在情境中教學 落實生物學科中的生命觀念教育

陳紅

摘要 以“蛋白質單元教學”為例，以創設情境的“真實性、貫穿性、問題的導向性”，讓學生用發展和辨證的眼光看待已有的生物學結論，引發學生的“深度學習”，促進生物學科核心素養中“生命觀念”在課堂教學中落到實處。

關鍵詞 情境教學 學科教學 生命觀念

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

文件編號：1003-7586（2018）11-0078-03

2018高考全國卷I理綜第8題B選項“酶是一類具有高選擇性催化性能的蛋白質”，在化學老師看來命題沒大問題，化學學科中對于酶沒有細分，強調酶的高催化性，而生物學科教師關注的是例外，因為“絕大多數的酶是蛋白質，極少數是RNA”。生物學與化學同屬科學課程，為何在同一個概念的認知會出現偏離。由此引發了思考：為什么生物學概念、規律經常有例外？下面以“蛋白質單元教學”為例，闡明通過合理的教學情境的設置，讓學生用發展和辨證的眼光看待已有的生物學結論，促進學科核心素養中“生命觀念”在課堂教學中落到實處。

1教學情境化在落實學科核心素養的必要性

學習和思維都是基于情境的，不能孤立地鑲嵌在個體的大腦之中，而是通過情境中的文化活動或工具發生在人類的大腦中。發展學生的生物學核心素養是中學生物學課程的核心任務。核心素養目標的達成必須依托各學科的教學實踐活動。學科核心素養的形成需要學習者在學習中與學習情境的持續性的互動（閱讀、思考、質疑、討論、實驗等），需要學習者在解決問題中形成關鍵能力，培養正確的價值觀。

1.1從認識論角度分析，教學情境化的必要性

中學生物學課程作為科學課程，除了具備自然科學的一般屬性，還有其獨特的學科特點，即生物學概念大多是觀察，比較和歸納的結果，而不是靠數理邏輯的演繹。生物科學研究中常用不完全歸納法，運用歸納和概括注定無法窮盡復雜多樣的生命世界。因此，通過不完全歸納歸納獲得的生物學概念和規律常有例外的存在，缺乏學習情境所習得的生物學概念必然導致知識的支離破碎，易導致學生對概念做絕對的理解。

1.2從新的課程標準視角分析，教學情境化的必要性

《普通高中生物學課程標準（2017版）》（以下簡稱新課標）的基本理念是：以“生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任”學科核心素養為宗旨，內容聚焦大概念，教學過程重實踐，關注學生主動參與，關注學生實踐，動手結合動腦。教師圍繞著生物學大概念來組織并開展教學活動，通過設置合理的教學情境，基于學生動手活動或對資料的分析及探究，將有助于學生對知識的深入理解和遷移應用，有利于促進學生對生物學概念的建立、和應用理解。

1.3從學生應試能力分析，教學情境化的必要性

（2015·理綜·福建卷）圖1為某人工魚塘食物網及其能量傳遞示意圖（圖中數字為能量數值，單位是J·m-2·a-1）。下列敘述正確的是（

）

A.該食物網中最高營養級為第六營養級

B.該食物網中第一到第二營養級的能量傳遞效率為25%

c.太陽魚呼吸作用消耗的能量為1357J·m-2·a-1

d.該食物網中的生物與無機環境共同構成一個生態系統

這道題值得反思：為什么在考場上不少考生不加思索地把B選項排除了？理由非常簡單：“十分之一定律”（生態系統中能量流動的傳遞效率只是大約為10%～20%）在學生的腦海中印象深刻。教師是否過于關注生物學中的一般結論，而恰恰忽視了生物學規律經常有例外。試想一下，如果教師在最初的教學中，通過具體的情境，讓學生自己計算某一營養級的能量傳遞效率，或許就不會發生丟分。

綜上所述，在當前基于核心素養的高中生物課堂教學中，教學情境的設置對于學生對生物學概念的建立、理解和應用，對于落實學科的核心素養尤為重要。

2恰當的教學情境設置能夠促進學科核心素養的落實

新課標對于“蛋白質單元教學”的教學要求：

概念1細胞是生物體結構與生命活動的基本單位

1.1.6闡明蛋白質通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于由氨基酸序列及其形成的空間結構，細胞的功能主要由蛋白質完成

完成本模塊學習后，學生應能夠從結構與功能相適應這一視角，解釋細胞由多種多樣的分子組成，這些分子是細胞執行各項生命活動的物質基礎（生命觀念、科學思維）。

筆者就“蛋白質單元”教學內容，闡明通過設置不同的教學情境，以促進“生命觀念”的目標的具體達成。

2.1基于“生命體的物質觀”的教學情境的創設

教師以血紅蛋白質為例，引導學生回顧蛋白質的有關內容，思考：①蛋白質中還可能含有什么元素？②氨基酸的結構有什么特點？③概述氨基酸的脫水縮合的過程。④多肽鏈與蛋白質的區別是什么？

教師列舉“血紅蛋白、胰島素、免疫球蛋白G”三種不同的蛋白質相關資料：

①血紅蛋白由4條多肽鏈（4個亞基）構成，兩條a鏈和兩條B鏈共574個氨基酸構成，每個亞基均有一個血紅素輔基

②胰島素由A、B兩條肽鏈組成，人胰島素的A鏈有11種21個氨基酸，B鏈有15種30個氨基酸，共16種51個氨基酸組成。

③免疫球蛋白G是血清中最基本的一類抗體，由4條多肽鏈共660個氨基酸構成。

教師引導學生基于資料中的事實，概括形成“組成不同的蛋白質的氨基酸的各類、數目、排列順序不同，肽鏈的盤曲、折疊方式及其形成的空間結構不同，蛋白質具有結構多樣性，結構不同決定了功能不同”的概念。

這樣從而促進學生構建有關“蛋白質”結構的知識網絡，促進學生形成生命的物質觀以及“形成生物體的結構與功能相適應的”觀念。

2.2基于“生命體的系統觀”的教學情境的創設

許多學生能說出“膜的主要成份是磷脂和蛋白質”，但對于不同的細胞功能與其膜上載體、糖蛋白特點沒能建立起聯系，知識是點狀，碎片化的，缺乏系統觀。

教師引導學生嘗試建立蛋白質在細胞上分布的模型，要求學生畫出細胞各部位上有關蛋白質的種類及分布（圖2）。

蛋白質是細胞的產物，同時也是細胞中各種生命活動必不可少的物質，蛋白質分布在細胞的各個部位中。在構建模型時，學生應盡可能標記出各種高中階段所學蛋白質及相應的生命活動，將復雜知識可視化、系統化。聯系細胞的各個部位所進行的生命活動，思考會有哪些蛋白質的參與。如，細胞中的滑面型內質網上是否分布與脂質、糖合成的有關的酶、而粗面型內質網上是否分布與蛋白質加工有關的酶？細胞質基質中與細胞呼吸有關的酶（有氧呼吸第一階段、無氧呼吸）有哪些？

在此情境中，教師不斷設置問題，引導學生分析哪些蛋白質有各類細胞共有的，哪些蛋白質是特定的細胞所的特有，啟發學生分析不同細胞中蛋白質種類有差異的根本原因（基因的選擇性表達）。

2.3基于“生命體的信息觀”的教學情境的創設

教師引導學生分析：蛋白質多樣性的根本原因是什么？

教師要求學生從遺傳物質的“信息流”角度理解蛋白質與核酸的關系，理解生命歷程中基因選擇性表達的具體過程：在特定時間DNA分子上特定的基因轉錄為mRNA，核糖體以mRNA為模板合成肽鏈，該過程中需要tRNA運載不同的氨基酸，mRNA密碼子與tRNA的反密碼子相互識別，決定肽鏈的氨基酸組成及排列順序。蛋白質結構多樣性的根本原因是基因的多樣性。

2.4基于“生命體的進化觀與生態觀”的教學情境的創設

生物學最核心思想是進化思想和生態學思想。在本單元教學的最后，教師引導學生從蛋白質角度理解生物與環境的關系，從蛋白質和核酸分子角度理解生物的進化。

教師提供資料：Taq酶是從水生棲熱菌ThermusAquaticus（Taq）中分離出的具有熱穩定性的DNA聚合酶。該酶對于PCR的應用有里程碑的意義，Taq酶可以耐受90C以上的高溫而不失活，所以不需要每個循環加酶，使PCR技術變得非常簡捷。同時也大大降低了成本。

乳酸脫氫酶（LDH）同功酶，它是由兩個不同的基因位點編碼的H（Heart）亞基sc和M（Mule）亞基以不同比例組成的四體分子，形成五種同功酶，即LDH1（H4）、LDH2（H3M）、LDH3（H2M2）、LDH4（HM3）、LDH5（M4）。需氧組織如心肌、腦、舌肌、眼球肌主要存在H型LDH同功酶，催化乳酸轉變成丙酮酸;乏氧組織如骨骼肌、肝、紅細胞等主要存在M型LDH同功酶，催化丙酮酸還原成乳酸。

同功酶是基因分化的產物，而基因的分化又是生物進化過程中為適應愈趨復雜的代謝而引起的一種分子進化，以適應不同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要，是基因編碼的蛋白質表現型。

教師提供了耐熱性Taq酶發現、同功酶分子結構特點等材料，幫助學生理解生物如何依賴環境、適應環境，從分子水平上分析進化的本質就是生物大分子物質的演化，幫助學生形成生命基本觀念中的“進化觀與生態觀”。

3情境化教學倡導“以學定教”、“深度學習”

情境化教學的一個突出特點是學生參與學習的程度比較高，“以學定教”的課堂必然是以學生的學習來組織教學。這要求教師在教學內容及教學行為上作出相應的變革。

3.1情境創設應具有真實性、貫穿性、問題的導向性

基于核心素養的生物學科教學，情境的創設不僅僅是“激發學習興趣的導入環節”，而應該是“問題解決型學習任務”的情境，以真實的生物學問題（以科學事實、日常生活中與生物學有關的問題）為情境，設計環環相扣的問題，不斷激發學生理解和反思具體的事實和概念中所蘊含的獨特的學科思維方式，提升學生的學科核心素養。

3.2情境化教學，深化對話教學，倡導深度學習

情境化教學的課堂不再是單向傳遞的場所，教師的作用不是傳授，而是促進學生對于具體情境所發生的對話與提問，以學生的困惑、差異，認知沖突為契機引出他人的應答，倡導學生的“深度學習”，讓學生從已有知識出發，理解、掌握新知識、發展高階思維。