巧用例證搭建支架促進概念學(xué)習(xí)
——以“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”為例

尚瑞琪 楊 桃 劉秋月 張 健

(1.牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 黑龍江牡丹江 157000)

(2.牡丹江市第二高級中學(xué) 黑龍江牡丹江 157000)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版)》中指出生物學(xué)課程的基本理念包括“核心素養(yǎng)為宗旨”、“內(nèi)容聚焦大概念”和“教學(xué)過程重實踐”。 概念的學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)的養(yǎng)成絕非一朝一夕之功。 在生物學(xué)教學(xué)中,通過例證的方法搭建支架,使學(xué)生借助原有知識經(jīng)驗,從經(jīng)驗起點出發(fā),在不同層次的學(xué)習(xí)目標(biāo)上取得進展,這樣才能更好的推進概念的高階學(xué)習(xí),進而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

下文以高中生物學(xué)人教版(2019 年版)必修一教材中“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”為例,劃分不同的目標(biāo)要求,通過例證教學(xué),為學(xué)生“搭建背景支架,學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)功能”、“搭建情境支架,學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)”、“搭建任務(wù)支架,掌握蛋白質(zhì)相關(guān)計算”、”搭建過程支架,體會蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性”,促進學(xué)生達到不同目標(biāo)要求的進階學(xué)習(xí)。 表1 為教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)支架對照表。

表1 教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)支架對照

1 搭建背景支架,例說蛋白質(zhì)功能

建構(gòu)主義的學(xué)生觀認(rèn)為,學(xué)生在進入學(xué)校、教室之前,已經(jīng)在家庭中接受過良好的家庭教育,在生活中也發(fā)現(xiàn)過很多科學(xué)性的現(xiàn)象,因此,腦袋當(dāng)中是有東西的,但是不知道其背后的具體原因。 教師存在的意義,是通過生活平常的實例為切入點,喚醒起學(xué)生已有的知識,讓學(xué)生對本節(jié)課產(chǎn)生興趣,主動地跟著老師的步伐,用已有的知識產(chǎn)生對新知識的認(rèn)知,或者對已了解的知識進行不斷地擴充、不斷地累加,幫助學(xué)生形成有結(jié)構(gòu)層次的概念。

在本節(jié)課學(xué)習(xí)過程中,課堂開始之初若談?wù)撋钪械鞍踪|(zhì)含量與營養(yǎng)價值的相關(guān)性,便于學(xué)生參與。教師若在教學(xué)之始向?qū)W生提出疑問:為什么評價食物時要看蛋白質(zhì)含量呢? 學(xué)生更容易理解細(xì)胞的生命活動需要蛋白質(zhì)。 所以對于概念的學(xué)習(xí),不是單純的接受,而是一種積極的探索。 學(xué)生在學(xué)習(xí)概念時,可以利用原有的生活經(jīng)驗增進對抽象概念的理解。 例如:請學(xué)生結(jié)合自己一天的學(xué)習(xí)生活,思考有哪些活動體現(xiàn)了蛋白質(zhì)的功能? 學(xué)生會想到在早上整理頭發(fā)的時候,頭發(fā)是結(jié)構(gòu)蛋白;早飯吃的饅頭和雞蛋等食物會在唾液、消化道消化,有許多的唾液淀粉酶、胃蛋白酶,這是酶的催化水解;課間操運動,肌肉活動量大,加快血液循環(huán)加快,身體代謝能力強,人體內(nèi)細(xì)胞消耗氧氣的速度加快,肌肉是結(jié)構(gòu)蛋白,呼吸作用從外界吸收氧氣需要血紅蛋白的運輸;飯后,短暫的時間機體的血糖會升高,但是胰島素會降低血糖,這是蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)作用;接種新冠疫苗的目的是讓身體產(chǎn)生抗體,反映出蛋白質(zhì)的免疫功能。 教師和學(xué)生一起對所學(xué)知識進行總結(jié),共同歸納出蛋白質(zhì)的類型和作用,完成該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

設(shè)計意圖:通過例證搭建背景支架,課堂之初,舉例生活中相關(guān)實例導(dǎo)入新課,使學(xué)生回憶起原先的生活體驗,啟發(fā)他們在現(xiàn)實生活中探索蛋白質(zhì)的作用,進一步系統(tǒng)歸納,培養(yǎng)學(xué)生生命的物質(zhì)觀;培養(yǎng)學(xué)生留意生活瑣碎小事,提升發(fā)現(xiàn)生物學(xué)知識的科學(xué)探究精神,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的歸納能力和思考能力。 教師的存在則是幫助學(xué)生將頭腦中原有的事實性知識進行科學(xué)系統(tǒng)的歸納,實現(xiàn)概念的學(xué)習(xí)。

2 搭建情境支架,例思蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為,教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生各方面的特點,為學(xué)生創(chuàng)造一種歡快、輕松、舒適的學(xué)習(xí)情境,通過合作交流和主動參與的方式,實現(xiàn)對知識的構(gòu)建。 因此,在教學(xué)過程中,教師應(yīng)該注意創(chuàng)造情境。以“情境”為指導(dǎo),營造一個有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍,便于學(xué)生把握知識,從而達到核心素養(yǎng)的目標(biāo)要求。學(xué)習(xí)知識要先從問題開始,一開始學(xué)生對于問題的態(tài)度是模棱兩可的,甚至不清楚自己存在的問題,教師的引領(lǐng)至關(guān)重要。 問題由教師提出,學(xué)生需要明確、清楚自己的不足,從基礎(chǔ)的知識入手,方能思慮周全背后的原因。 對于解決問題,通常采用直觀的方式,直接經(jīng)驗是最直接有效的方式。 雖然不是經(jīng)過自己的動手實踐,但是是自己親眼看到的,是一種變相的直接經(jīng)驗。 高效率利用現(xiàn)代教育技術(shù),也是提高學(xué)習(xí)效率的手段。 通過小視頻動畫的形式,為學(xué)生創(chuàng)造一種直觀的學(xué)習(xí)情境。 解決問題的方式也有很多,鑒于中學(xué)生尚處在快樂玩耍的年紀(jì),采用“寓教于樂”的教學(xué)方式,既能讓孩子快樂,又能讓孩子在游戲中獲得更多的知識,從而最大限度地提高學(xué)習(xí)效率。

2.1 問題情境

在上一環(huán)節(jié),學(xué)生了解到了蛋白質(zhì)的各種作用,教師進一步引導(dǎo)學(xué)生思考“蛋白質(zhì)的作用是如何精準(zhǔn)完成的?”教師在黑板上展示某些氨基酸結(jié)構(gòu),組織學(xué)生討論交流,解決如下問題:“這些氨基酸的結(jié)構(gòu)有什么共同特點?”“能試著用卡片組裝總結(jié)出來他們的結(jié)構(gòu)通式嗎?”借助變式訓(xùn)練題幫助學(xué)生鞏固氨基酸結(jié)構(gòu)。

設(shè)計意圖:通過問題設(shè)置,激發(fā)學(xué)生的好奇心,引導(dǎo)學(xué)生進入探究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的情境中,并建立“每個蛋白質(zhì)具有符合其功能的空間結(jié)構(gòu)”的觀念,體驗結(jié)構(gòu)與功能的契合;通過對氨基酸結(jié)構(gòu)通式交流的過程,培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)思考能力;通過變式訓(xùn)練促進蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的進階學(xué)習(xí)。

2.2 視頻情境

教師介紹世界上首個具有生物活性的牛胰島素結(jié)晶的科學(xué)史小故事,并通過視頻演示兩種氨基酸脫水縮合形成二肽的反應(yīng),以問題引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注關(guān)鍵信息,組織學(xué)生討論和溝通,以解決以下問題:“兩個氨基酸結(jié)合部位在哪?”“兩個氨基酸形成二肽過程中反應(yīng)物是什么? 產(chǎn)物是什么?”學(xué)生從簡單層面更直觀地了解氨基酸脫水縮合過程。 教師進一步向?qū)W生提出疑問:若三個氨基酸發(fā)生脫水縮合,又有著怎樣的變化? 幫助學(xué)生正確表達自己想法,了解蛋白質(zhì)的形成過程。 教師再播放視頻進行論證教學(xué),增強學(xué)生的自信心,最后組織學(xué)生嘗試歸納總結(jié)脫水縮合過程中的常規(guī)變化。

設(shè)計意圖:通過世界上第一個人工合成蛋白質(zhì)科學(xué)史故事的插入,不僅培養(yǎng)學(xué)生堅持不懈的科學(xué)精神,也促進學(xué)生對進階內(nèi)容的學(xué)習(xí);通過視頻展示的方式,為學(xué)生搭建直觀的學(xué)習(xí)情境,促進學(xué)生從視聽多方面結(jié)合,感受脫水縮合動態(tài)變化的真實存在,便于對抽象內(nèi)容的了解與把握,培養(yǎng)學(xué)生動態(tài)生命觀的認(rèn)識;通過“看-猜-驗-總”四個階段,學(xué)習(xí)脫水縮合變化規(guī)律,幫助學(xué)生樹立自信心和成就感。

2.3 游戲情境

學(xué)習(xí)氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)的過程中,教師組織一場游戲活動,由學(xué)生進行“手拉手”進行類比。將學(xué)生看成是一個氨基酸,氨基在左手邊,羧基在右手邊,“手拉手”就是形成肽鍵,將隊列看成是肽鏈。先從簡單的、可視化的開始,填寫表格中的數(shù)字,慢慢加以未知數(shù),得出在多數(shù)情況下的認(rèn)識。 從特殊到一般,師生在游戲中以找規(guī)律形式共同總結(jié)蛋白質(zhì)合成過程中的相關(guān)數(shù)量關(guān)系。

設(shè)計意圖:通過游戲來強化學(xué)生的參與感,培養(yǎng)學(xué)生在游戲活動中主動思考和深入探究的科學(xué)精神,是“寓教于樂”的直接體現(xiàn);通過游戲類比相關(guān)知識,學(xué)生由“手拉手”親身體驗脫水縮合的過程,類比推理到脫水縮合的相關(guān)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生歸納概括、邏輯推理得出相關(guān)規(guī)律的科學(xué)思維。

3 搭建任務(wù)支架,例析蛋白質(zhì)計算

信息加工原理認(rèn)為,學(xué)生之所以會遺忘知識,是因為他們無法在短時間內(nèi)將所需的資料抽取出來。如果教師給與正確的線索加以引導(dǎo),是可以實現(xiàn)學(xué)生從腦海中提取出更多的信息。 建構(gòu)主義知識觀主張,學(xué)生學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識不是一成不變就能夠解決問題的,還需要進行自己的理解和變通,根據(jù)具體情境具體分析,能達到學(xué)習(xí)效果的最大化,用以促學(xué)。 在學(xué)習(xí)過程中,不僅要教給學(xué)生知識,更應(yīng)該注重教會學(xué)生用頭腦中已有的知識來解決實際問題,能夠?qū)⒂洃浱崛〉姆绞椒椒ā?在解題過程中,通常采用的就是任務(wù)分配,對于問題的解決實現(xiàn)有序處理。 教師在課堂中例舉一道習(xí)題,推動學(xué)生解決實際問題。 例題如下:

【例題】圖1 為牛胰島素(由51 個氨基酸構(gòu)成)結(jié)構(gòu)模式圖,該物質(zhì)中-S-S-是由兩個-SH 脫去兩個H 形成的,下列說法正確的是( )

圖1 牛胰島素結(jié)構(gòu)模式圖

A. 牛胰島素為51 肽,其中含有50 個肽鍵

B. 牛胰島素中至少有4 個游離的氨基和4 個游離的羧基

C. 牛胰島素中至少含有53 個O

D. 牛胰島素形成時,減少的相對分子質(zhì)量為882

設(shè)計意圖:通過習(xí)題為例搭建任務(wù)型支架,幫助學(xué)生將大問題化簡,先從小問題、小任務(wù)入手,增強學(xué)生的自信心與成就感,培養(yǎng)學(xué)生的問題解析和邏輯推理的能力。 基于高考評價體系“一核四層四翼”,題目存在的意義主要為考查學(xué)生圖文轉(zhuǎn)化能力、從冗長內(nèi)容中獲取處理信息、具體選項分析、運用知識綜合考慮解決問題的能力,通過任務(wù)的形式解構(gòu)習(xí)題,培養(yǎng)多方面的能力,培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

4 搭建過程支架,例究蛋白質(zhì)多樣性

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為,知識的獲取并非單純的“輸入”與“儲存”,教師在教學(xué)中應(yīng)重視“構(gòu)建”的過程,學(xué)生學(xué)習(xí)的知識是自主選擇和修飾了外部的知識。 在學(xué)習(xí)過程中,讓學(xué)生主動地進行學(xué)習(xí),并將其轉(zhuǎn)化為自身的知識,以便于檢測學(xué)習(xí)進階是否完成。 “從做中學(xué)”,使學(xué)生在實際操作中產(chǎn)生知識,促進學(xué)習(xí)。

教師分發(fā)給學(xué)生三種圖形的卡片,學(xué)生根據(jù)教師的具體問題進行拼組回答問題。 圓形、正方形和三角形若每一個代表一種氨基酸,“這三種不同的圖形代表三種不同的氨基酸,那么三個氨基酸在一起會形成幾種三肽呢?”學(xué)生在動手排列的過程中,體會肽鍵的順序性。 “若是將小組四人組裝的肽鏈聚集在一起,又有多少種聚集方式?”學(xué)生在組裝過程中,體會多條肽鏈的空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。

設(shè)計意圖:通過圖形的拼裝搭建過程性支架,學(xué)生動手?jǐn)[弄三種卡片的排布,能夠探究蛋白質(zhì)的之所以種類繁多的原因,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神和實際操作技能;通過問題思考與實踐任務(wù)相結(jié)合,讓學(xué)生的手腦結(jié)合在一起,深究蛋白質(zhì)種類多樣、功能多樣歸根到底是結(jié)構(gòu)多樣,從而認(rèn)同蛋白質(zhì)“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的觀點。

本文為促進學(xué)生概念學(xué)習(xí),運用例證,立足于生活,認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn),妥善安排教學(xué)內(nèi)容,以背景支架例說蛋白質(zhì)功能,情境支架例思蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),任務(wù)支架例析蛋白質(zhì)計算,過程支架例究蛋白質(zhì)多樣性,引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動,進行主動探究,以促進其核心素養(yǎng)的提升。