善用新科學(xué)信息 促進(jìn)生物學(xué)教學(xué)*

王 芹 （金陵中學(xué)仙林分校中學(xué)部 江蘇南京 210033）

0 引言

科學(xué)技術(shù)、社會(huì)發(fā)展日新月異，部分科研進(jìn)展成果已轉(zhuǎn)化為課程資源，豐富了生物學(xué)內(nèi)容；生物學(xué)教學(xué)理應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷更新教學(xué)觀念、教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容，巧借科學(xué)進(jìn)展新信息之力，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)與提高學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)。因此，教師平時(shí)閱讀雜志期刊或?yàn)g覽網(wǎng)頁(yè)信息，若能敏銳感知與生物學(xué)科相關(guān)的信息，例如科學(xué)技術(shù)與社會(huì)聯(lián)系信息、科學(xué)研究的過(guò)程與成果信息或現(xiàn)實(shí)生活信息，并結(jié)合學(xué)生所處的學(xué)段、生物學(xué)科特點(diǎn)，加工利用這些信息，創(chuàng)設(shè)生物學(xué)教學(xué)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思維和科學(xué)探究 ，有利于“以知識(shí)點(diǎn)為核心”的傳統(tǒng)教學(xué)觀向“以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向”的教學(xué)觀轉(zhuǎn)變，有利于基于“核心素養(yǎng)”的教學(xué)方式的改進(jìn)，也有利于學(xué)生在生物學(xué)教育中逐漸形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力。

1 新科學(xué)信息的例舉

信息，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容，人類通過(guò)獲得、識(shí)別自然界和社會(huì)各種信息，能夠認(rèn)識(shí)和改造世界。

新信息，相對(duì)于舊信息而言，抑或是相對(duì)于學(xué)生已知信息，是指隨著自然、社會(huì)、科學(xué)發(fā)展演變，通過(guò)多種媒介反映關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界新的事實(shí)和知識(shí)。

新科學(xué)信息，側(cè)重于自然科學(xué)領(lǐng)域，與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人類生活相關(guān)的種種自然學(xué)科新研究、新發(fā)現(xiàn)。新科學(xué)信息涉及范圍廣，例如時(shí)事新聞、科學(xué)發(fā)展取得的新進(jìn)展、與人類生活健康聯(lián)系的新實(shí)例、主題日活動(dòng)主題等；新科學(xué)信息來(lái)源眾多，例如雜志期刊、網(wǎng)絡(luò)媒體、電視欄目等。因此，新科學(xué)信息能為生物學(xué)教學(xué)提供豐富的教學(xué)資源，當(dāng)然，在生物學(xué)教學(xué)中教師應(yīng)多關(guān)注、多收集新科學(xué)信息，并根據(jù)教學(xué)目標(biāo)合理選擇新信息。

1.1 新科學(xué)信息1：危害全球的寨卡病毒到底是什么？

寨卡病毒是一種黃熱病毒，通過(guò)伊蚊傳播，由包膜和二十面體的蛋白衣殼組成，為正鏈RNA病毒。早在1947年，寨卡病毒就在非洲烏干達(dá)黃熱病帶恒河猴當(dāng)中發(fā)現(xiàn)［1］，截至2016年8月10日，66個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)報(bào)告了2015年以來(lái)蚊媒導(dǎo)致寨卡病毒傳播的證據(jù)，呈爆發(fā)趨勢(shì)。該新聞熱點(diǎn)信息與傳染病聯(lián)系密切，可作為傳染病教學(xué)的教學(xué)素材資源，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，讓生物學(xué)的學(xué)習(xí)對(duì)接社會(huì)與生活。

1.2 新科學(xué)信息2：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)消滅艾滋病毒的途徑

艾滋病病毒屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒。艾滋病病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，其主要攻擊人體免疫系統(tǒng)中最重要的T淋巴細(xì)胞，使人體喪失免疫功能?；诎滩〔《窘Y(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，科學(xué)家進(jìn)行了系列治療艾滋病的研究，例如改善胸腺機(jī)能或能治療艾滋?。?］?？茖W(xué)研究新發(fā)現(xiàn)，在艾滋病病毒外殼中存在特殊的微孔，其形狀類似于隔膜，核苷酸通過(guò)它們進(jìn)入內(nèi)部。當(dāng)科學(xué)家通過(guò)六溴苯阻塞微孔時(shí)，病毒喪失了自我復(fù)制的能力。該信息是有關(guān)艾滋病研究進(jìn)展的信息，可拓展學(xué)生對(duì)艾滋病的認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生及時(shí)獲取了解新科學(xué)信息。

2 新科學(xué)信息在生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的價(jià)值體現(xiàn)

2.1 新科學(xué)信息搭建了理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的橋梁 義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)建議中提到要“落實(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)相互關(guān)系的教育”，了解科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的相互關(guān)系，關(guān)注和參與與生物科學(xué)技術(shù)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題的討論和決策［3］，是生物科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)——對(duì)自然和社會(huì)責(zé)任感的重要途徑。生物科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)關(guān)系密切，內(nèi)容豐富，教學(xué)中若能合理性選擇、智慧性利用生物學(xué)新信息，將能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)生物科學(xué)與社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系，有利于學(xué)生情感、態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)，從而開(kāi)創(chuàng)科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)教育的新局面。

以“寨卡病毒與人類的關(guān)系”為例，其中涉及科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)教育（圖1）。寨卡病毒經(jīng)伊蚊傳播，伊蚊通過(guò)叮咬攜帶病毒的人，再叮咬他人，使人感染并表現(xiàn)出肌肉及關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)膜炎、皮疹等輕微癥狀，且一般不需要特殊治療，2～7 d 自愈［4］。 上述信息與生物學(xué)“描述病毒的主要特征及其與人類生活的關(guān)系”“說(shuō)明傳染病的病因、傳播途徑和預(yù)防措施”及“描述人體的免疫功能”等課程內(nèi)容息息相關(guān)。

圖1 寨卡病毒與人類科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系示意圖

預(yù)防寨卡病毒的關(guān)鍵是控制蚊子的數(shù)量，空中噴霧殺蟲劑能控制病毒快速擴(kuò)散傳播，但蚊子易對(duì)殺蟲劑產(chǎn)生抗性。目前，美國(guó)科學(xué)家提出可通過(guò)培育轉(zhuǎn)基因蚊子抑制寨卡病毒的傳播擴(kuò)散，且不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成顯著影響［5］。此外，多家疫苗研究公司、研究院所開(kāi)發(fā)出一種新型寨卡疫苗“DNA疫苗”已被批準(zhǔn)開(kāi)展抵抗寨卡病毒的人體臨床試驗(yàn)［6-8］。當(dāng)疫苗被注射到肌肉細(xì)胞中后，引起機(jī)體免疫反應(yīng)。這種新型寨卡疫苗“DNA疫苗”也是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的產(chǎn)物。通過(guò)上述生物科技信息，學(xué)生在了解生物技術(shù)信息的同時(shí)，深刻地感受生物技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的重要意義，生物技術(shù)正在越來(lái)越多地影響人類的生活和社會(huì)的發(fā)展。

隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展，人類的交往日益普遍，某些病毒快速傳播嚴(yán)重威脅人類健康，例如寨卡病毒、中東呼吸綜合征、埃博拉出血熱在某些地區(qū)已構(gòu)成突發(fā)公共衛(wèi)生事件［9］。這些威脅人們健康安全的傳染病應(yīng)成為學(xué)生關(guān)注的對(duì)象，學(xué)生在了解這些傳染病帶來(lái)的社會(huì)影響后，會(huì)促使他們積極主動(dòng)查閱了解相關(guān)生物科學(xué)知識(shí)與技術(shù)，形成對(duì)于塞卡病毒“科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)關(guān)系”的全面認(rèn)識(shí)。

2.2 新科學(xué)信息提供了構(gòu)建緊密關(guān)聯(lián)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的焊料 經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織在“素養(yǎng)的界定與遴選”項(xiàng)目中指出，核心素養(yǎng)著力解決的是提高學(xué)生面對(duì)復(fù)雜情境下的問(wèn)題解決能力，使之能夠適應(yīng)飛速發(fā)展的信息時(shí)代和復(fù)雜多變的未來(lái)社會(huì)［10］。學(xué)生組織知識(shí)的方式會(huì)影響其學(xué)習(xí)和運(yùn)用知識(shí)的方式。若能賦予知識(shí)意義，將知識(shí)與真實(shí)世界問(wèn)題情境相聯(lián)系，并建立知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，形成富有豐富意義的知識(shí)結(jié)構(gòu)，能更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決情境問(wèn)題。

病毒、傳染病與免疫分別分布于蘇教版生物學(xué)8年級(jí)上冊(cè)第5單元“生物的多樣性”第14章“豐富多彩的生物世界”第3節(jié)、8年級(jí)下冊(cè)第10單元“健康地生活”第1節(jié)與第3節(jié)。雖然病毒、傳染病與免疫不在同一章節(jié)，但這些內(nèi)容不是相對(duì)孤立而是緊密聯(lián)系的，學(xué)生可借助“病毒與人類的關(guān)系”，通過(guò)討論等方式，構(gòu)建其中的內(nèi)在聯(lián)系。

病毒、傳染病、免疫及疫苗，都有著豐富的學(xué)科內(nèi)容，它們之間的關(guān)系也較為復(fù)雜（圖2），圖中繪制的需要完善的圖例是否合理？在生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師可嘗試進(jìn)行以下提問(wèn)：你能描述病毒的主要特征嗎？病毒有傳染性，你知道傳染病發(fā)生的原因是什么？傳播途徑是什么？有哪些預(yù)防措施？寨卡傳染病一般不需要特殊治療，2～7 d可自愈，曾經(jīng)感染過(guò)寨卡病毒的人不易再次感染，為什么？預(yù)防寨卡病毒感染，研制疫苗非常重要，你想了解疫苗作用機(jī)理嗎？回答寨卡病毒相關(guān)信息系列問(wèn)題，學(xué)生建立了病毒、傳染病與免疫間的聯(lián)系。

圖2 需要完善的圖例

2.3 新信息帶來(lái)了教學(xué)設(shè)計(jì)的新思路、新亮點(diǎn)和新活力 本文以2個(gè)“傳染病”教學(xué)方案為例，進(jìn)行比較分析。

2.3.1 再現(xiàn)新聞熱點(diǎn)，聚焦焦點(diǎn)問(wèn)題 導(dǎo)入生物學(xué)教學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí)，與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的各種信息成為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生探索未知的課程資源，例如與學(xué)生日常生活聯(lián)系密切的信息，體現(xiàn)了生物學(xué)科自身特點(diǎn)，與社會(huì)生活息息相關(guān)的熱點(diǎn)事件，能讓學(xué)生在關(guān)注社會(huì)生活中逐步形成參與社會(huì)生活的公民意識(shí)，具有較強(qiáng)情感態(tài)度價(jià)值觀教育價(jià)值。

表1 “傳染病”課堂導(dǎo)入方案

2.3.2 關(guān)注科學(xué)家科學(xué)探究歷程 生物學(xué)教學(xué)中經(jīng)常涉及概念教學(xué)，構(gòu)建概念方式多樣，例如偏重知識(shí)學(xué)習(xí)的方式，通過(guò)已知構(gòu)建未知；再如注重探究性學(xué)習(xí)的方式，經(jīng)過(guò)探究過(guò)程明晰概念的內(nèi)涵與外延，而該方式通常需要向?qū)W生提供各種豐富的、有代表性的信息為學(xué)生的概念形成提供支撐。

表2 “傳染病”概念教學(xué)方案

2.3.3 創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效學(xué)習(xí)情境 情境教學(xué)法是生物學(xué)教學(xué)常用教學(xué)方法，有效的情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)該基于、服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)，在情境中師生能夠自然地生成問(wèn)題，積極探索情境問(wèn)題背后的生物學(xué)原理。

表3 “傳染病的傳播和預(yù)防”教學(xué)方案

本節(jié)課以“寨卡病毒”為主線貫穿課堂教學(xué)，學(xué)生在閱讀信息、思考解決問(wèn)題的過(guò)程中，自然又合乎邏輯地與傳染病知識(shí)相聯(lián)系，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解。最后，提供科學(xué)家發(fā)現(xiàn)消滅艾滋病毒的有效途徑的信息，改寫了人們對(duì)艾滋病無(wú)法治療的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生感受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展給人類社會(huì)帶來(lái)的變化。

2.4 新信息促進(jìn)教師繼續(xù)學(xué)習(xí)和提升自身的學(xué)科素養(yǎng) 病毒是大家熟悉的生物類型，作為教師拓展視野，教學(xué)中需要主動(dòng)查閱各種類型病毒信息。但是在獲取信息的過(guò)程中，也會(huì)遇到諸多的疑問(wèn)，這些問(wèn)題又會(huì)驅(qū)使教師查閱資料，進(jìn)而不斷豐富自身的專業(yè)知識(shí)。寨卡病毒為正鏈RNA病毒，什么是正鏈RNA病毒？有負(fù)鏈RNA病毒嗎？還有其他類型的RNA病毒嗎？

2.4.1 理解正鏈RNA病毒 “除了病毒外，生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的”是生命的重要特征。病毒種類非常多，正鏈RNA病毒是目前為止發(fā)現(xiàn)種類最多的病毒，例如煙草花葉病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒、冠狀病毒、甲丙戊型肝炎病毒、口蹄疫病毒等常見(jiàn)病毒。此類病毒的重要特點(diǎn)是其遺傳物質(zhì)正鏈RNA可以直接作為模板（mRNA）翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)（圖3）［11］。

圖3 正鏈RNA病毒增殖過(guò)程（仿周飛彪，2016［11］）

2.4.2 了解負(fù)鏈RNA病毒 負(fù)鏈RNA病毒包括狂犬病毒、腮腺炎病毒、埃博拉病毒等，它們會(huì)導(dǎo)致人類患狂犬病、腮腺炎、埃博拉出血熱。此類病毒的重要特點(diǎn)是能轉(zhuǎn)錄出2種類型的RNA，小的mRNA（多種）作為翻譯模板，大的mRNA（-RNA全鏈轉(zhuǎn)錄出的互補(bǔ)鏈+RNA）作為復(fù)制模板（圖4）［11］。

圖4 負(fù)鏈 RNA病毒增殖過(guò)程（仿周飛彪，2016［11］）

2.4.3 深刻理解生物多樣性（遺傳多樣性） 病毒種類很多，除了上述正、負(fù)鏈RNA病毒外，還有雙鏈RNA病毒、DNA病毒（例如雙鏈DNA病毒、單鏈DNA病毒等）及只含有蛋白質(zhì)分子的朊病毒等。每種病毒都有其獨(dú)特的增殖方式，其遺傳信息的傳遞方式各不相同，這豐富完善了中心法則。在進(jìn)行生物多樣性教學(xué)時(shí)，學(xué)生往往機(jī)械記憶遺傳多樣性，抑或在教師解釋下將其理解為基因多樣性。其實(shí)，從上述討論中，不難發(fā)現(xiàn)遺傳多樣性的內(nèi)涵更豐富，例如包含遺傳信息傳遞方式的多樣性。

新信息層出不窮，有關(guān)病毒研究不斷有研究新進(jìn)展，例如天舟一號(hào)搭載“微重力對(duì)細(xì)胞增殖與分化影響研究”科學(xué)實(shí)驗(yàn)等。作為生物學(xué)教師，既需要掌握好生物學(xué)基礎(chǔ)理論，也需要關(guān)注新科學(xué)信息，并嘗試將新信息合理轉(zhuǎn)化開(kāi)發(fā)為生物學(xué)課程資源。