金琦

1 基于項目的學習

基于項目的學習（ Project- based learning，簡稱PBL）模式是一種在美國、法國、日本等發(fā)達國家廣泛運用的教學模式，是以探究學科概念和原理為中心，通過團隊合作的方式，制作一個或一系列作品向他人展示，并在一定時間內(nèi)解決一系列相互關聯(lián)問題的一種新型學習模式。它強調(diào)個體探究與團隊合作相結(jié)合的學習，讓學生自主地、積極地建構自己的知識框架。筆者通過“基因突變”一節(jié)的教學實踐，采用了多元化項目活動，讓學生在合作和探究中學習，解決本節(jié)的教學的一系列核心問題。如，基因在傳遞給子代中是否會變化，會發(fā)生怎樣的變化？基因變化后對生物的性狀以及自然界有什么樣的影響？這樣詮釋了美國教育學家杜威在《民主主義與教育》中提出的“在做中學”的教育理論

2教學過程

2.1設置情境，引入課題

教師呈現(xiàn)問題事例：1910年，赫里克醫(yī)生診所來了一位黑人嚴重貧血癥患者，病人臉色蒼白，四肢無力。醫(yī)生對其使用了所有能治療貧血癥的藥物，均無效。后來做血液檢測時，發(fā)現(xiàn)，此患者紅細胞的形狀和正常人不一樣，是鐮刀型細胞。由此產(chǎn)生疑問：此人的病因是什么？接著，教師再引導學生從紅細胞形狀不一樣，推出應該從生物性狀的體現(xiàn)者——“蛋白質(zhì)”入手進行分析，從而找到切入點。然后，啟發(fā)學生根據(jù)已學的基因控制蛋白質(zhì)的合成知識，得出以下的分析思路：蛋白質(zhì)不同一蛋白質(zhì)中氨基酸不同→mRNA上密碼子不同→DNA中的堿基不同。再和學生一起進行推理，得出：此病的直接病因是血紅蛋白中一個氨基酸發(fā)生了替換;根本病因是控制血紅蛋白的基因中一個堿基對發(fā)生了替換，從而引起了基因的結(jié)構發(fā)生了改變。

設計意圖：教師結(jié)合真實案例設置情境，引導學生根據(jù)已經(jīng)學過的知識探究其病因。教師提供幫助，在學生現(xiàn)實的發(fā)展水平和潛在的發(fā)展水平之間提供了支架，詮釋演繹了心理學家維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論。在探究病因的過程中，學生分組討論，共同找切入點，符合“PBL”教學模式中的個體探究與團隊合作相結(jié)合的學習方式，同時回答了“基因在代代相傳中可能會發(fā)生變化”的核心問題。

2.2進行類比，推出概念

鐮刀型細胞貧血癥的病因說明了堿基對替換會導致DNA結(jié)構發(fā)生改變。如何全面理解DNA中堿基對的改變的方式，以及DNA中堿基對的改變是不是一定會導致生物性狀的改變？教師引導學生閱讀教材第80頁的問題探討，學生抄寫英語句子時，將原句：“THE CAT SAT ON THE MAT（貓端坐在草席上）”錯抄成：

①“THE KAT SAT ON THE MAT（阿拉伯茶坐在草席上）;

②THE HAT SAT ON THE MAT（帽子坐在草席上）;

③THE CAT ON THE MAT（坐在草席上的貓）。

發(fā)生的錯誤是①②是替換了一個字母，③是少了三個字母，和原句對照意義發(fā)生了變化。教師進一步引導：如果把原句想象成親代DNA分子，抄寫句子的過程想象成DNA通過復制將遺傳信息從親代傳遞給子代的過程，請思考此過程中堿基對可能會發(fā)生哪些變化都會導致子代DNA結(jié)構的改變？結(jié)合鐮刀型細胞貧血癥的病因，師生推導出堿基對增添、缺失、替換均引起基因結(jié)構改變，從而總結(jié)出基因突變的概念。

設計意圖：鐮刀型細胞貧血癥的病因只能得到堿基對替換一種堿基對變化方式，教師如果直接陳述出堿基對還有增添、缺失兩種變化方式，太牽強附會。所以，筆者充分利用教材上的問題探討，將學生抄錯英文句子和遺傳信息傳遞進行類比，引導學生推出基因突變時堿基對變化的類型，培養(yǎng)了學生邏輯思維能力，也回答了“基因會發(fā)生怎樣的變化”的核心問題。

2.3探究互動，做中有學

基因控制生物的性狀，基因突變了，會對生物的性狀產(chǎn)生怎樣的影響？筆者在教學中設計了探究活動，讓學生分成4組，分別寫教學案中正?；颉l(fā)生了堿基對替換的基因、發(fā)生了堿基對增添的基因、發(fā)生了堿基對缺失的基因中的mRNA中堿基序列和蛋白質(zhì)中的氨基酸序列（圖1）。

完成上述活動后，每一個學習小組派一學生代表實物投影所寫的結(jié)果。教師引導學生將正常基因、發(fā)生了堿基對替換的基因、發(fā)生了堿基對增添的基因、發(fā)生了堿基對缺失的基因四組基因進行兩兩對照分析，得出基因中堿基對替換、增添、缺失后對蛋白質(zhì)中氨基酸序列無影響、影響不大、完全改變?nèi)N情況。

設計意圖：“基因突變”是第四章“基因表達”的延伸和拓展。學生在已經(jīng)掌握的舊知識的基礎上，設計探究活動，在進行探究活動中通過教師的啟發(fā)學到新知識，符合“做中學”教育理論。實踐證明，本活動有趣、高效，升華了學生對“基因突變與性狀改變”的學習認知。

2.4聯(lián)系生活，學以致用

教師播放一個有30余年煙齡60歲老人肺的微視頻。視頻中介紹了強力的致癌物攻擊他的肺部誘發(fā)基因突變，從而引發(fā)了肺癌。教師提出問題：在我們身邊，有哪些癌癥，誘發(fā)癌癥的因素有哪些？基因突變就一定能誘發(fā)癌癥嗎？師生總結(jié)出誘發(fā)基因突變的因素。最后，教師強調(diào)生活中的注意些事項，才能養(yǎng)成良好的生活習慣，保證我們身體、心理健康。

設計意圖：學習完基因突變后，教師將其和生活中學生熟悉的癌癥聯(lián)系起來，討論兩者之間的偶然或必然的關聯(lián)，得出誘發(fā)基因突變的因素，最后強調(diào)怎么做才能身心健康。這樣將課堂所學帶入生活，解決生活中的實際問題，學以致用，實現(xiàn)學生情感態(tài)度的提升。

2.5 資料閱讀，整合信息

教師提供4則資料，引導學生分析、總結(jié)基因突變的特點。

資料1：棉花的短果枝、水稻的矮稈、果蠅的白眼、雞的卷羽、人類的血友病都是從無到有，都是由于基因突變而引起的新的性狀的出現(xiàn)。

資料2：基因突變可以發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，可以發(fā)生在體細胞中，也可以發(fā)生在生殖細胞中，可以發(fā)生在細胞內(nèi)不同的DNA上，也可以發(fā)生在同一DNA不同的部位上。

資料3：據(jù)科學家研究，控制小鼠毛色的灰色基因可以突變成黃色基因，也可以突變成黑色基因，而且這種突變的方向和環(huán)境沒有明確的因果關系。

資料4：四種基因突變率（表1）。

學生分組，閱讀資料，整合資料中的有效信息，從而得出基因突變的普遍性、隨機性、不定向性、低頻性等特點。

設計意圖：在平時的作業(yè)或考試中，讀不懂題干，抓不住題干中的關鍵信息是大多數(shù)學生常有之事。這就要求教師在平時的教學中就要注重培養(yǎng)學生的閱讀能力。以上教學片段的設計，通過引導學生的進行情境資料的閱讀，分析歸納總結(jié)出基因突變的特點，培養(yǎng)了學生的閱讀能力，符合“上位學習”理論。

2.6用問題串，討論變異的意義

基因突變的意義是教學中的難點。教師提出問題，引導學生思考：

①現(xiàn)在好多人，談“基因突變“就色變，基因突變一定是有害的嗎？

②基因突變產(chǎn)生了新的基因，可能會產(chǎn)生新的性狀，這對生物的生存有何影響？

③基因突變具有低頻性特點，又為何說它為生物的進化提供原材料？

④自然環(huán)境選擇哪些個體生存下來，有利于什么樣的基因積累？

通過思考這些問題，學生理解了基因突變最重要的是產(chǎn)生了新的基因，新的基因和原來的基因所表達的性狀為自然選擇提供了原材料，所以說基因突變是生物變異的根本來源。

設計意圖：教師設置了問題串，讓學生討論基因突變的意義，不僅打破人們談“基因突變”就色變的定勢心理，而且理解了只有基因突變才會產(chǎn)生新的基因，為生物的進化提供了原材料。問題層層推進，符合學生的認知，亦回答了核心問題——基因變化后對生物的性狀以及自然界有什么樣的影響。

3總結(jié)與反思

根據(jù)學生的認知規(guī)律和心理特征，在教學中開展了多元的項目活動，以此解決“PBL”教學模式中倡導的提煉并解決核心問題是本節(jié)課的特色。本課先是從討論歷史上真實案例鐮刀型細胞貧血癥病因入手，提出了“基因在代代相傳中可能會發(fā)生變化”，接著充分利用教材的問題討論，將DNA遺傳信息的傳遞和學生抄錯英文句子進行類比，回答了“基因怎樣變化”核心問題。然后有探究互動、做中有學;聯(lián)系生活、學以致用;資料閱讀、整合信息;用問題串、明變異的意義等多元化項目活動，將本節(jié)要掌握的內(nèi)容串成一條線，讓學生在這條學習的線上“做中學”，不僅得到了知識解決了本節(jié)的核心問題，而且其分析比較能力、邏輯推理能力、探究能力、語言描述能力均有一定的提高。本節(jié)課的課堂實踐證明，開展多元的項目活動，降低了學生的學習難度，使教師和學生在學中不斷思考，在思考中不斷進步，提高學生的學科思維和能力，這正是新時代下培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)的精髓所在。