生物學科能動課堂教學模型的構建與實施——以“DNA的復制”教學為例

哈爾濱工業大學附屬中學 丁小萌

課堂是學生學習經驗生成和思維成長的主要陣地，如何利用課堂的有效時間讓學生領悟知識、深化認知、鞏固運用、提升效能、培育素養、健全人格是學校課堂教學模型構建面臨的關鍵問題。在新課程理念的指引下，教師應結合學生實際情況，以有效的課堂轉型，激發學生學術心態的形成，主動地探索、挖掘知識，促使自己能夠在課堂中處于主體地位。而能動課堂恰為我們構建了一種教學的創新變革模式，旨在通過自主建構、主動探究、項目體驗等深層學習方法培養學生核心素養和關鍵能力，發展學生探究力、判斷力、辨析力、表達力等綜合學力，在研學共同體的協作活動中，基于學科課程的綜合化教學得以開展和實施，實現學科教學方向從知識本位到育人本位的轉變。

一、教材分析

“DNA的復制”選自高中生物（必修二）第三章第三節，教學目的是使學生全面地了解DNA復制的概念、過程以及意義，同時將其與“遺傳”相關知識進行有機結合。有助于學生深入理解“細胞分裂”，并為接下來“變異”和“進化”等知識做理論鋪墊。由于知識的系統性和復雜性，在教學過程中，需采取合作探究、展示評價等方式展開教學，充分調動學生的能動性，使其能夠通過實踐與探索，強化探究能力。在后續的探究活動中，可以讓學生通過假說——演繹法推測DNA的復制方式，引導學生展開合理的聯想和想象，強化對知識的綜合運用能力，能夠對這些抽象化的理論知識作生動形象地概述和分析，從而有效培養邏輯思維，最終構建自身的知識體系。

二、現場教學

環節一：有效預學

課前篇包括學習目標、知識清單、拓展資料三部分內容。學習目標幫助學生明確學習的主要內容，掌握重難點；知識清單是對新概念的認知過程，編排順序遵循了科學史，基于DNA復制的機制到實驗證明DNA半保留復制機制的正確性，最后介紹DNA復制的具體過程；拓展資料介紹了DNA復制的三種模型，可以幫助學生進一步理解DNA復制的方式，同時為合作探究環節做鋪墊。以拓展資料的形式進行補充可以鍛煉學生閱讀分析、提取有用信息和高度概括的能力。

環節二：情境導學

在學習本節知識之前，學生對“細胞分裂”以及“孟德爾遺傳定律”已經有了一定的認知，對假說——演繹法也有一定的理解。本章第二節學習了DNA的結構和特點，為本節課的開展提供了知識和方法的保障。

教師可以基于情境，設置問題如下：

1.已知DNA是主要的遺傳物質，遺傳信息是如何傳遞的？

2.堿基互補配對原則暗示DNA的復制機制可能是怎樣的？

3.假如你是科學家，能根據DNA的結構設想DNA復制的方式嗎？

用沃森和克里克的論文結束語作引入，結合教學內容設計梯度性問題，促使學生由情境的引導，掌握知識并樹立生命觀念，調動學生學習興趣，激發探究欲望。由此引導學生展開對DNA復制方式的探究性學習。

環節三：探究研學

探究活動的實施是打造能動課堂的核心環節，多種多樣的教學活動活躍課堂氛圍，提高學生動手實踐的興趣。學生探究知識、提出問題、解決問題，實現對知識的深度學習。結合課前學案拓展資料和教材的相關內容，啟發學生根據已有知識提出對DNA復制的推測。通過層層的問題設置讓學生明確用實驗區分DNA的復制方式，如何區分親代和子代DNA，如何區分模板DNA的母鏈和新合成的DNA的子鏈，引出梅塞爾森和斯塔爾的經典實驗。教師簡單介紹密度梯度離心技術，說明此技術可以區分質量不同的DNA分子，引導學生認同科學技術的重要作用。

活動1：為了讓學生運用假說——演繹法分析和解決問題，體會科學探究的基本思路和方法。編寫探究報告的重點部分放在演繹推理上，以研學共同體合作探究的方式主動思考、相互討論完成探究報告，小組間進行展示分享。學生可以通過建構模型，用所提供的教具藍色的紙條模擬模板DNA的母鏈，紅色的紙條模擬新合成的DNA的子鏈，進而克服DNA復制的抽象性，使DNA復制方式的表觀形象在學生頭腦中直觀編碼，發展學生的形象思維。此環節應給予充足的展示交流時間，學生相互質疑評價、補充完善進而打造能動課堂。

活動2：合作探究之后，學生對半保留復制的過程有了一定的認知基礎。但DNA的復制過程相對抽象，學生難以正確表征，教師可以充分利用多媒體資源，將DNA的復制過程進行立體、直觀呈現，加深理解和認知，讓學生體會知識之間的聯系。設置問題如下：

1.DNA復制的場所在哪里？在什么時間進行？

2.DNA復制需要哪些條件？

3.DNA復制的特點有哪些？

4.DNA復制的意義？

5.DNA準確復制的原因？

通過視頻能夠將復雜的知識形象化。一連串的問題鏈啟發學生主動思考，培養分析與綜合的科學思維。通過研學共同體的協同學習和小組的展示分享，逐步養成積極的學習動機。

環節四：梳理明學

結合生物學科特點，能動課堂的打造需以構建生物學大概念為目標，DNA復制涉及的具體概念較多，學生可通過思維導圖生成課堂知識，梳理整節內容，建立概念之間的聯系。這一環節請小組代表在黑板上展示，其他同學補充完善，教師引導學生積極進行知識建構，在師生互動和生生互動中發展學生歸納與總結能力，轉向高參與度、高能量的能動學習體驗。

環節五：拓展激學

教師可以讓學生參照教材中大腸桿菌DNA半保留復制的實驗圖，分析整理DNA分子數、脫氧核苷酸鏈數以及消耗脫氧核苷酸數的計算公式，進一步加深對DNA半保留復制內容的理解、擴充概念的內涵、促進概念的遷移，培養學生可遷移、可深入、可持續的硬核學力。

環節六：評價促學

以檢測評價、過程評價、任務評價、總結性評價等多種評價方式，檢驗學生對知識的掌握情況、對活動的參與情況和對課堂的反思情況。通過自我評價、生生評價和師生評價維度構建評價表，關注學生對所學知識的遷移應用能力、合作的效能以及自我管理、批判質疑等核心素養的提升，進而獲得能動的深層學習體驗。

環節七：分層固學

根據班級學生實際情況，將作業設置為基礎必做題、提高選做題和能力拓展題，采取學生自選和教師指導學生選擇相結合的方式。教師及時給予反饋，找準學生的最佳成長點，并在研學共同體的協作學習中互相探討，互相交流、互相啟發，使學生在恰當的分層題目中得到發展和提高。

本節課能力拓展題是查找關于DNA的復制在癌癥的治療和克隆等方面應用的資料，是課堂能動學習的延續，目的在于引導學生將知識運用于實踐，關注社會特點，發展社會屬性，促進人格養成和育人價值的實現。

三、教學思考

本節課嘗試運用能動課堂教學模型展開教學，預學環節學案編排合理，充分挖掘教材內容，整合教學資源；導學環節三個問題的設置，既符合學生認知思維又推動學生深入思考；研學環節探究活動目的明確，高效突破DNA復制的重難點；明學環節梳理知識，生成概念框架，進一步促進概念的遷移；激學環節總結DNA復制的計算規律，加深對課堂理解的同時注重理性思維素養的提升；促學環節多維度評價學生表現，關注學生增值成長；固學環節分層次設置習題，延伸課堂，個性化發展學生硬核學力。

通過探索基于情境和問題指引的互動型、探究型、合作型、體驗型等課堂教學形式在內的教學模型，讓學生的思維從低階向高階轉化，豐富認知理解能力。教師轉變角色，輔助學生的學習過程，主張學生在建構知識體系的同時提升解決問題的通用能力，逐步進入積極應對新知、硬核思維發展的高階學習狀態。形成以學案為工具，以知識為基礎、以情景為切入，以活動為主軸，以遷移為擴充、以評價為反饋的能動課堂模型。