核心素養(yǎng)視域下高中生物學(xué)教學(xué)策略分析

【摘要】核心素養(yǎng)視域下的高中生物學(xué)教學(xué)，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，提倡利用情境教學(xué)等有效方法?！盎蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成”是人教版必修2教材第4章“基因的表達(dá)”第1節(jié)的內(nèi)容，教學(xué)重點包括RNA的結(jié)構(gòu)和特點、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程以及遺傳密碼等。以人教版“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”教學(xué)為例，從情境驅(qū)動、問題導(dǎo)向、合作學(xué)習(xí)、社會實踐方面出發(fā)，鉆研核心素養(yǎng)視域下高中生物學(xué)教學(xué)策略，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】高中生物學(xué)；核心素養(yǎng)；“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（下文簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）規(guī)定，核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。核心素養(yǎng)的提出，引發(fā)了高中生物學(xué)教學(xué)的重要變革。以不同維度核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為目標(biāo)，既是進(jìn)一步深化教學(xué)改革的要求，也是一線教師努力的方向。通過培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師可以讓他們深入理解和靈活應(yīng)用生物學(xué)知識，提高問題解決能力，成長為具備良好素質(zhì)及社會責(zé)任感的人才。一、情境驅(qū)動，培養(yǎng)學(xué)生正確生命觀念在核心素養(yǎng)視域下，真實生動的情境能激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)知識學(xué)習(xí)興趣和積極性，有利于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。為了培養(yǎng)學(xué)生正確的生命觀念，教師可以通過情境驅(qū)動的方式，在與生物學(xué)知識有關(guān)的情境中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、理解生物學(xué)概念和原理。同時，教師可以設(shè)計不同的學(xué)習(xí)活動，讓情境教學(xué)促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力［1］。以人教版“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”教學(xué)為例，教師可以通過創(chuàng)設(shè)以下兩個情境，培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念，實現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。（一）情境一—侏羅紀(jì)公園一日游情境描述：假設(shè)你是一名生物基因領(lǐng)域?qū)＜?，被邀請參加一個特別的“侏羅紀(jì)公園一日游”活動。在活動中，你需要利用現(xiàn)代生物基因技術(shù)，研究復(fù)活侏羅紀(jì)時期恐龍的可行性。侏羅紀(jì)公園里的各種恐龍的肌肉、骨骼和其他身體部位都是由特定的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。教師可以展示恐龍化石圖，呈現(xiàn)侏羅紀(jì)公園的平面圖，播放《侏羅紀(jì)世界3》電影片段來吸引學(xué)生的注意力。在學(xué)生觀看片段的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生將自己代入生物基因領(lǐng)域?qū)＜业慕巧伎荚趶?fù)活恐龍的過程中，基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)如何構(gòu)成恐龍的身體。教師還可以設(shè)計一個簡單的模擬實驗，要求學(xué)生使用不同顏色的球（代表不同的氨基酸），模擬將mRNA的序列（用不同長度的繩子來表示）轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)（用球鏈來表示）的過程，即遺傳信息的翻譯過程。學(xué)生需要分組討論基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的具體步驟，并且可以使用恐龍作為例子來說明。這一過程可以激發(fā)他們對恐龍身體構(gòu)成的好奇心［2］。在情境中，教師要逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，并思考基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程在生物體中的重要性。同時，對于有關(guān)復(fù)活恐龍的技術(shù)是否應(yīng)該被應(yīng)用的話題，學(xué)生可以在一個有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境中展開討論，進(jìn)而理解課程知識，培養(yǎng)自身的生命觀念。（二）情境二—細(xì)胞內(nèi)的“生產(chǎn)線”情境描述：假設(shè)恐龍身體的細(xì)胞內(nèi)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程是一條生產(chǎn)線，DNA是生產(chǎn)圖紙，RNA是生產(chǎn)線上的工人，核糖體是生產(chǎn)設(shè)備，蛋白質(zhì)是最終的產(chǎn)品，請嘗試?yán)L制生產(chǎn)流程圖。教師可以利用多媒體展示不同類型的恐龍，結(jié)合細(xì)胞內(nèi)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的動畫，幫助學(xué)生形成關(guān)于生物學(xué)知識的直觀印象。同時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過類比的方式，探討“生產(chǎn)線”上各個環(huán)節(jié)的作用及其相互關(guān)系，理解基因表達(dá)的過程。學(xué)生結(jié)合教師的引導(dǎo)，能使抽象的生物學(xué)概念具體化，加深對生物學(xué)知識的記憶。學(xué)生可以在情境中理解基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，形成結(jié)構(gòu)與功能觀這一生命觀念。二、問題導(dǎo)向，強化學(xué)生科學(xué)思維能力《課程標(biāo)準(zhǔn)》提出關(guān)于“解決實際問題的思維習(xí)慣和能力”的核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求?；趩栴}的核心素養(yǎng)培養(yǎng)活動，能助力學(xué)生的思維發(fā)展，提升學(xué)生的問題解決能力。問題教學(xué)以問題為導(dǎo)向，能調(diào)動學(xué)生的生物學(xué)知識學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動進(jìn)行思考，探究生物學(xué)問題，加深對生物學(xué)知識的理解［3］。所以，教師有必要通過問題導(dǎo)向，強化學(xué)生的科學(xué)思維能力。在“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一課中，遺傳信息的轉(zhuǎn)錄是重要的知識。教師可以設(shè)計如下問題，引導(dǎo)學(xué)生思考基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的細(xì)節(jié)，使其應(yīng)用所學(xué)生物學(xué)知識解決問題：1.你認(rèn)為轉(zhuǎn)錄是什么？轉(zhuǎn)錄在生物體內(nèi)有哪些作用？2.在轉(zhuǎn)錄的過程中，DNA的哪條鏈被用作模板？選擇DNA的另一條鏈可行嗎？3.在轉(zhuǎn)錄的過程中，RNA聚合酶發(fā)揮什么作用？如果缺少RNA聚合酶，會發(fā)生什么事？4.DNA與mRNA在結(jié)構(gòu)方面有哪些區(qū)別？這些區(qū)別對mRNA的功能有何影響？5.影響轉(zhuǎn)錄的速率或效率的因素有哪些？這些因素是怎樣發(fā)揮作用的？之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生參考核糖和脫氧核糖的結(jié)構(gòu)模式圖，總結(jié)RNA是什么物質(zhì)，為什么mRNA適于作為DNA的信使。學(xué)生通過分析可以發(fā)現(xiàn)：雖然組成RNA的五碳糖是核糖而不是脫氧核糖（這也是DNA與RNA的區(qū)別），但是RNA的分子與DNA的分子極為相似，RNA的分子也是由核苷酸連接而成的。正因如此，RNA才具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能性［4］。教師還可以參考DNA與RNA在化學(xué)組成上的區(qū)別，讓學(xué)生理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄細(xì)節(jié)以及核糖與脫氧核糖的區(qū)別，再適時提出問題：“DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的？”這一問題有利于讓學(xué)生在圖示的輔助下，結(jié)合自己的理解，回顧和分析遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程，建構(gòu)知識體系。對于遺傳信息的翻譯的知識，教師可以讓學(xué)生思考以下問題，進(jìn)而為學(xué)生總結(jié)遺傳信息的翻譯過程及其在蛋白質(zhì)合成中的重要性：1.mRNA上的遺傳密碼該怎樣破解？每個氨基酸對應(yīng)的密碼子只有一個還是有多個？2.核糖體在翻譯的過程中作用是什么？核糖體的作用是怎樣發(fā)揮的？3.翻譯是如何起始和終止的？起始密碼子和終止密碼子在這個過程中發(fā)揮什么作用？4.如果在翻譯過程中出現(xiàn)錯誤，細(xì)胞是否有識別并修正這些錯誤的機制？通過設(shè)計問題，教師不僅能引導(dǎo)學(xué)生深入理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，還能鍛煉他們的科學(xué)思維和問題解決能力，從而提高他們的核心素養(yǎng)。三、合作學(xué)習(xí)，提升學(xué)生科學(xué)探究能力《課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，學(xué)生應(yīng)在探究中，樂于并善于開展團(tuán)隊合作，勇于創(chuàng)新。合作學(xué)習(xí)提倡學(xué)生之間進(jìn)行交流，有利于學(xué)生通過小組探究等方式，實現(xiàn)對生物學(xué)知識的共同建構(gòu)［5］。運用合作學(xué)習(xí)方法開展教學(xué)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神和溝通能力，使學(xué)生具備良好的社會適應(yīng)能力。因此，教師可以設(shè)計合作學(xué)習(xí)方案，鼓勵學(xué)生在小組內(nèi)充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，提升合作學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)探究能力。在“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一課中，中心法則也是重要的知識，因為中心法則揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞和表達(dá)的過程。學(xué)生通過學(xué)習(xí)中心法則，能理解生命的本質(zhì)和生物的多樣性，這為他們進(jìn)行科學(xué)探究提供了重要的理論依據(jù)。教師可以設(shè)計主題為“中心法則探秘之旅”的合作學(xué)習(xí)活動。在這個活動中，學(xué)生需要達(dá)成的合作學(xué)習(xí)目標(biāo)包括：1.能理解中心法則、DNA的復(fù)制和遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程；2.能提出問題、做出假設(shè)、合作實驗、分析數(shù)據(jù)，形成一定的科學(xué)探究能力；3.能在合作中與小組成員主動交流、溝通，互幫互助。教師具體可以按照以下步驟組織這個活動。首先，學(xué)生要進(jìn)行分組并領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料、實驗材料，明確本組的探究任務(wù)，如“探究DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性”“探究轉(zhuǎn)錄過程中的堿基配對規(guī)則”“探究翻譯過程中的遺傳密碼破解”等。其次，教師可以簡要介紹中心法則的概念，要求各個小組在規(guī)定時間內(nèi)搜集、整理資料，提出具體的探究問題并做出假設(shè)。小組成員要結(jié)合假設(shè)共同設(shè)計模擬實驗，驗證假設(shè)。在實驗中，小組成員要觀察、記錄和分析實驗現(xiàn)象，思考改進(jìn)實驗設(shè)計的方法。再次，實驗結(jié)束后，各小組要整理和分析實驗數(shù)據(jù)，檢驗本組假設(shè)的正確性，并就實驗結(jié)果進(jìn)行討論，參考如圖1所示的中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向），總結(jié)中心法則涉及的相關(guān)過程的特點和規(guī)律。每個小組要派一名代表，向師生展示本組的合作學(xué)習(xí)成果。在小組代表展示的過程中，教師可以鼓勵其他小組進(jìn)行提問，以促進(jìn)全班學(xué)生的深入互動和交流。圖1中心法則圖解最后，教師要對各小組的合作學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價，肯定學(xué)生積極的態(tài)度和優(yōu)秀的成果。同時，教師也要指出各個小組應(yīng)改進(jìn)的地方，對中心法則的相關(guān)知識進(jìn)行總結(jié)，強調(diào)其在本章學(xué)習(xí)中的重要性。在這樣的合作學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過假設(shè)、研究、實驗、總結(jié)，既可以理解生物學(xué)知識的本質(zhì)，又可以明確中心法則在基因工程、生物制藥等領(lǐng)域的價值。合作學(xué)習(xí)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)探究素養(yǎng)。四、社會實踐，增強學(xué)生社會責(zé)任意識核心素養(yǎng)視域下的高中生物學(xué)教學(xué)，提倡教師設(shè)計與生物學(xué)課程相關(guān)的課外科技活動和社會實踐活動。教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容組織社會實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的使命感，增強學(xué)生的社會責(zé)任意識，提升學(xué)生的社會適應(yīng)能力［6］。在“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”一課中，教師可以通過如下社會實踐引導(dǎo)學(xué)生組建社會實踐小分隊，讓每個小隊分別完成不同的實踐任務(wù)，旨在加深學(xué)生對基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過程的理解。社會實踐背景：抗菌藥物能抑制細(xì)菌的生長，它們的抗菌機制值得探討。請結(jié)合課程內(nèi)容，設(shè)計社會實踐方案，研究不同抗菌藥物可用于治療疾病的原理，再根據(jù)自己的心得體會，暢想未來生物制藥領(lǐng)域的創(chuàng)新成果并進(jìn)行交流。為了開展社會實踐，第一步，每個小隊需要選擇一種與基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成相關(guān)的藥物進(jìn)行研究，如紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等。小隊成員需要分工合作，通過圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等渠道，搜集有關(guān)所選藥物的資料，了解所選藥物的研發(fā)背景、應(yīng)用現(xiàn)狀、爭議點等。第二步，各小隊需要利用課后時間到本地制藥廠進(jìn)行實踐；采訪相關(guān)領(lǐng)域的專家或?qū)W者，了解他們關(guān)于所選藥物的看法和建議；設(shè)計問卷，針對所選藥物的應(yīng)用，利用微信公眾號、微博等進(jìn)行調(diào)查，收集公眾的意見，了解公眾對所選藥物的認(rèn)知程度和使用感受。第三步，各小隊需要圍繞社會實踐進(jìn)行交流。每個小隊需要選出一名代表，從基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的角度，匯報本隊的社會實踐成果和提出本隊的藥物研究觀點。在此期間，其他小隊可以發(fā)表本隊的觀點。通過這樣的社會實踐，學(xué)生能了解紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物的特性和藥物的抗菌機制（紅霉素能與核糖體結(jié)合，抑制肽鏈的延伸；環(huán)丙沙星能抑制DNA的復(fù)制；利福平能降低RNA聚合酶的活性），深刻理解基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，而且能增強在基因技術(shù)應(yīng)用方面的社會責(zé)任意識，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的