸的脫水縮合反應(yīng)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因及蛋白質(zhì)的功能貫穿其中，以問題驅(qū)動(dòng)思考、思考引發(fā)探究、探究得出結(jié)論，促使學(xué)生完成知識(shí)的自主建構(gòu)，進(jìn)而提升生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)思維導(dǎo)圖如圖1所示。

2 教學(xué)目標(biāo)

①通過資料分析，闡述氨基酸與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系。

②通過觀察教材圖2-6不同種類氨基酸的結(jié)構(gòu)式，能準(zhǔn)確說出氨基酸的構(gòu)成元素、寫出其結(jié)構(gòu)通式，培養(yǎng)觀察能力和歸納總結(jié)能力。

③通過閱讀廣角鏡相關(guān)資料，總結(jié)氨基酸的種類，理解合理膳食的科學(xué)依據(jù)。

④通過模型建構(gòu)——小組合作完成串珠活動(dòng)，模擬蛋白質(zhì)的形成過程，歸納總結(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因，并能利用結(jié)構(gòu)與功能觀，解釋蛋白質(zhì)功能多樣性的原因。

⑤通過閱讀前沿?zé)狳c(diǎn)——新冠病毒刺突S蛋白的研究成果，認(rèn)同生物學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出問題

教師播放張文宏教授就疫情期間給孩子們的早餐建議——“張爸早餐說”的視頻，請(qǐng)學(xué)生就視頻內(nèi)容發(fā)表自己的觀點(diǎn)。學(xué)生各抒己見，都表示支持。有學(xué)生說，粥里只含糖，沒有營養(yǎng);有的說喝粥不經(jīng)飽，容易餓;有的說雞蛋牛奶里富含蛋白質(zhì)，吃了身體棒;有的說教授講的肯定正確……教師總結(jié)釋疑，告誡學(xué)生：不能盲目崇拜權(quán)威，應(yīng)該學(xué)會(huì)用科學(xué)知識(shí)理性地分析問題。在人體與新冠病毒進(jìn)行免疫斗爭的過程中，抗體是必不可少的武器。抗體是人體產(chǎn)生的一種特殊的蛋白質(zhì)，機(jī)體缺乏蛋白質(zhì)會(huì)直接影響抗體的合成，相當(dāng)于“打仗沒有了刀槍”。所以補(bǔ)充足夠的優(yōu)質(zhì)蛋白是提高免疫力的核心。繼而，提出問題：食物中的這些蛋白質(zhì)是如何轉(zhuǎn)變成人體自身蛋白質(zhì)（如抗體）的呢？

設(shè)計(jì)意圖：教師從學(xué)生的生活實(shí)際出發(fā)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，喚醒學(xué)生的前概念，引發(fā)學(xué)生討論，并通過教師的釋疑、設(shè)疑，明確本節(jié)課的探究主題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲。

3.2問題驅(qū)動(dòng)，合作學(xué)習(xí)

3.2.1 蛋白質(zhì)由氨基酸組成

教師提出問題：食物中的蛋白質(zhì)可以被人體直接吸收利用嗎？學(xué)生閱讀資料后，了解到“食物中的蛋白質(zhì)進(jìn)入消化道，經(jīng)過消化酶的作用被分解成氨基酸，才能被小腸吸收，被人體細(xì)胞利用”，并闡述氨基酸與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系。

3.2.2 氨基酸的結(jié)構(gòu)及種類

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：氨基酸具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？學(xué)生以小組合作的方式，觀察課本圖2-6不同種類氨基酸的結(jié)構(gòu)式、閱讀廣角鏡相關(guān)內(nèi)容，思考討論：①氨基酸的組成元素有哪些？這些氨基酸有什么異同點(diǎn)？②如果將各氨基酸的不同部分用字母R表示（一R），嘗試歸納氨基酸的結(jié)構(gòu)通式。③嘗試用自己的身體模擬一個(gè)氨基酸分子的簡式。④氨基酸的種類有多少種？根據(jù)其來源可以分為幾類？小組代表展示組內(nèi)學(xué)習(xí)成果，其他同學(xué)糾錯(cuò)或補(bǔ)充。教師點(diǎn)評(píng)，重點(diǎn)對(duì)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式進(jìn)行強(qiáng)調(diào)：一個(gè)中心三個(gè)基本點(diǎn)（中心C原子上連接氨基、羧基、H原子三個(gè)固定基團(tuán)和可變的R基團(tuán)）。必需氨基酸只能來自食物，所以為了健康，我們不應(yīng)該挑食偏食。

3.2.3 氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程

教師提出問題：食物中的氨基酸被人體細(xì)胞吸收后，它們是如何形成蛋白質(zhì)的呢？教師請(qǐng)兩位學(xué)生代表氨基酸，引導(dǎo)其他學(xué)生思考：它們要怎樣才能相互連接呢？學(xué)生很容易想到手拉手的方式。教師肯定了學(xué)生的猜想，并講述“這樣的一次親密牽手，沒有擦出火花卻擦出了‘水花”’，極大地激發(fā)了學(xué)生的好奇心。教師借機(jī)引導(dǎo)學(xué)生觀察教材圖2-7氨基酸分子脫水縮合形成二肽的反應(yīng)方程式，并提出問題：水從哪里來？脫水后形成的化學(xué)鍵叫什么？二肽還是氨基酸嗎？二肽可以繼續(xù)脫水縮合嗎？學(xué)生分析、討論一系列的問題，總結(jié)出三肽、多肽、肽鏈以及一條肽鏈中氨基數(shù)、羧基數(shù)、肽鍵數(shù)、脫去的水分子數(shù)和氨基酸數(shù)之間存在的數(shù)量關(guān)系。

教師追問：多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)嗎？并引導(dǎo)學(xué)生觀察比較教材圖2-8 T4溶菌酶的氨基酸序列示意圖和圖2-10 T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)模型圖的區(qū)別，用語言闡述兩者之間的關(guān)系。教師點(diǎn)評(píng)：一條或者多條肽鏈通過盤曲折疊等多種形式，最終形成具有特定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：在本環(huán)節(jié)中，教師將本節(jié)課的探究問題逐層分解，以“剝洋蔥”的方式，通過設(shè)置環(huán)環(huán)相扣的問題串，有效地驅(qū)動(dòng)學(xué)生體驗(yàn)“問題提出→問題解決→新問題生成→新問題解決”的過程，促進(jìn)學(xué)生完成知識(shí)的自主構(gòu)建。

3.3 科學(xué)探究，模型建構(gòu)

3.3.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因

教師提出問題：生物界的蛋白質(zhì)種類多達(dá)10lo-1012種。可是，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸約20種，這些氨基酸是如何形成數(shù)量眾多的蛋白質(zhì)分子呢？學(xué)生以小組為單位，利用不同顏色的串珠（代表不同種類的氨基酸）和鐵絲，根據(jù)上述習(xí)得的蛋白質(zhì)形成過程，構(gòu)建蛋白質(zhì)模型。各小組展示成果，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察比較這些蛋白質(zhì)模型是否相同，并嘗試尋找出現(xiàn)差異的原因，進(jìn)而歸納、總結(jié)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。

3.3.2蛋白質(zhì)的功能

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有多樣性，其功能有什么特性？依據(jù)上一章結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，學(xué)生猜想蛋白質(zhì)功能也應(yīng)具有多樣性。教師舉例呈現(xiàn)多種蛋白質(zhì)的功能資料，學(xué)生閱讀資料，提取信息，歸納、概括蛋白質(zhì)的功能，驗(yàn)證猜想、蛋白質(zhì)的功能也多種多樣，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。

3.3.3 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

教師展示資料：（1）正常血紅蛋白由51個(gè)氨基酸、2條多肽鏈構(gòu)成，使紅細(xì)胞呈兩面凹的圓盤狀;異常血紅蛋白也由51個(gè)氨基酸、2條多肽鏈構(gòu)成，易聚合成纖維狀，導(dǎo)致紅細(xì)胞變形呈鐮刀狀、易破裂，堵塞毛細(xì)血管，從而造成組織缺血。（2）播放水煮蛋和松花蛋的制備過程的視頻。并提出問題：①兩種血紅蛋白不同的原因是什么？②蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)異常的后果是什么？③影響蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的因素有哪些？待學(xué)生討論完畢后，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納、概括蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

設(shè)計(jì)意圖：模型建構(gòu)活動(dòng)是學(xué)生科學(xué)思維的外在表現(xiàn)。在活動(dòng)中，學(xué)生通過與同伴的溝通、交流、評(píng)價(jià)，不斷地進(jìn)行著思維碰撞，通過動(dòng)手構(gòu)建模型、動(dòng)眼觀察模型、動(dòng)腦分析資料、動(dòng)口表達(dá)觀點(diǎn)，既厘清了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因，完善知識(shí)體系，又有助于科學(xué)思維的發(fā)展和結(jié)構(gòu)與功能觀的建立。

3.4 遷移拓展，增強(qiáng)責(zé)任

教師創(chuàng)設(shè)新的問題情境：隨著生活水平的提高、飲食習(xí)慣的改變、垃圾食品的泛濫，肥胖己逐漸成為威脅人類健康的頭號(hào)殺手，也成為誘發(fā)糖尿病的主要原因。目前注射胰島素是唯一的給藥方式，口服胰島素似乎是很多“糖友”的渴求和心聲。那么，為什么胰島素不能口服呢？教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用己習(xí)得的知識(shí)去解答問題，并展示前沿?zé)狳c(diǎn)資料——新冠病毒刺突S蛋白的研究成果，引導(dǎo)學(xué)生討論這些研究成果的意義和價(jià)值。

設(shè)計(jì)意圖：遷移拓展是對(duì)本節(jié)課的有效總結(jié)。教師通過創(chuàng)設(shè)新的問題情境，有助于學(xué)生學(xué)以致用、提升知識(shí)的應(yīng)用遷移能力。同時(shí)，通過組織學(xué)生對(duì)前沿?zé)狳c(diǎn)資料的分析、討論，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注蛋白質(zhì)的科學(xué)研究進(jìn)展，認(rèn)同蛋白質(zhì)對(duì)生命活動(dòng)的意義，認(rèn)同生物學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，有利于學(xué)生社會(huì)責(zé)任的形成，

4 教學(xué)反思

教師通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境導(dǎo)入教學(xué)，與學(xué)生已有的知識(shí)發(fā)生聯(lián)系，喚醒學(xué)生的前概念，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情和探究欲望。在問題的驅(qū)動(dòng)和引領(lǐng)下，學(xué)生以自主或者小組合作的方式，動(dòng)口、動(dòng)手、動(dòng)眼、動(dòng)腦地參與到課堂學(xué)習(xí)中，以解決問題為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自主構(gòu)建，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，本節(jié)課運(yùn)用該教學(xué)模式，以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以“食物中的蛋白質(zhì)一人體的蛋白質(zhì)（抗體）”為脈絡(luò)，以問題為驅(qū)動(dòng)，從學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活出發(fā)，在解決問題中習(xí)得知識(shí)，再回歸現(xiàn)實(shí)，學(xué)以致用，用所學(xué)知識(shí)解答現(xiàn)實(shí)生活的實(shí)際問題，促進(jìn)知識(shí)的遷移和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)從“學(xué)科教學(xué)”向“學(xué)科教育”的轉(zhuǎn)變。