基于科研情境的復(fù)習(xí)策略

科研情境指的是圍繞科學(xué)研究過程構(gòu)建的包含科研問題、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果討論等要素的場景或環(huán)境。基于科研情境的教學(xué)能使學(xué)生仿佛置身于科研現(xiàn)場設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生提出問題、解決問題的能力，加深學(xué)生對(duì)生命本質(zhì)的理解。教師創(chuàng)設(shè)科研情境，能使學(xué)生深刻了解生物學(xué)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，形成關(guān)注社會(huì)的意識(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。本文以“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”一課的復(fù)習(xí)為例，嘗試探討基于科研情境的生物學(xué)復(fù)習(xí)策略，以期為生物學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐提供參考。

一、選擇科研情境，契合復(fù)習(xí)主題

科研情境可以讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境之感，體驗(yàn)科學(xué)家提出問題和假設(shè)、設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論的過程。但并不是所有的科研情境都適合融入課堂，教師在選擇科研情境時(shí)需要考慮如下內(nèi)容： ① 是否高度契合教學(xué)目標(biāo)。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)緊密圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)目標(biāo)選擇科研情境，以有效達(dá)成各個(gè)教學(xué)階段的知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)目標(biāo)。 ② 是否匹配學(xué)生的認(rèn)知水平。學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與認(rèn)知能力是教師選擇科研情境的重要依據(jù)。 ③ 是否兼具科學(xué)性與時(shí)效性。教師重視科學(xué)情境的科學(xué)性與時(shí)效性，能確保所呈現(xiàn)的知識(shí)準(zhǔn)確無誤，研究方法嚴(yán)謹(jǐn)可靠。 ④ 是否具備探究啟發(fā)性。優(yōu)秀的科研情境能為學(xué)生提供思考和探究的空間。教師圍繞科研情境設(shè)計(jì)層層遞進(jìn)的問題，能引導(dǎo)學(xué)生深入思考，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

血橙是生活中常見的水果。四川省資中縣因血橙種植面積全國最大、產(chǎn)量全國最高而被稱為“中國血橙之鄉(xiāng)”[]。在購買血橙時(shí)，我們經(jīng)常可以看到賣家的溫馨提示：如果血橙果肉顏色不深，可以將無色的血橙放在冰箱冷藏幾天，這樣血橙果肉會(huì)逐步上色。血橙果肉顏色的形成是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。在“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”一課的復(fù)習(xí)中，教師可選擇研究血橙果肉顏色的科研情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)概念與原理來解釋科研探究的結(jié)果以及生活中的現(xiàn)象，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念與原理的理解。

二、解構(gòu)知識(shí)體系，錨定情境單元

為了更好地將所學(xué)知識(shí)與科研情境融合，教師可依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容，梳理出核心概念與主干知識(shí)，并將這些內(nèi)容拆分成多個(gè)聯(lián)系緊密的知識(shí)模塊。在此基礎(chǔ)上，教師可依據(jù)每個(gè)模塊的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的科研情境單元，確保復(fù)習(xí)的全面性與系統(tǒng)性。在每個(gè)情境單元中，教師要精心設(shè)計(jì)具有遞進(jìn)性的問題鏈，首先設(shè)置簡單的事實(shí)性問題，引導(dǎo)學(xué)生獲取情境中的基礎(chǔ)信息；其次設(shè)置理解性、應(yīng)用性問題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)情境問題進(jìn)行分析、推理與解釋；最后設(shè)置創(chuàng)新性、批判性問題，讓學(xué)生提出獨(dú)特見解，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”一課主要從三個(gè)維度對(duì)基因和性狀間的關(guān)系進(jìn)行闡釋：一是聚焦基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的內(nèi)在聯(lián)系；二是探討基因的選擇性表達(dá)如何推動(dòng)細(xì)胞分化；三是研究表觀遺傳現(xiàn)象及其對(duì)基因與性狀關(guān)系的影響。教材用高度凝練的語句對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)：基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在復(fù)雜的相互作用。這些相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，以極為精細(xì)的方式調(diào)控著生物體的性狀。基于此，教師可解構(gòu)本課知識(shí)體系，錨定相應(yīng)的情境單元，如圖1所示[2]。

三、篩選科研信息，匹配概念要素

首先，在篩選關(guān)鍵信息方面，教師要緊密圍繞生物學(xué)概念要素。科研情境中包含大量實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，教師要精準(zhǔn)識(shí)別與概念要素緊密相關(guān)的部分，依據(jù)概念要素的內(nèi)涵，對(duì)科研情境中的信息進(jìn)行分類，將能體現(xiàn)概念關(guān)鍵特征、原理和規(guī)律的信息篩選出來，構(gòu)建簡潔且重點(diǎn)突出的情境框架，以免學(xué)生被冗余信息干擾。其次，教師要運(yùn)用轉(zhuǎn)化復(fù)雜表述等手段簡化科研情境。科研文獻(xiàn)中的表述通常嚴(yán)謹(jǐn)且專業(yè)，對(duì)于高中生來說理解難度較大。因此，教師要將這些復(fù)雜表述轉(zhuǎn)化為符合學(xué)生認(rèn)知水平的語言，以此降低知識(shí)的理解難度，讓學(xué)生能更好地理解科研情境與生物學(xué)概念要素之間的聯(lián)系。最后，教師要調(diào)整研究過程，使科研情境更契合復(fù)習(xí)需求。真實(shí)科研過程往往包含預(yù)實(shí)驗(yàn)、多次重復(fù)驗(yàn)證、多因素探究等環(huán)節(jié)，較為嚴(yán)謹(jǐn)且繁雜。因此，教師在復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，如減少不必要的變量和數(shù)據(jù)，以便學(xué)生理解概念要素如何在科研實(shí)踐中體現(xiàn)。此外，教師要合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)方式，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)圖表轉(zhuǎn)化為更直觀的示意圖、對(duì)比表格，讓學(xué)生能快速提取與概念要素相關(guān)的結(jié)論，進(jìn)而提升復(fù)習(xí)效率。在簡化科研情境的過程中，教師要注意一些要點(diǎn)：一是不能降低科研情境的科學(xué)性和邏輯性，要保證保留的信息真實(shí)可靠，能正確體現(xiàn)生物學(xué)概念要素；二是確保簡化后的情境難度適中，既能引起學(xué)生的思考，又不會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，簡化后的科研情境應(yīng)具有一定的開放性和啟發(fā)性，能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究概念要素，從而加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念要素的理解。

在“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師可根據(jù)不同的情境單元，提供相應(yīng)的情境素材，并結(jié)合情境素材設(shè)置教學(xué)任務(wù)，如圖2所示。在情境單元一中，教師提供血橙花青苷形成機(jī)制的資料，引導(dǎo)學(xué)生基于基因控制性狀的兩種方式，建構(gòu)花青苷合成的模型，并通過表格比較轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程。在情境單元二中，教師提供套袋與未套袋情況下，與花青苷形成相關(guān)的調(diào)節(jié)基因與結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)結(jié)果，組織學(xué)生分析討論，進(jìn)而讓其深刻理解細(xì)胞分化概念的內(nèi)涵。在情境單元三中，教師提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生明白表觀遺傳的重要作用。

四、建構(gòu)知識(shí)體系，練習(xí)強(qiáng)化提升

科研情境的核心功能在于激活知識(shí)體系，教師將科研情境深度融入復(fù)習(xí)課，能拓展知識(shí)體系建構(gòu)的創(chuàng)新路徑，打破傳統(tǒng)復(fù)習(xí)課單向知識(shí)回顧模式的限制，通過真實(shí)問題，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用多元要素，進(jìn)而加深對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解。學(xué)生在分析問題、提出假設(shè)、驗(yàn)證結(jié)論的過程中，能實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系從“靜態(tài)存儲(chǔ)”到“動(dòng)態(tài)應(yīng)用”的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，這一過程還能激發(fā)學(xué)生的自主建構(gòu)意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新能力，為學(xué)生應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)提供認(rèn)知支撐。在復(fù)習(xí)過程中，教師要設(shè)置適當(dāng)?shù)木毩?xí)，引入一些高考經(jīng)典題目，以此幫助學(xué)生鞏固知識(shí)。

苯丙氨酸光調(diào)節(jié) 調(diào)控結(jié) 構(gòu) 轉(zhuǎn)錄 系 催化基因 基因 翻譯 列 酶溫度 Ruby CHS等花青素 果肉“血色”觀念基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精確調(diào)控著生物體的性狀。

在學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)順利完成單元情境任務(wù)后，教師可引導(dǎo)其構(gòu)建本課的概念圖（如圖3）。通過對(duì)概念圖進(jìn)行深入分析，學(xué)生能夠深入了解環(huán)境、基因、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀四者間的內(nèi)在聯(lián)系。事實(shí)上，在多數(shù)情況下，基因與性狀并非簡單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，有時(shí)一個(gè)性狀會(huì)受到多個(gè)基因的共同影響。這充分表明，基因與基因之間、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物之間以及基因與環(huán)境之間存在極其復(fù)雜的相互作用[3]。這些相互作用以極其精確的方式調(diào)控著生物體性狀的表達(dá)與呈現(xiàn)。

總之，科研情境是知識(shí)應(yīng)用的“試驗(yàn)田”。學(xué)生通過科研情境，能將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的工具，在探索與實(shí)踐的過程中，對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度檢驗(yàn)與重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)從“知道”到“會(huì)用”的轉(zhuǎn)變，切實(shí)提升知識(shí)運(yùn)用能力與解決復(fù)雜問題的能力。這種實(shí)踐過程不僅能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，還能培養(yǎng)他們的科學(xué)思維與創(chuàng)新精神。復(fù)習(xí)課是知識(shí)的“整理師”。學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中獲取的知識(shí)往往是零散、碎片化的，教師通過復(fù)習(xí)課能幫助學(xué)生梳理與整合相關(guān)知識(shí)，構(gòu)建完整的知識(shí)體系。復(fù)習(xí)課能以結(jié)構(gòu)化的方式將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，揭示知識(shí)之間的內(nèi)在邏輯與層次關(guān)系，使學(xué)生從整體上把握學(xué)科知識(shí)，形成清晰的認(rèn)知框架。科研情境與復(fù)習(xí)課并非相互割裂的獨(dú)立個(gè)體，他們之間具有相輔相成、協(xié)同共進(jìn)的關(guān)系。扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)是學(xué)生在科研情境中解決問題的前提，只有構(gòu)建完整的知識(shí)框架，學(xué)生才能在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)迅速檢索、調(diào)用相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行有效的分析與推理。科研情境為復(fù)習(xí)課注入了鮮活的生命力，為復(fù)習(xí)課提供了豐富多樣的素材。這些素材源自真實(shí)的科研場景，具有很強(qiáng)的針對(duì)性與啟發(fā)性。學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中結(jié)合這些素材，能夠更加直觀地認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有針對(duì)性地查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步完善知識(shí)體系。

［參考文獻(xiàn)]

[1］彭震宇，林玲，張嬌嬌，等.四川資中血橙產(chǎn)業(yè)面臨的問題及提檔升級(jí)對(duì)策建議［J].中國果樹，2025（5）：135-139.

[2]袁悅.血橙和紫皮柚果實(shí)花青苷積累響應(yīng)光和低溫的機(jī)制研究［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

[3］中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.