基于情境教學的問題驅動式高三復習課

摘要：基于《普通高中生物學課程標準》對生物學學科核心素養的落實要求，以及生物試題情境化的命題趨勢，本文以問題驅動式教學模式創設情景，突破“基因的表達”在高三復習中的重難點。該教學模式能夠有效指導學生遷移運用基因指導蛋白質合成的過程及原理，培養學生的邏輯思維和科學探究能力。

關鍵詞：基因表達；情境教學；問題驅動

文章編號：1003-7586（2024）04-0093-02 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）明確要求學生在高中生物學學習過程中逐步發展科學思維，能基于生物學事實和證據運用模型與建模等方法，探討、闡釋生命現象及規律。“基因指導蛋白質的合成”是人教版普通高中教科書《生物學·必修2·遺傳與進化》第4章第1節的內容，包含轉錄和翻譯兩個過程。本節核心內容是：闡述遺傳物質在細胞內是如何起作用的，能引導學生對生命現象的認知由細胞水平深入到分子水平，凸顯了生命的物質觀、信息觀與結構功能觀。

生物試題情境化是生物學高考試題命題的重要趨勢之一。在高三復習課中，教師應強化學生解決真實情境問題的能力。而“基因表達”這一概念抽象、復雜，涉及的專業名詞繁多，對學生科學思維能力要求較高。因此，教師應創設真實的問題情境引導學生開展探究及建模活動，促進學生像科學家一樣，應用模型與建模進行思考、表達與交流。

1 教學目標

（1）通過觀察教材中的圖文資料，概述遺傳信息的轉錄、翻譯過程，形成生命是物質、能量和信息的統一體的生命觀念（生命觀念、科學思維、科學探究）。

（2）通過解決腺病毒載體疫苗如何發揮作用的真實情景問題，培養學生科學思維方法認識事物、解決問題的能力（科學思維、科學探究）。

（3）關注新型冠狀病毒（以下簡稱“新冠病毒”）及其預防措施等生物科學知識在生活中的應用（社會責任）。

2 教學設計思路

本節課以“腺病毒載體疫苗”為線索展開教學，學生通過逐個解決新情境中的現實問題來運用和鞏固知識。本節課的任務主線學習為“構建人體樹突狀細胞表達新型冠狀病毒刺突蛋白基因的過程模型”。圍繞兩個探究活動展開模型構建，同時由四個核心問題構成課堂框架：腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息是怎樣傳遞給mRNA？rnRNA上的堿基序列如何轉變成刺突蛋白中氨基酸的種類、數量和排列順序？什么物質實現了細胞中堿基序列向氨基酸序列的轉換？tRNA如何將mRNA中的堿基序列轉化成氨基酸序列？

在四個核心問題下，教師通過問題串與高考題幫助學生落實基礎，突破難點。設置問題串能夠幫助學生逐個突破考點，培養學生獲取信息，解決真實問題的能力，而高考真題又能帶領學生走近高考，感受高考的命題趨勢，調整復習方向。最后，以腺病毒載體疫苗在人體細胞中表達抗原過程中遺傳信息的傳遞方向作為課堂小結引出中心法則，以新冠病毒在人體細胞內的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為額外材料補充中心法則。以HIV病毒的增殖過程中遺傳信息的傳遞方向作為課后探究材料，引導學生遷移、應用中心法則。

高三年級復習課重在夯實基礎，對基礎知識進行全面系統的復習。教師需要引導學生構建良好的知識結構，并能夠在構建知識體系時滲透學科核心素養的培養。這樣基于情境的思維訓練及模型構建，與新授課一樣，使培養學生的動手能力、分析能力和科學思維能力得到了極大的鍛煉。

3 教學實施過程

3.1 創設情境，引出復習線索

教師通過播放貼近學生生活的社會熱點問題“腺病毒載體”疫苗創設情境，激發學生的學習興趣，培養學生利用已有知識解決問題的能力。從而引出復習線索編碼新冠病毒刺突蛋白的基因是如何指導人體細胞產生刺突蛋白的？

3.2 以腺病毒疫苗為載體，展開教學

3.2.1 腺病毒載體疫苗的重組DNA的遺傳信息傳遞方式

以構建轉錄過程模型為核心展開復習，幫助學生構建知識網絡，培養學生的知識遷移和運用能力。再以三個問題作為核心展開復習網絡，即“堿基序列中A的含義”“轉錄過程需要的條件”“要啟動該過程基因表達載體上還需要什么結構”，明確轉錄過程的場所、條件等基礎知識，再橫向聯系基因工程的內容，強調轉錄過程發生的條件。

3.2.2 mRNA如何指導人體細胞合成刺突蛋白——密碼子

圍繞“密碼子”“反密碼子”展開，學生對照密碼子表，找到該mRNA對應的氨基酸種類及排列順序。教師進而提出一系列子問題：為什么人體細胞能夠讀取新型冠狀病毒刺突蛋白基因轉錄產生的mRNA？學生明確生物界共用一套密碼子，體現生物的統一性。若變異后奧密克戎病毒的該序列發生了突變，該多肽鏈的氨基酸是否會發生變化？學生明確密碼子的簡并性。教師通過一系列問題讓學生思考并理解密碼子的特性，突破翻譯過程中的難點問題——密碼子。同時，教師提出課后拓展問題：若該序列的其他位置發生了堿基的替換、增添或缺失，又會對氨基酸序列造成什么影響？

3.2.3 mRNA如何指導人體細胞合成刺突蛋白——翻譯過程

圍繞翻譯過程展開，教師首先通過對高考題的分析，幫助學生理解tRNA的結構是細胞中mRNA堿基序列向氨基酸序列的轉換的基礎。之后通過播放視頻回顧翻譯過程，提醒學生注意觀察tRNA在細胞核中的位置變化和移動方向。教師請學生演示翻譯過程的動態變化，讓其他同學在基因表達模型圖中畫出翻譯的簡圖，并注明需要的條件。

教師總結基因表達的過程，并提出以下問題：此時核糖體合成的肽鏈能否作為抗原引起機體的免疫反應？教師強調核糖體合成的多肽鏈需要進一步加工折疊才具有生物學效應。教師接著引導學生思考：接種疫苗后，人體在48小時內就會產生大量的刺突蛋白。為什么人體能如此快速地產生大量刺突蛋白？學生通過思考明確多聚核糖體的意義。通過幾次設問讓學生理解人體細胞中少量的mRNA就能指導合成大量刺突蛋白，快速誘導產生特異性免疫，因此腺病毒重組疫苗起效快。

3.3 課后拓展，深化思考

通過提出兩個課后拓展問題引出中心法則，為接下來的復習作鋪墊。課后拓展問題為：腺病毒載體疫苗在人體細胞中表達抗原過程中，遺傳信息的傳遞方向是什么？該序列的其他位置的堿基發生了堿基的替換、增添或缺失，又會對氨基酸序列造成什么影響？

4 教學反思

本節課程教學基于《課程標準》對生物學學科核心素養的落實要求，以及生物學情境題的命題趨勢，采用情境教學、問題驅動的教學模式，通過層層提問，積極調動學生已有的知識儲備，結合直觀形象的示意圖、模型及視頻動畫來輔助教學，注重對知識進行回顧、比較和總結。學生能遷移基因指導蛋白質合成的過程及原理，有助于培養學生的邏輯思維和科學探究能力。這種創設情境、引導探究、任務驅動式的教學符合學生的認知規律，從而能突破教學重難點。