PCK理論在高中生物學教學中的應用

曹燕波 徐 彤

(江蘇省無錫市輔仁高級中學 214123)

PCK是學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge)的簡稱，定義為“教師個人教學經(jīng)驗、教師學科內(nèi)容知識和教育學的特殊整合[1]。”可以說，PCK是教師個人獨一無二的教學經(jīng)驗，是教師最有用的知識代表形式，是教師專業(yè)知識中最核心的部分。研究PCK有利于促進教師提升專業(yè)發(fā)展，改進課程教學方法，它直接影響課堂教學效益，影響學生的學習質(zhì)量。關注學生的學習是教學的本質(zhì)追求，PCK是將學科知識轉(zhuǎn)化為學生可學的形式。從實踐層面來理解PCK，它更多的是強調(diào)課堂教學中學科知識的呈現(xiàn)方式，它直接指向?qū)W生的學習。

1 探究知識背景，用PCK幫助理解知識的本質(zhì)

PCK包含關于學科的知識。它是關于學科性質(zhì)的知識和最有學習價值的知識，即實質(zhì)知識。生物科學是一門實驗學科，特別注重對學生創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)。學習生物學科讓學生終身受益的不是具體的知識，而是當大部分生物學知識忘掉之后所剩下的東西，那就是學生的思維方式和他的生物學價值取向。

案例1：“孟德爾遺傳定律”一節(jié)的學習。孟德爾兩大定律的學習一直是高中生物學教學的重難點。它涉及許多重要的遺傳學基本概念，如自花授粉、異花授粉、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離、自交和測交等。怎樣能讓學生在短短幾節(jié)課中理解它們的含義并能融會貫通，采用“實踐體驗”法，可取得較好的效果。例如，帶領學生在校園里找到實物，在現(xiàn)場一邊模擬演示孟德爾的雜交試驗，一邊介紹概念。分析孟德爾做的豌豆雜交實驗的結果時，教材上有表格呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分析比，也可以提供豌豆種子讓學生動手數(shù)數(shù)黃色、綠色子葉的豌豆，體會數(shù)到5000或者10000粒的時候是什么感受？孟德爾得出這些實驗結果要數(shù)多少粒豌豆？由于孟德爾的遺傳學實驗做了8年時間，學生自然而然地感悟出“成大事者必有鍥而不舍”的精神。

2 探尋課程知識，用PCK思索知識的有效呈現(xiàn)

PCK包含有關于課程的知識，特定的學習內(nèi)容在橫向和縱向上與其他只是在組織和結構上的聯(lián)系。探尋課程知識的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，從課程知識本體和教育學知識的交集中尋求知識的有效呈現(xiàn)方式，有助于學生更好的理解、掌握、運用知識。

案例2：“孟德爾分離定律”一節(jié)的學習。高中生物學必修模塊涉及分子、細胞、遺傳和穩(wěn)態(tài)及調(diào)節(jié)等內(nèi)容。在學習“基因分離定律”之前，學生已經(jīng)有了細胞結構和有絲分裂的細胞學基礎。學習減數(shù)分裂及有關遺傳因子在親代子代之間的傳遞規(guī)律，有助于從細胞水平和分子水平理解遺傳規(guī)律，可為后面要學習的“基因和染色體的關系”、“基因的本質(zhì)”做好鋪墊。基因分離定律是學習基因自由組合定律和伴性遺傳的重要基礎。而基因分離定律、自由組合定律又是學習生物變異和遺傳育種的重要基礎。通過有序的教學呈現(xiàn)，幫助學生學會對上述幾個模塊知識進行整合。由于學生在第一課時“一對相對性狀的遺傳學實驗”中掌握了一些重要概念及孟德爾的實驗過程，第二課時的任務是喚起學生對前概念的記憶，在理解的基礎上能對核心教學知識加以整合、遷移、應用，可通過活動的方式來進一步加深學生的理解。

先讓學生體驗“性狀分離比模擬實驗”，喚起學生對“基因分離定律”的再認識 。接著設計問題串：為什么每次抓取小球后都必須先放回原位,然后才重新抓取? 在實驗過程中，從兩個桶中取出的小球，組合成純合子的概率是多少？雜合子的概率又是多少？隨機抓取8次，是否出現(xiàn)三種基因組合，且比例為1∶2∶1？如果孟德爾當時只統(tǒng)計8株豌豆的性狀，能否科學合理地解釋性狀分離現(xiàn)象?為什么？想一想，如果甲桶有50個小球，乙桶有20個小球，那么甲乙兩小桶中小球隨機組合的比例會不會變？引導學生帶著問題進行模擬實驗，在實驗中思考，在思考中獲得對分離規(guī)律發(fā)生過程的深刻理解。

整堂課學生有靜有動，從知識出發(fā)，根據(jù)課程知識的特點形成相應有效的PCK，用學生易于理解的方式呈現(xiàn)知識，注重知識本體的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，有利于幫助學生厘清學習思路，促進學生的有效學習。

3 探索教師個性，用PCK引領課堂的有效組織

為達到教學目標要求，PCK還體現(xiàn)教學策略的知識。教師個人教學策略的探索與實施，是個人有效組織和引領課堂教學，不斷將各方面知識綜合、創(chuàng)新的探究過程。從這個意義上說，很大程度上PCK所達到的水平與教師個人的知識積累和性格特長有密切的聯(lián)系。每位教師都有自己的個性特長，個體的差異決定了個人PCK的獨特性。如果在教學中能結合教師自身的特長優(yōu)勢利用具有感染力的語言配以新穎直觀的圖片、動畫來講述邏輯嚴密的科學知識，定能產(chǎn)生良好的教學效果。

案例3：“人類遺傳病”一節(jié)的學習。在分析單基因遺傳病時，準備“白化病”“并指、多指”以及“苯丙酮尿癥”患者的照片，先給學生以強烈的直觀印象，再展示“苯丙酮尿癥的代謝示意圖”(圖1)。

圖1 苯丙酮尿癥代謝示意圖

教師同時講述：白化病和并指多指，大家一看就知道他們的病癥在哪里。那么苯丙酮尿癥患者呢？看看圖中這個可愛的孩子，你是不是看不出他有什么異樣？其實苯丙酮尿癥患者是缺少酶1，致使苯丙氨酸無法轉(zhuǎn)化成酪氨酸，而只能轉(zhuǎn)變成苯丙酮酸。苯丙酮酸在體內(nèi)積累過多就會對嬰兒的神經(jīng)系統(tǒng)造成不同程度的損害。此病的癥狀有嚴重的學習障礙和痙攣發(fā)作的傾向，易夭折。你能想象這個孩子接下來的生活將會是怎樣的呢？得了這種遺傳病該怎么治療呢？從圖1中可以看出苯丙氨酸的代謝可以有兩條途徑，但現(xiàn)在有一條途徑(因缺少相應的酶)行不通，只能走另一條途徑，從而導致苯丙酮酸的積累。所以，要這種疾病的治療方法，一是給其酶1，打通第一條代謝途徑(要讓足夠多細胞的酶1都能發(fā)揮作用，的確很難達到)；二是抓源頭，少攝入苯丙氨酸就不會有苯丙酮酸的積累。現(xiàn)在的治療方法就是第二種，即患兒平時基本上采用素食的飲食方式，盡可能少攝入蛋白質(zhì)，減少苯丙氨酸的量。

4 探知學生學情，用PCK促進學生的有效學習

PCK還包含有關于學生的知識。即學生對某一主題的理解和誤解的知識，主要了解不同學生的學習能力和學習策略、年齡和發(fā)展程度、態(tài)度和動機，以及知道學科中哪些知識容易混淆，他們常見的錯誤是什么，如何有效糾正等。

案例4：“基因重組”一節(jié)的學習。教材提出，基因重組包括“非同源染色體上非等位基因的自由組合”和“同源染色體上的非姐妹染色單體自由組合”兩種類型。很多學生對于這部分內(nèi)容是有困惑的。對于提到基因重組的第一種類型，生物體通過減數(shù)分裂形成配子時，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合。這樣，由雌雄配子結合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。這樣這基因重組到底是指形成了多種基因型不同的雌雄配子？還是指產(chǎn)生多種受精卵？如何理解配子多樣性與子代多樣性之間的關系？針對學生存在的思維誤區(qū)，可在教學中做如下的思路整理：①明確基因重組的兩種類型具體發(fā)生在有性生殖的哪個過程？實質(zhì)是基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，通過基因重組產(chǎn)生了多樣的配子。②明確子代性狀多樣的直接原因是配子和配子結合隨機多樣；③根據(jù)前兩條知道，通過基因重組產(chǎn)生多樣的配子，多樣的配子和配子隨機結合即受精，所以才能產(chǎn)生多樣的子代；④綜上所述，基因重組是子代的多樣性的一個基礎，這些多樣的后代中總會有一些是含有能適應某種變化的、生存所必需的基因組合。

所以，基因重組是生物變異的豐富來源，是形成生物多樣性的重要原因，對生物進化具有重要的意義，也就是為生物進化提供了豐富的原材料。知識的呈現(xiàn)方式可以是多樣的，但是從學生固有的舊知出發(fā)，引發(fā)對新知的理解，對于學生進一步掌握新知識，復習鞏固舊知識必然是有益的。