師生共讀創設情境提升生物學學科核心素養

董卅姝 成立曼

摘要 闡述教師通過多渠道閱讀生物學最新研究，選擇合適的素材整合利用在生物課堂上，創設情境，幫助學生理解和應用生物學知識，提升學生的科學研究能力，達到根據專業文獻嘗試編寫高考模擬試題的水平，并最終能夠對最新的生物學研究進展進行自我評價，提高學生的生物學學科核心素養。

關鍵詞 情境教學 核心素養 期刊閱讀

中圖分類號G633. 91

文獻標志碼B

建構主義學習理論強調以學生為中心，不僅要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體、知識意義的主動建構者，而且要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變為學生主動建構意義的幫助者、促進者、引導者。教師要轉變自身角色，進行以學為主的教學設計，為學生創設一個積極的學習環境，激發學生的學習動機。

縱觀近年來的北京生物學高考題，題目基本都是根據較新的生物學研究成果創設情境，考查學生對知識的理解和應用以及分析能力，體現了課程標準中“提高學生科學素養”的理念，明確了生物學教學的目的。同時，高三年級的復習課知識量巨大，題目練習多，學生容易陷入單純地復習知識和做題的枯燥圈子中。

筆者嘗試在復習課上引入真實的生物學事件和近期生物科學領域的新發展和動向，讓學生聯系所學的生物學知識進行分析討論，體會生物學知識在現實生活中的應用以及生物科技的新發展。本研究中的“師生共讀”并不是教師和學生一起閱讀一篇文章的過程，而是前期教師要進行大量工作，閱讀多篇文章進行篩選，尋找適應學生當時認知層次和能力的內容，再在課堂上通過多種方式呈現給學生進行討論或研究。“師生共讀”提高了學生上課的積極性，既復習鞏固了基礎知識，又提高了學生的生物學學科核心素養。筆者以高三復習課為例，通過“師生共讀”模式，進行三段式情境化教學。

1 閱讀新聞及科普文章，成為“社會性科學議題”參與者

1.1 由新聞引發社會熱點討論，參與承擔社會責任

曾經“魏則西事件”震驚全國，各種媒體也報道過奪取他生命的滑膜肉瘤和欺騙他進行治療的醫院所宣傳的“免疫療法”。因此，在復習“免疫調節”這部分內容時，筆者引入科普文章“免疫療法，你需要知道的真相”，結合新聞報道讓學生分析“免疫療法”的原理及其合理性。經過研究和討論，學生發現“免疫療法”本身是有一定科學性的，只是現在依然處于實驗階段無法臨床推廣。

本節課在知識維度上復習了免疫調節和相應的細胞工程的內容，促進學生參與社會熱點討論，使學生體驗到了學習生物學所帶來的現實收獲，加強了學生的生命觀念，強化了學生的社會責任。

1.2 讀科技前沿文章，緊跟科學探索腳步

根據“最近發展區”的原理，教師選擇了稍高于學生自身層次的與教學內容聯系緊密的文字材料，把材料信息融入在課堂教學中。筆者發現某雜志中的一篇文章“用DNA存儲視頻”的內容與將要復習的“基因的表達”這部分契合。于是，修改文章，使學生更易理解內容，同時尋找背景材料及視頻，在課堂上創設了一個以學生已知的遺傳學理論“DNA存儲遺傳信息”為基礎，把DNA當作存儲介質制造生物硬盤的未來情境。

教學過程中，教師提出科學家把視頻儲存在DNA中時，學生十分驚訝，迅速進入情境發表自己的觀點。通過教師的引導，學生根據自己所具備的基礎知識明確了此技術所應用的原理。該原理借鑒了DNA編碼遺傳信息再通過轉錄、翻譯讀取信息表達的過程。學生既驚嘆于科技的發展，也產生了自己的思考。當教師提出DNA存儲成本高，與現代存儲方式相比不劃算時，學生馬上提出要有前瞻性，要看到未來的發展。這說明學生不僅停留在知識層面的復習也提升了生物學核心素養。

此情境的創設為“基因的表達復習”做了良好的開端，鞏固了基因傳遞和表達信息的原理。之后在練習高考題目時，學生能在題目創設的情境下迅速找到情境框架下的知識主體，順利作答。

1.3 關注諾獎，與科學家近距離接觸

“免疫調節”復習課中，“癌細胞的逃逸”這篇閱讀文獻是筆者參考了很多篇相關科技文獻之后按照學生的知識水平和思維能力重新編寫的。這一環節更是與2018年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者——美國免疫學家詹姆斯·艾利森和日本生物學家本庶佑的相關研究緊密相關。在教師的引導下，學生閱讀文獻后，進行癌癥治療的實驗設計，最終與2018年諾貝爾生理學或醫學獎的思路不謀而合，使學生在親身參與的基礎上深刻感受到生物學對科技發展的影響。教師展示免疫治療成功的實例和我國近期批準相關抗癌藥物上市的新聞，使學生更加有了切身的體會，體驗到了知識的價值，培養了學生的生命觀念和社會責任。

2 研讀專業文獻，化身高考出題者

經過一輪復習和第一次模擬考試，學生基本掌握了高考題的出題規律。為了鍛煉學生的思維能力和開拓他們的視野，筆者從專業科技期刊上選取了《分泌性卷曲相關蛋白5表達上調對小鼠肝臟糖代謝的影響》和《SA浸種對鹽脅迫下小麥種子萌發和幼苗生長的影響》這兩篇文獻的。兩篇文獻內容分別涉及動物和植物的生命活動調節，也包括生物技術的知識，實驗結果的呈現方式多樣，但難度不高，學生稍加思考可以理解。筆者要求學生閱讀文獻后，仿照高考題編題。

學生積極性很高，但由于缺乏經驗，閱讀第一篇文獻的時間較長，某些學生很難完全看懂。但有一部分學生能夠大致理解文章，編寫出了質量較高的題目。以下為一位學生根據第一篇文獻所出題目：

已知Ⅱ型糖尿病是糖尿病的主要類型，是一種由多遺傳因素及環境因素相互作用且共同參與發病的多基因復雜疾病。胰島素抵抗是重要的病理生理機制，胰島素抵抗表現為機體對胰島素敏感性降低。

（1）胰島素是由____________分泌的激素，其能 ________ 人體對糖類物質的_______。胰島素與胰高血糖素為

作用。分泌性卷曲相關蛋白5 （SFRP5）與糖尿病密切相關，具有抗糖尿病作用。糖尿病患者的的血清SFRP5與正常人血清相比____，相關研究發現，在SFRP5缺陷型小鼠中，高熱量飲食導致葡萄糖不耐受加重，而在糖尿病小鼠中注射______ 可改善葡萄糖耐受。

（2）為進一步研究SFRP5表達量對Ⅱ型糖尿病的影響，實驗人員做了如下實驗。研究人員選用SFRP5過量表達的小鼠和正常小鼠進行試驗。

①研究人員為獲取SFRP5過量表達小鼠，對正常小鼠進行處理。處理后實驗人員為檢測是否處理成功，檢測了SFRP5的mRNA及蛋白質相對表達水平（圖1）。結果顯示________，處理成功。

②PEPCK和G6Pase是肝臟糖異生途徑的關鍵基因，研究人員對其表達量進行了研究，將其分為普通喂食組和高脂喂食組，在其余條件相同的情況下喂食12周。研究人員得到了圖2數據，可從圖得出______________________________。研究人員進一步研究發現其蛋白質的表達量與mRNA表達量變化趨勢一致。

（3）高脂喂養下，研究人員發現SFRP5過量表達組中的胰島素受體磷酸化水平明顯升高，導致受體障礙。①進一步發現Wnt5a激活了磷酸化。據此研究人員認為高脂飲食小鼠發生Ⅱ型糖尿病的原因為

②據此你認為有何治療手段______________________。

答案：

（l）胰島B細胞促進吸收、利用、儲存拮抗低SFRP5

（2）①Ad-SFRP5組中SFRP5的mRNA及蛋白質相對表達水平較Ad-gFP組顯著升高

②普食喂養組中，Ad-CFP組與Ad-SFRP5組中PEPCK和G6Pase的mRNA水平無明顯變化：高喂養組，水平顯著降低

（3）①高脂飲食組中Wnt5a表達增加，激活了胰島素受體磷酸化，導致受體障礙，產生胰島素抵抗，進而產生Ⅱ型糖尿病

②使用降低磷酸化的藥物

筆者把編寫較好的試題發給全體學生練習，在文獻較難理解部分帶領學生分析，引導學生分析、討論試題，總結其科學性和不合理之處。

第二次文獻閱讀時，學生在閱讀和出題方面有了很大的進步，能準確把握涉及到的知識點。有多位學生編寫的題目都十分精彩，以下是一位學生根據第二篇文獻編寫的題目：

鹽堿地在我國面積十分廣泛，并伴隨著人口增長、化肥使用不當等不利因素的影響日益加重，嚴重影響我國農業發展。研究人員發現SA（水楊酸）對鹽脅迫下小麥幼苗生長具有影響，為改善目前狀況，做了如下研究。

（1）研究人員選用鹽敏感品種魯麥15作為材料，分別在物質量濃度為100 mmoL/L的NaCl高鹽溶液和正常環境下培養，高鹽環境下為實驗組，正常環境下為對照組。

①SA作為植物激素，是植物體內的一

。

②研究人員發現在相同時間培養下實驗組幼苗高度____對照組幼苗高度，進而發現物質量濃度為100 mmoL/L的NaCl溶液____小麥生長。

③實驗人員為研究不同濃度SA浸種對幼苗干重的影響，利用物質量濃度為0.1、0.2和0.3 mmol/L的SA溶液對小麥種子進行浸種預處理12 h。之后分組萌發得到了如圖3所示的結果，發現____SA濃度效果最好。

（2） MDA是植物在高鹽環境脅迫下膜脂過氧化的產物，其含量可反映植物在高鹽環境下受傷程度，實驗人員選用小麥葉片進行研究，研究人員從圖4得出_____________________，說明SA能顯著緩解NaCl脅迫對小麥的傷害。

（3）①酶____是蛋白質，酶的特點____、____、____.

②SOD、CAT和POD是植物體內重要的活性氧清除酶。圖5可知，高鹽環境下，小麥葉片中SOD、CAT和POD活性都顯著_______________，而SA組____

。

（4）在高鹽環境下，植物體內活性氧會不斷積累，導致膜脂過氧化，損壞膜結構。SOD、CAT和POD能共同清除植物體內積累的活性氧。進而研究人員認為SA的作用機理為______________.

（5）為了使大量的鹽堿地利用起來。除了用一定濃度的SA浸種外，請你結合所學知識提出一個新的治理思路________。

答案：

（1）①信號分子②低于抑制③0.2mmol/L

（2）鹽環境使小麥葉片中的MDA含量顯著升高，SA組與高鹽組相比其含量顯著下降

（3）①絕大部分 高效專一條件溫和

②降低顯著提高了高鹽環境下小麥葉片中SOD、CAT和POD的活性

（4） SA顯著提高了SOD、CAT和POD的活性，清除了植物體內積累的活性氧，減輕了膜脂過氧化，保護膜結構，使得MDA含量明顯降低，提高耐鹽性

（5）給植物充足的水分：提高活性氧清除酶活性（合理即給分）

3 進階共讀，成為主動評價者

做完自編題目，筆者再次帶領全體學生研究此篇專業文獻進行分析理解。學生此時主動對題目做出評價，指出試題編寫中的問題以及精彩之處。這表明學生通過之前的閱讀科普文章進階到科技文獻，他們的生物學研究的專業素養已經有所提高，科學思維、科學探究得到了充足的發展。

在“免疫調節”二輪復習中，學生了解到我國批準引進宮頸癌疫苗，網上也有了各種不同的爭論，引起了學生的關注。學生找到一篇介紹宮頸癌的發病原理的科普文章，同時結合做過的一道背景材料就是“HPV疫苗”的高考原題，主動復習了有關“細胞癌變”和“免疫調節”的知識，并總結出宮頸癌疫苗的原理及效果。最后，師生對HPV疫苗的使用達成共識：相信科學，HPV疫苗的接種十分有必要。學生從被動地接受科普到主動尋找研讀科普文章解決社會問題，他們作為評價者去參與并評價有關生物學的社會熱點問題，運用自己的知識去解釋，表明學生的生命觀念和社會責任有了階段性提高。

整個高三復習階段，“師生共讀”的活動內容和形式會隨著學生認知水平和能力的提高而有所改變，以提高學生生物學學生核心素養為基準，達到生物學教學的真正目的。由簡單的新聞到一般難度的科普文章到終極的專業文獻，學生逐步增強閱讀和思考問題的能力;由單純的題目訓練到閱讀文獻主動出題，學生的科學思維和科學探究素養以及解題能力也在逐步提高。教師在課堂上進行多種情境化教學，學生才能在做題過程中去情境化，迅速抓到問題的主干作出正確解答。通過情境化學習，學生能夠關注相關理論和技術方面的研究進展，關注當年諾貝爾獎與所學生物學知識的關系，關注其研究成果在實踐中的應用，感受科技發展為人類的生活做出極大的貢獻。

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