聚焦學科核心素養(yǎng)的“教學評”一體化教學設計
——以《基因指導蛋白質的合成（第1課時）》為例

山西省晉中市榆次第一中學校 鞏林芝

在黨的教育方針和教育思想的指導下，《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出，高中生物學課程的基本理念強調，要以發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)為課程設計的宗旨和實施的基本要求，要重視以評價促進學生的學習與發(fā)展。學科核心素養(yǎng)是學科育人價值的集中體現(xiàn)，是學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，而科學、持續(xù)的評價可以幫助檢驗學生的學習效果及核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。課堂教學是課程育人的主渠道和主陣地，生物學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)應該貫穿于每一位教師的課堂教學中。本文以《基因指導蛋白質的合成（第1課時）》為例，介紹聚焦學科核心素養(yǎng)的“教學評”一體化的教學新嘗試。

一、教材分析

《基因指導蛋白質的合成》是人教版高中生物學必修2《遺傳與進化》中第4章《基因的表達》的第1節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容先具體講解遺傳信息的流動過程，“遺傳信息的轉錄”和“遺傳信息的翻譯”，再綜合前一章的內(nèi)容，歸納出遺傳信息流動的“中心法則”，滲透生命是物質、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念，這樣的編排順序符合邏輯，也符合學生的認知規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容涉及眾多分子生物學的知識，教學難度相對較大。必修1關于核酸、蛋白質、細胞結構的知識，以及必修2第3章的知識為本節(jié)內(nèi)容的學習奠定了基礎，教師可以在教學中充分利用這些資源幫助學生突破難點。

二、學習目標

1.基于基因的分布和蛋白質合成場所的問題作出假設，分析驗證性實驗，體驗運用假說—演繹法進行科學探究，認同人類對生命活動規(guī)律的認識是科學家孜孜以求的探索過程。（科學思維、科學探究、社會責任）

2.通過比較DNA和RNA的結構，歸納RNA適于作DNA信使的條件，進一步加深結構與功能相適應的生命觀念。（生命觀念、科學思維）

3.通過分析、歸納教材中的圖文資料和觀看視頻，概述遺傳信息的轉錄過程。（科學思維、科學探究）

4.通過查閱并分享有關新冠病毒mRNA疫苗的信息，思考治療癌癥的新思路，了解生物學知識在實際中的運用，嘗試利用生物學知識解決實際問題。（科學思維、社會責任）

三、學習評價設計

如果說學習目標是告訴學生教師將要帶他去到哪里，那評價就是要及時讓教師和學生清晰地知道他們到了哪里。學生學習的效果如何？學習目標是否真正落實？學科核心素養(yǎng)是否真的得到了發(fā)展？這些都需要科學的評價。科學、持續(xù)性的評價有助于將課堂的關注點由教師的教轉向學生的學，可以使師生及時了解學習情況，對教學過程進行反思并及時調整。基于這些理論，針對本課時的教學，筆者根據(jù)學習目標設計了表1所示的學習評價。

表1 學習評價設計

四、教學設計思路

根據(jù)教學內(nèi)容及教師教學用書的建議，將本節(jié)內(nèi)容分為兩課時教學，第一課時講“遺傳信息的轉錄”，第二課時講“遺傳信息的翻譯”和“中心法則”。筆者所任教的學校是山西省首批重點中學之一，也是山西省普通中學中具有窗口性、示范性的一所中學，生源基礎可以說是當?shù)刈詈玫摹８鶕?jù)學情和教學內(nèi)容，在第一課時“遺傳信息的轉錄”的教學中，筆者選擇新冠病毒的腺病毒載體疫苗導入教學，激發(fā)學生的學習興趣及其社會責任；然后利用必修1中DNA的分布和蛋白質的合成場所引起學生的認知沖突，提出研究的問題，并利用問題串引導學生探究式學習本節(jié)內(nèi)容，通過這樣的學習過程，培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力，并加深學生對結構功能觀的理解；最后讓學生根據(jù)學過的知識尋找治療癌癥的新思路并查閱新冠病毒mRNA疫苗的有關信息，讓學生嘗試利用學過的知識解決實際問題，培養(yǎng)社會責任。

五、教學過程

（一）創(chuàng)設情境，導入新課

新冠疫情持續(xù)一年多，一直沒有被完全控制，最近，印度疫情的再次爆發(fā)讓大家特別揪心。我們國家近期應對疫情的主要措施是什么？學生說出“接種疫苗，實現(xiàn)全民免疫”。

教師提供腺病毒載體疫苗的相關資料，提出問題，轉入的是新冠病毒的基因，細胞中卻會產(chǎn)生新冠病毒的蛋白質，這說明什么？引導學生得出，基因可以指導蛋白質的合成。

（二）復習舊知，引出新知

教師通過問題串制造認知沖突，引導學生思考，基因中的堿基序列如何能轉化為蛋白質中的氨基酸序列？真核細胞中，細胞核中的DNA如何指導細胞質中蛋白質的合成？從而激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望。

（三）mRNA的發(fā)現(xiàn)

1.設置問題串，引導學生的學習

問題1：DNA在指導蛋白質合成的過程中，應該如何克服空間上的距離，實現(xiàn)空間轉場？請?zhí)岢瞿愕耐茰y。哪種推測可能性更大？說說你的理由。

問題2：那你認為，哪種物質最有可能作為中介呢？為什么？學生通過完成DNA和RNA的比較，小組交流，分析、歸納RNA適于作DNA信使的理由。接著，教師指出，RNA從結構和功能上適合做信使，這目前只是我們的推測，要想真正證明RNA是細胞核中的DNA控制細胞質中蛋白質合成的信使，我們還需要做什么？以此引導學生認識到，生物學結論的獲得離不開實驗證據(jù)。

問題3：如果你準備進行實驗，你覺得通過實驗要提供哪些角度的證據(jù)？

2.分析經(jīng)典實驗

學生提出證據(jù)的角度之后，教師提供3個經(jīng)典實驗，引導學生進行變量的分析和結論的獲取，發(fā)展學生的科學探究能力。

實驗1：1955年，比利時細胞生物學家利用洋蔥根尖細胞和變形蟲進行實驗，發(fā)現(xiàn)如果用分解RNA的酶把細胞內(nèi)的RNA分解掉，蛋白質的合成就會停止；如果把從酵母菌中提取出的RNA再加進去，細胞重新合成蛋白質。實驗結果說明什么？

實驗2：1955年，變形蟲核移植實驗（見圖1）。該實驗可以說明什么？

圖1 變形蟲核移植實驗

實驗3：1953年，赫爾希和蔡斯通過噬菌體侵染細菌實驗證明，噬菌體侵染細菌后，會在自己DNA的指導下完成自身蛋白質的合成。在此基礎上，1961年，幾位科學家利用噬菌體和細菌進行了另一個實驗：用噬菌體侵染細菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時間后，裂解細菌，離心并分離出RNA與核糖體，分離出的RNA含有14C標記。他們把分離得到的RNA分別與細菌的DNA和噬菌體的DNA雜交，發(fā)現(xiàn)RNA可與噬菌體的DNA形成DNA-RNA雙鏈雜交分子，不能與細菌的DNA結合。以上實驗結果說明什么？實驗為什么選擇14C的尿嘧啶作為標記物？

實驗1比較簡單，學生集體回答；實驗2和實驗3對學生獲取信息能力、語言表達能力、科學探究能力的要求比較高，需要學生進行小組交流，不僅得出結論，還要說明得出結論的分析過程，發(fā)展學生的科學思維。在學生展示的基礎上，教師指出，后來有科學家將DNA指導蛋白質合成過程中的這種RNA稱為信使RNA，即mRNA。通過以上問題串引導學生的學習過程，可以培養(yǎng)學生假說—演繹的科學思維，并體驗這一思維在科學研究中的應用。

（四）概述遺傳信息的轉錄過程

基于以上的學習，通過問題4“DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的”引導學生學習轉錄過程，這部分內(nèi)容的學習分三個環(huán)節(jié)：首先，教師播放基因轉錄的視頻，學生觀看視頻之后，分享從視頻中獲取到的信息，通過師生、生生之間的交互反饋，逐漸歸納出轉錄的條件、場所、產(chǎn)物、遵循的原則、特點、mRNA的延伸方向、RNA聚合酶的移動方向等。其次，學生通過閱讀課本、同桌互相講解的方式，再一次學習轉錄過程。在此基礎上，引導學生進一步深入分析，轉錄的產(chǎn)物是否一定是mRNA，從而概括轉錄的概念。最后，通過如下兩個練習題檢測學生的學習情況。

練習1：轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？與DNA復制相比，轉錄所需要的原料和酶各有什么不同？

練習2：現(xiàn)有一條堿基序列為5′-ACGGATCTA-3′的DNA單鏈，請完成下列任務。

①寫出與它互補的另一條單鏈的堿基序列。

②寫出以它作為模板轉錄出的mRNA的堿基序列。

③RNA的堿基序列與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？

④若以DNA的另一條單鏈為模板，請按5′-3′的順序寫出轉錄出的mRNA的堿基序列。

⑤以同一個DNA片段的兩條鏈為模板，轉錄出的RNA堿基序列一樣嗎？由此可知，進行轉錄的基因，模板鏈是該基因的任意一條鏈嗎？

⑥為什么兩條鏈不能同時做模板轉錄？會對基因造成什么影響？

（五）布置作業(yè)

緊接著以上的檢測題，布置以下兩個作業(yè)，讓學生嘗試應用學到的知識去解決真實問題，了解社會熱點議題，培養(yǎng)學生的社會責任。

作業(yè)1：癌癥是由于體內(nèi)某些基因表達異常旺盛所致，通過今天的學習，你有什么治療癌癥的新思路？

作業(yè)2：查閱資料，了解新冠疫苗mRNA疫苗的制備及作用機理。

六、教學反思

本節(jié)課的教學，從教師的角度來說，就是開始關注如何利用課本資源、尋找新情境，調動學生的學習積極性；設計什么樣的學習活動、如何設計學習流程，能在完成學習任務的基礎上，引導學生更加積極、主動地參與學習過程，更加有助于發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)。從學生的角度來說，本節(jié)課課堂學習的以下幾點表現(xiàn)能具體反映這次嘗試的效果：第一，在教師的引導下，整堂課學生都處在積極的思維過程中，課堂氣氛活躍；第二，推理RNA適于作信使的條件、分析經(jīng)典實驗時，學生不限于答案的表述，更傾向于描述自己的分析過程，努力做到有理有據(jù)；第三，觀看轉錄過程的視頻后分享獲得的信息時，學生觀看認真，在生生互動反饋的過程中，信息整理完整，甚至關注到了啟動子、終止子，這兩個概念在設計教學時原本是不打算給學生提到的，基于學生的表現(xiàn)，教師在課堂上及時調整策略，對學生額外提出的信息給予鼓勵，增強了學生學習的信心和動力；第四，在完成檢測題時，設計預估學生不會關注到RNA與DNA模板鏈反向，但實際出來的結果卻出乎意料，大家普遍關注到了這一細節(jié)。筆者認為，這應該是學生真實、主動參與學習的結果。

生物學學科核心素養(yǎng)是學生在生物學課程學習過程中逐漸發(fā)展起來的，當教師在教學設計時關注如何培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，也就是在關注如何讓學生學到知識的同時，結合課堂評價對學生的學習給予及時的反饋，這樣的課堂自然也就會引發(fā)學生的主動學習、深度學習，自主獲取的知識一定比被動接受的知識理解得更深刻、應用得更自如。