基于學習共同體的高三生物學復習教學實踐

【摘" 要】學習共同體是成員為了一致的愿景集合在一起，并為了實現這一愿景而學習的組織。新高考正在由“考知識”向“考能力”轉變，突出對關鍵能力和學科素養的考查。新高考鼓勵學生多角度主動思考、深入探究，發現新問題、找到新規律，降低“死記硬背”和“機械刷題”的收益。為了踐行“核心素養為宗旨、內容聚焦大概念、教學過程重實踐”的課程理念，為了更有效地復習備考，本文嘗試構建高三師生的學習共同體，以期提高學生在真實情境中解決問題的能力，提高科學思維能力，從而形成結構與功能觀。

【關鍵詞】學習共同體；高三生物學；教學實踐

學習共同體是以學習為主要目標的共同體，這種群體組織更加注重團隊合作，學生將由個體轉變為有共同目標、價值追求集體中的一員。學生在這一群體中，其認知理念、學習方式、思考模式都可以獲得潛移默化的改變。學習共同體與合作學習、同伴輔導等學習模式不同，它更多地是基于尊重學生個人選擇及學習需要自愿組建團隊，強調“志同道合”“志趣相投”，學習水平相當，朝著共同的目標與方向前行。學生在這一團體中，可以暢所欲言，自由發揮專長，展現個人色彩。

一、“學習共同體”的概念界定

根據高中生物學復習課程模式來看，學習共同體可以界定為：在生物學復習中，學生基于共同愿景、目標，以多種方式構建學習團體組織，在教師的指引下，合作完成復習任務。在復習過程中，該團體有著更強的歸屬感，對復習內容有更深、更強的探究欲。

二、基于學習共同體的高三生物學復習教學價值闡述

（一）有利于提升學生的課堂參與度

在高三階段的復習教學中，學生參與度較低，這始終是一個不可回避的問題。高質量的復習活動能夠幫助學生系統建構知識內容，提升復習效率，讓學生以更為扎實且完善的知識儲備迎接高考。教師基于學習共同體的視角實施高三生物學復習，能大幅提升學生的復習課堂參與度，它能改變以往一成不變的復習模式。教師為學生提供豐富的復習資源，以開放性的課堂活動鼓勵學習共同體完成對知識的復習探索。學生在各項資源的運用、建構與分析中，將形成對復習內容的系統解讀，串聯遷移已有的知識經驗，從橫向及縱向布局生物學學習內容，這樣便讓學生成為復習課堂的主要參與者。各個學習共同體能夠根據老師提供的復習活動積極合作，而后派出代表上講臺講解自己小組討論交流的結果。各個共同體之間也將根據代表所闡述的內容繼續展開深一輪的討論與分析。這樣的復習課堂充分體現了思維的交融與互動，啟發了學生的智慧。學生將在多維立體的交互中持續深化知識的理解，實現了知識的遷移應用與融會貫通，使得復習課程教學的效率得到了大幅提升。

（二）有利于發展學生問題解決能力

在以往的高三生物學復習教學中，教師一般采取的是講授式的復習模式。教師將重點知識內容一一講解，讓學生回顧知識點，這樣的復習模式過于傳統，學生始終處于復習的被動狀態，很難達到對知識本質及內核的根本性認知，這在一定程度上也影響了學生高三生物學復習的效率及質量。教師基于學習共同體的視角實施高三生物學復習教學，便將重點凸顯學生的合作交流。教師根據所復習的內容，為學生提供豐富的復習資料，讓學習共同體根據資料討論分析，得出結論。而教師根據學習共同體得出的結論，繼續提出問題，布置任務，讓學習共同體經歷各種問題解決的過程。學生在解決問題的過程中，也將串聯遷移所復習的知識內容，做到對知識的創造性應用，且學習共同體在解決問題的過程中，將展開多元的交流與思考。學生將根據自己積極主動思考的結果，與其他的學習共同體成員展開交流互動，實現思維的碰撞，尋求問題的最優解，建構問題解決模型，使得學習共同體在潛移默化中逐漸掌握知識的內核，更加有利于復習思維的延伸。學生在復習過程中，以知識為基底、以問題解決為導向，將真正展現高質量的復習過程。

三、DNA復制復習課的教學實施過程

（一）課前回顧DNA的結構，為學習DNA的復制埋下伏筆

利用課外時間共同體成員共同回憶人教版高中生物學必修一中“核酸是由核苷酸連接而成的長鏈”和人教版高中生物學必修二中“DNA雙螺旋結構特點”的相關內容，以此為基礎畫出脫氧核苷酸的結構簡式并標出各個碳的編號及畫由五對脫氧核苷酸連接而成的雙鏈結構模式圖。共同體成員相互檢查糾正所畫結構存在的問題并推選代表展示、介紹所畫結構的特點。在此基礎上思考討論教師課前留下的三個問題：什么是氫鍵？形成核酸的縮合反應是怎樣進行的？磷酸二酯鍵是怎樣的化學鍵？共同體成員結合化學的基礎知識及通過網絡查閱相關資料，然后在小組成員間結合示意圖分享各自的理解。這樣不僅深刻理解氫鍵及磷酸二酯鍵的本質，也對DNA復制中要用到的解旋酶也會有進一步的認識。

（二）DNA的半不連續復制

DNA復制時，前導鏈上DNA的合成是連續的，而后隨鏈上是由間斷合成的短片段連接而成的，這種不連續的復制方式稱為半不連續復制。后隨鏈上這些不連續的短片段稱為岡崎片段。對于這部分內容，雖然高中教材上沒有作介紹，但是在很多題目中常有涉及，同時了解岡崎片段，對于深入理解DNA的復制機理很有幫助。共同體成員在課前查閱了解有關“岡崎片段”相關知識的前提下，課堂上共同閱讀老師提供的如下實驗：

20世紀60年代，科學家岡崎夫婦為驗證岡崎片段的存在，進行了以下實驗：讓T4噬菌體在20 ℃時侵染大腸桿菌70 min后，將同位素3H標記的脫氧核苷酸添加到大腸桿菌的培養基中，在2 s、7 s、15 s、30 s、60 s、120 s后，分離T4噬菌體DNA并通過加熱使DNA分子變性、全部解螺旋，再進行密度梯度離心，以DNA單鏈片段分布位置確定片段大小（分子越小離試管口距離越近），并檢測相應位置DNA單鏈片段的放射性，結果如圖1所示。

閱讀完成后，共同體成員思考并討論：“圖1中，與60 s結果相比，120 s結果中短鏈片段減少的原因是什么？該實驗結果為岡崎假說提供的有力證據是什么？”這個問題，在課前、課上這樣的共同學習過程中，我想同學們應該很容易得出這個問題的答案：“短鏈片段連接形成長片段，所以短鏈片段減少；在實驗時間內，細胞中均能檢測到較多的短鏈片段”。

在此基礎上，共同體成員推選代表上講臺邊板畫邊向同學們講解展示他所理解的DNA的半不連續復制。在代表介紹完后，其他學生可以對其解說的內容細節提出自己的不同意見，再一起交流討論。最后教師播放DNA的半不連續復制的動畫視頻，使此過程具象化，以便更好地理解半不連續復制。

（三）DNA的多起點雙向復制

在真核生物中，復制是多起點的，每個DNA分子有100到1 000個復制起點，這些起點都能夠起始復制。DNA的復制過程是雙向的，即從一個單獨的復制起始點上形成兩個復制叉，然后相背而行，這種復制方式稱為雙向復制。雖然是雙向復制，但是因為DNA的兩條鏈是反向平行的，所以兩條子鏈的延伸方向都只能5′→3′。這種復制方式提高了復制速率。對于這部分內容，雖然教材正文中沒有提及，但是在人教版高中生物學必修二教材第56頁的拓展應用題中以資料的形式呈現給學生思考。

例如，已知果蠅的基因組大小為1.8×108 bp（bp 表示堿基對），真核細胞中DNA復制的速率一般為50～100 bp/s。圖2為果蠅DNA的電鏡照片，圖中的泡狀結構叫作DNA復制泡，是DNA上正在復制的部分，請你推測果蠅DNA形成多個復制泡的原因。

共同體成員依據資料和圖片進行討論，得出：“果蠅的DNA有多個復制起點，可同時從不同起點開始DNA的復制，由此加快DNA復制的速率，為細胞分裂做好物質準備。”

此時教師可以繼續追問：果蠅是真核生物還是原核生物？是不是其他生物的DNA復制也是DNA多起點雙向復制？線粒體DNA又是怎么復制的呢？病毒DNA又是怎么復制的呢？等等。雖然后面的這幾個問題超出了高中生物學的要求，但是可以讓共同體成員帶著這些問題課后去查閱相關資料，簡要了解大腸桿菌的雙鏈環狀DNA的θ型復制、線粒體DNA的D環型復制、噬菌體DNA的滾環型復制等。這些課外內容的拓展了解，有助于學生更深入地理解生命的復雜性，構建結構與功能觀，同時也培養了學生的文獻閱讀能力，提高學生在考試答題時對長篇題干的高效閱讀。

（四）端粒和端粒酶與DNA復制的關系

人教版高中生物學必修一中有提到細胞衰老的端粒學說，那么端粒和端粒酶與DNA復制存在什么樣的關系呢？共同體成員通過查閱資料相互討論，可以將所學的相關知識點串聯起來，以構建知識網絡。由于DNA聚合酶不能從頭合成DNA鏈，只能從已存在鏈的3′端延長。引物在細胞中是一段與模板DNA互補配對的短鏈RNA，在PCR中的引物是DNA。引物的存在，使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸。切除引物后繼續由DNA聚合酶從5′→3′方向延長子鏈，各個片段由DNA連接酶將其連成一條完整的DNA子鏈。切除引物后，由于DNA聚合酶只能從已存在鏈的3′端延長的特性，最終會導致子鏈5′端會比母鏈3′端短一截，這就是端粒DNA在每次細胞分裂后縮短的原因，這也是線性DNA在復制時不可避免遇到的問題。環狀DNA在復制時就不存在子鏈5′端會比母鏈3′端短的情況，這也是為什么端粒只存在于真核生物細胞核中染色體的兩端。那為什么干細胞和癌細胞可以無限增殖？這與細胞內的端粒酶活性有關，這類細胞中端粒酶活性高，可以修復縮短的端粒。

（五）PCR與細胞內核DNA復制異同

共同體成員在課前各自回顧復習選擇性人教版2019年必修三《生物技術與工程》教材第三章《基因工程》中提到的利用PCR獲取和擴增目的基因的相關內容，回顧完后，共同討論思考以下幾個問題：DNA復制所需的能量是否都來自ATP？DNA復制的原料是4種脫氧核苷一磷酸，還是4種脫氧核苷三磷酸？在細胞內核DNA的復制與體外擴增目的基因的PCR到底有哪些區別呢？從引物、解鏈方式、溫度變化、復制方式等方面考慮。碰到無法解決的點、難以理解的點可以查閱相關資料或尋求老師的幫助，不論是在課上還是課下，經過師生共同體的學習、討論，最后歸納總結出這幾個問題的答案。

四、結束語

綜上所述，基于學習共同體視域下的高三生物學復習能讓整個復習課堂效率更高，提升學生課堂參與度及問題解決能力。因而，教師要引領學生以學習共同體的方式完成課程復習，根據所復習的內容，優化學習共同體的活動形式，引領學生在知識重構與解讀、問題分析與解決中持續深化知識理解效度，拓寬復習視野，達到深度復習。本文主要聚焦高三復習課中學習共同體的建構，課題組成員將在后續繼續探索不同課型、不同課例的高中生物學習共同體的構建，旨在將學習共同體的教育效力得到最大化凸顯。

【參考文獻】

[1]楊啟虎.創新復習 還原高效：高中生物復習存在的問題及創新策略[J].高考，2023（23）：150-152.

（本文系福建省莆田市教育科學“十四五”規劃2023年度課題“基于‘學習共同體’理論的高中生物課堂教學探究與實踐”研究成果，課題編號：PTMS20

23067）