“問題引導(dǎo)”在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

李斌

高中生物教學(xué)由于涉及很多抽象的概念、微觀的生物結(jié)構(gòu)及復(fù)雜的生理過程而使學(xué)生的學(xué)習(xí)相對(duì)困難，很多學(xué)生對(duì)生物學(xué)習(xí)失去信心。教師通過“問題引導(dǎo)”這種形式能有效降低高中生物教學(xué)的難度，提高生物課堂教學(xué)的質(zhì)量。筆者對(duì)“問題引導(dǎo)”在高中生物課堂教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了探索和嘗試。

一、“問題引導(dǎo)”概述

什么是“問題引導(dǎo)”？“問題引導(dǎo)”以教學(xué)知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)，依托學(xué)生的認(rèn)知，利用教學(xué)素材設(shè)問，結(jié)合教學(xué)問題案例引導(dǎo)并組織學(xué)生一起分析、探討、解決。教師在應(yīng)用“問題引導(dǎo)”時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題。

第一，以問題為中心。生物教學(xué)過程應(yīng)圍繞問題展開，通過師生、生生相互間的分析、討論等形式最終實(shí)現(xiàn)問題的解決。教師在設(shè)計(jì)問題時(shí)，必須以教學(xué)知識(shí)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，充分挖掘書本及周圍相關(guān)的教學(xué)素材進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。問題的設(shè)計(jì)應(yīng)符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平。符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展水平的問題也能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

第二，以學(xué)生為主體。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)該是主動(dòng)的、情境性的、合作的、意義建構(gòu)的創(chuàng)造性過程。學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，“問題引導(dǎo)”的對(duì)象也是學(xué)生。因此，“問題引導(dǎo)”在使用過程中應(yīng)以學(xué)生為主體。

第三，以引導(dǎo)為手段。教師作為問題的引導(dǎo)者，不僅要設(shè)計(jì)出學(xué)生感興趣的、有價(jià)值的問題，還應(yīng)該創(chuàng)設(shè)有意義的問題情境。在問題情境中，在問題驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生易積極主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)討論中，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。“問題引導(dǎo)”應(yīng)該貫穿在整個(gè)教學(xué)過程中，應(yīng)該是一個(gè)連續(xù)的過程。在“問題引導(dǎo)”中，教師引導(dǎo)不僅僅呈現(xiàn)了教師在傳統(tǒng)教學(xué)中的傳授者角色，也充分體現(xiàn)出教師是教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者、幫助者、促進(jìn)者角色。

二、“問題引導(dǎo)”在“基因突變”概念中的應(yīng)用

以“基因突變”概念為例，絕大多數(shù)教師重點(diǎn)圍繞“鐮刀型細(xì)胞貧血癥”展開，最終引出基因突變的概念。教師引導(dǎo)學(xué)生比較人體正常紅細(xì)胞和鐮刀型細(xì)胞的不同點(diǎn)，并以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生逐一分析討論。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生確實(shí)對(duì)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的成因有了深入的理解，也認(rèn)識(shí)到基因突變的概念。但筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)基因突變的概念、基因突變的結(jié)果沒有深入理解，甚至跟染色體的結(jié)構(gòu)變異—缺失相混淆。

在學(xué)習(xí)“基因突變”概念之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段”“基因的表達(dá)”及“基因?qū)π誀畹目刂啤薄Ｔ诖嘶A(chǔ)上，筆者結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平，利用“問題引導(dǎo)”對(duì)“基因突變”進(jìn)行嘗試教學(xué)。

教師提出：什么是基因？學(xué)生答：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。

教師板書繪圖如右圖：

以基因A為例，強(qiáng)調(diào)“基因突變”變的是基因中的“堿基對(duì)”及三種變換方式。教師設(shè)置如下問題，以小組討論的形式展開：

（1）DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換、增添和缺失，就是基因突變嗎？

（2）基因突變是否導(dǎo)致基因的數(shù)目、位置發(fā)生改變？

第（1）問：學(xué)生通過觀察和探討發(fā)現(xiàn)只有發(fā)生在基因中的堿基對(duì)替換、增添和缺失才會(huì)導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)的改變，才是基因突變。DNA上的堿基對(duì)并不都在基因中，所以DNA分子中堿基對(duì)的替換、增添和缺失并不一定是基因突變。

第（2）問：學(xué)生通過觀察，發(fā)現(xiàn)基因突變變的只是基因中的堿基對(duì)，基因的數(shù)目和位置并未改變。

學(xué)生通過上述問題的探討，對(duì)基因與DNA的關(guān)系及基因突變的概念有了更加深入的理解。

師：既然基因突變后基因的數(shù)目和位置并未改變，那基因突變的結(jié)果是產(chǎn)生新基因還是新的等位基因？（面對(duì)該問題，學(xué)生產(chǎn)生了不同的想法。教師要求學(xué)生先猜一個(gè)試試）

師：基因是什么？在哪里？

生：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，在DNA上。

師：DNA又存在于哪里？

生1：DNA主要分布于細(xì)胞核的染色體上，還有線粒體和葉綠體中。

生2：原核細(xì)胞的擬核和質(zhì)粒化學(xué)本質(zhì)也是DNA。

生3：基因可以存在于病毒中，例如噬菌體的DNA上也存在基因。

師：等位基因在哪里？

生：在同源染色體相同位置。

教師引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)剛才那些問題繼續(xù)討論基因突變的結(jié)果。

經(jīng)學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，不同生物由于DNA分布不同，基因組成也不同。病毒、原核細(xì)胞、線粒體和葉綠體中的基因一般單個(gè)存在，不存在等位基因。因此，基因突變不能產(chǎn)生等位基因，只能產(chǎn)生新基因。真核生物染色體上的基因，基因突變能產(chǎn)生相應(yīng)的等位基因，也是新基因。

三、“問題引導(dǎo)”在“基因工程”中的應(yīng)用

基因工程是江蘇高考考查的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。有關(guān)基因表達(dá)載體的構(gòu)建既涉及切割問題，也涉及連接問題。絕大多數(shù)教師都會(huì)重點(diǎn)講解該部分，但學(xué)生答題情況并不是很好。如何突破該難點(diǎn)？筆者也利用“問題引導(dǎo)”進(jìn)行了相關(guān)嘗試。

筆者首先繪制原核基因結(jié)構(gòu)和真核基因結(jié)構(gòu)示意圖，為學(xué)生學(xué)習(xí)基因的結(jié)構(gòu)創(chuàng)設(shè)問題情境，也為基因表達(dá)載體的構(gòu)建作鋪墊。示意圖如下：

問題（1）：原核基因與真核基因在結(jié)構(gòu)上有何異同點(diǎn)？

學(xué)生通過比較發(fā)現(xiàn)：原核基因與真核基因都具有非編碼區(qū)和編碼區(qū)，在編碼區(qū)上下游分別具有啟動(dòng)子和終止子；原核基因編碼區(qū)連續(xù)不間斷，而真核基因編碼區(qū)有外顯子與內(nèi)含子且間隔排列。

學(xué)生雖然發(fā)現(xiàn)了相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，但對(duì)啟動(dòng)子、終止子、編碼區(qū)、外顯子及內(nèi)含子等相關(guān)概念及功能等不太了解。據(jù)此，教師對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，并強(qiáng)調(diào)啟動(dòng)子、終止子與編碼區(qū)之間的關(guān)系。

問題（2）：將上述基因結(jié)構(gòu)圖與基因表達(dá)載體模式圖（如右圖）進(jìn)行比較，它們有什么相同之處？

生：都有啟動(dòng)子與終止子。

問題（3）：基因表達(dá)載體中插入基因（目的基因）相當(dāng)于上述基因結(jié)構(gòu)中的哪個(gè)部分？

生：目的基因相當(dāng)于編碼區(qū)部位。

教師PPT展示例題：

下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料，請分析回答下列問題。

資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時(shí)AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)[5'AOX1和3'AOX1（TT）分別是基因AOX1的啟動(dòng)子和終止子]。

資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)粒，所以科學(xué)家改造出了圖1所示的pPIC9K質(zhì)粒用作載體，其與目的基因形成的重組質(zhì)粒經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，可以將目的基因整合于染色體中以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。

（1）如果要將HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒重組，應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上兩種限制酶識(shí)別序列，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。

（2）步驟3中應(yīng)選用限制酶來切割重組質(zhì)粒獲得重組DNA，然后將其導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌細(xì)胞。

第（1）小題：學(xué)生由于有了上述基因結(jié)構(gòu)與表達(dá)載體之間的比較，很容易發(fā)現(xiàn)HBsAg基因應(yīng)該插入5'AOX1（啟動(dòng)子）和3'AOX1（TT）（終止子）之間，且不能破壞5'AOX1和3'AOX1（TT）。在5'AOX1和3'AOX1（TT）之間存在SnaB Ⅰ和Avr Ⅱ酶切位點(diǎn)，因此在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上SnaB Ⅰ和Avr Ⅱ兩種限制酶識(shí)別序列。

第（2）小題：根據(jù)資料3確保重組DNA[5'AOX1、3'AOX1（TT）及插入的HBsAg基因]的完整性，只能從重組DNA以外的重組質(zhì)粒區(qū)域進(jìn)行切割。根據(jù)限制酶及重組質(zhì)粒上的相關(guān)切點(diǎn)，很容易發(fā)現(xiàn)應(yīng)選用Bgl Ⅱ限制酶進(jìn)行切割。

利用“問題引導(dǎo)”在高中生物教學(xué)中進(jìn)行了多次不同課題的嘗試發(fā)現(xiàn)：“問題引導(dǎo)”的使用能有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性、課堂的參與度；“問題引導(dǎo)”的使用確實(shí)提高了課堂的學(xué)習(xí)效率及生物教學(xué)的質(zhì)量。因此，在今后的生物教學(xué)中，筆者將進(jìn)一步運(yùn)用并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，以促進(jìn)教學(xué)效果的進(jìn)一步提高。