基于核心素養的主線式情境教學實踐

摘 要：本文以“基因突變”一節內容為例，以“細胞癌變”作為核心知識，通過引入翔實的資料情境，營造具身體驗的主線式情境，“一境到底”貫穿整個教學過程，并突出問題在情境中的啟發性。教師引導學生從熟悉的真實情境入手，在一系列問題驅動下開展學習活動，嘗試從生物學視角獲取信息，構建概念模型，運用生物學基本概念原理解決實際問題，從而有效提升學生的高階思維，實現深度學習。

關鍵詞：主線式情境；學科核心素養；構建模型

文章編號：1003-7586（2024）09-0046-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1 教材分析

本文以人教版普通高中教科書《生物學·必修2·遺傳與進化》第5章第1節“基因突變和基因重組”的內容為例，闡述主線式情境在教學中的運用。本節內容屬于《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中重要概念“3.3 由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可遺傳變異”下的次位概念，是基于生物學事實對大概念“3 遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的有力支持。本節內容有利于學生理解基因突變的本質特征，建立結構與功能觀、進化與適應觀。學生學習基因突變有助于建立良好的生活習慣，學會辯證地認識生命活動中的變化，形成珍愛生命的意識，培養學生的生命觀念。

2 學情分析

經過之前的學習，學生已經認識了基因的本質等基本概念原理，學生的歸納、演繹、分析等思維能力也得到了充分鍛煉，為本節課構建基因突變的概念模型奠定了基礎。但學生對各實例的分析能力及知識遷移與應用能力仍需加強。

3 教學過程

3.1 直觀性視頻情境，調動學習興趣

本節課從“模擬結腸癌細胞的形成和轉移”視頻入手，運用可視化的素材，營造直觀、形象的畫面，既激發學生主動學習的興趣和研究熱情，又可以幫助學生歸納癌細胞的特點以及細胞癌變的原因。

3.2 翔實性資料情境，建立概念模型

教師展示相關資料：已知UTP18蛋白是誘導結腸癌變的潛在驅動因子，與正常腸上皮組織相比，UTP18蛋白在結腸癌細胞中的表達呈現上升趨勢。 ［1］現已知正常腸上皮組織和結腸癌組織中UTP18蛋白的部分氨基酸序列（見圖1）和堿基（見圖2）。教師引導學生結合資料查閱密碼子表，完善學案內容，并據此嘗試解釋結腸癌發生的原因。

學生利用已學的DNA復制、基因指導蛋白質合成等知識解決問題，按照“氨基酸—RNA堿基序列—DNA堿基序列”的合成思路，分析得出結腸癌細胞中編碼UTP18蛋白的基因發生堿基替換，進而引起蛋白質的變化和機體性狀的改變。學生在這一過程中實現了對已學知識的應用和遷移，提高了解決問題的能力，同時通過自主探究活動，初步建立基因突變的概念模型。

正常 精氨酸→蛋氨酸→賴氨酸→亮氨酸→天冬氨酸→精氨酸→精氨酸

異常 精氨酸→蛋氨酸→精氨酸→亮氨酸→天冬氨酸→精氨酸→精氨酸

教師進一步豐富資料，根據結腸細胞中癌變基因的作用，結合實例中基因與功能之間的相關性分析，請學生歸納原癌基因和抑癌基因的定義（見表1），并思考其在細胞癌變過程中發揮的作用。學生綜合上一份資料中的“UTP18蛋白在結腸癌組織中的表達量高于正常細胞”這一特點，分析推測UTP18蛋白的相關基因屬于原癌基因還是抑癌基因。 ［2］

學生分析真實資料，開展小組合作討論，自主構建并完善原癌基因和抑癌基因的概念，并歸納出兩類基因在細胞癌變中的作用。該過程實現了學生對原癌基因和抑癌基因的概念強化，明晰了基因突變與細胞癌變的關系，同時教師還對學生的學習情況進行了及時評價。

3.3 具身性體驗情境，深化自主探究

教師引導學生對堿基替換的概念進行延伸，并思考以下問題串：若出現單個堿基的增添或缺失，DNA的序列如何改變？由此會引發氨基酸序列產生什么改變？若增添或缺失兩個或三個堿基，可能對氨基酸序列產生什么影響？堿基的改變是否一定會引起個體性狀的改變？

針對DNA的研究通常是微觀且抽象的，在缺乏具體信息的情況下，學生的思考探究活動往往存在困難。教師需要讓學生親身體驗堿基缺失或增添的過程，直觀地感受DNA及氨基酸的序列變化，從而深入探究并理解基因突變對蛋白質結構及生物性狀的影響。教師通過資料分析、模型構建、問題引導或情境設置等活動，讓學生在解決問題的過程中逐漸加深對基因突變概念的內涵和外延的理解，進而實現概念模型的構建與完善。

3.4 真實性生活情境，內化社會責任

學生通過查閱文獻等途徑了解誘發癌癥的因素，明確致癌因子是誘發癌癥的重要因素。教師引導學生聯系日常生活實例，列舉常見的致癌因子，并從致癌因子的分類入手，自主總結基因突變的原因。

學生從真實的生活情境切入，提出長期的紫外線照射、過度食用燒烤和咸菜等食物以及抽煙等行為更易導致癌癥的發生，并在此基礎上將這些因素分為物理、化學、生物三類致癌因子。真實情境驅動了學生學習的主觀能動性，學生對于該內容表現出較高的學習興趣與熱情。教師不僅引導學生掌握了致癌因子和細胞癌變的關系，同時還幫助學生樹立了遠離致癌因子的認識，內化形成幫助他人的社會責任意識，發展健康生活的生命觀念。

3.5 開放性問題情境，激發科學思維

教師提供案例情境：2018年，我國將包括抗癌藥在內的所有普通藥品、具有抗癌作用的生物堿類藥品及有實際進口的中成藥進口關稅降至零。與此同時，我國加強國產抗癌藥物的研發。教師引導學生從細胞發生癌變的機制入手，結合已學知識，提出治療癌癥的思路。

學生提出的方案主要有：抑制癌細胞DNA的復制；通過基因甲基化抑制原癌基因的過度表達；通過反義基因抑制原癌基因表達；抑制癌細胞紡錘絲的形成等。學生經過小組討論分析各方案的優缺點，并總結出大多數方案都能起到抑制癌細胞增殖的目的，但通常會對正常組織細胞造成一定的影響，從而對機體產生巨大的副作用。教師由此提出問題：“如何使藥物靶向作用于癌細胞，而不影響正常細胞的生命活動？”并利用這一問題來延伸拓展課堂內容。學生可以課后查閱相關資料，嘗試提出解決的對策。

學生在解決問題的過程中了解國家醫藥政策，培養家國情懷，同時利用所學知識解決問題，實現創新實踐能力和科學思維能力的提升。此外，延伸問題給學生留出深度思考的空間，讓學生切身體驗科研思路和科研精神。

4 教學反思

《中國高考評價體系》指出情境是實現考查目標的載體，情境的合理設置可以有效實現對學生核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識四個層面的全面考查，是實現對考生綜合考查的有力測評工具。 ［3］本節課的教學設計以結腸癌為主線，以視頻、資料、問題、生活等情境為載體，設置一系列問題驅動學生思考，構建并完善“基因突變”的概念，深化概念內涵，歸納基因突變的原因。本文按照“現象—本質—原因”的邏輯思路設置課堂教學情境，減少由瑣碎知識造成的課堂“割裂感”。教師通過問題引導，實現了學生的自主學習和深度思考。最后學生學以致用，提出解決癌癥治療問題的思路，內化社會責任，發散科學思維，培養生命觀念，最終實現學生生物學學科核心素養的有效發展。

參考文獻

［1］潘蒙.UTP18在結直腸腺瘤癌變過程中分子機制的研究［D］.北京：北京協和醫學院，2023.

［2］王文韜.基因累積突變在結直腸癌發生進展中的作用探討［D］.南寧：廣西醫科大學，2021.

［3］教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2021：104.