体验化教学在高中生物课程中的应用

刘仁泽

[摘要]构建物理模型是高中生物可视化教学和体验化教学的重要手段。依托教材内容，顺应学生的认知规律和“结构与功能观”的要求巧妙设计两种物理模型进行对比教学，培养学生对比分析和归纳总结的科学思维，引导学生善于利用物理模型掌握抽象的生物学知识，并能够阐明和解决生活中常见的生物学问题。

[关键词]体验化教学;物理模型;DNA分子的结构;高中生物

[中图分类号]

G633. 91

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（2020）17-0095-02

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中重点强调教师在教学中要高度重视并关注学生在学习过程中的经历，让学生能够积极参与并通过动手和动脑的探究性学习过程，形成科学的生物学知识体系[1]。构建物理模型作为生物学体验化教学的一部分，是指通过对学习对象的简化描述，使抽象的学习对象能够以实物或图形等具体化形式出现，从而使学习者可以更好地掌握学习对象的特点等相关知识[2]。通过物理模型的构建，有利于学生直观理解生物學概念和理论。“遗传与进化”模块中，如何利用物理模型帮助学生学习和理解抽象的分子水平上的生物概念是值得每一位高中生物教师须认真思考的[3]。本文主要以《DNA分子的结构》一课为例探讨新课标理念下体验化教学在高中生物课程中的应用。

一、教材分析《DNA分子的结构》是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第三章第二节的内容，它作为分子遗传学的重要内容，既是对必修l核酸和细胞增殖相关知识的升华，也是后续学好DNA复制、基因控制蛋白质的合成、基因突变和基因工程相关知识的重要基石，在整个“遗传与进化”模块中具有举足轻重的地位。

二、学情分析

基于必修1核酸相关知识的学习，学生已经初步掌握了核酸的种类、组成和结构等知识，能够阐明DNA和RNA在组成和结构上的不同。学生通过分析和学习格里菲思、艾弗里等科学家关于遗传物质是什么的探究性实验，能够充分认同“DNA是主要遗传物质”，并且对于“为什么DNA能成为遗传物质”具有浓厚的学习兴趣。这些都为学生学好本节课的知识打下了良好的理论基础。

三、教学过程

1.设计问题，导入新课

播放雅典奥运会开幕式的经典片段，让学生观察DNA的立体结构，提出问题引导学生思考：DNA具有什么样的结构？学生根据初中知识和视频影像很容易回答出“DNA是双螺旋结构”。循序渐进地提出第2个问题：作为遗传物质的DNA，如何储存大量的遗传信息？引导学生对DNA分子的结构进行猜想，从而激发学生的学习兴趣，引出本节课题。

2.温故知新，务实基础

首先，提出问题：DNA的双螺旋结构模型的发现者是谁？引导学生阅读教材第47页找出正确答案。其次，引导学生回忆必修1有关核酸的相关知识，并抛出四个问题：DNA的基本组成单位是什么？脱氧核苷酸的分子组成是什么？脱氧核糖核苷酸有几种？脱氧核糖核苷酸如何命名？通过简单的四个小问题增强学生的参与度，为学生扫清后续物理模型构建过程中的理论障碍。最后，引导学生自主构建相关物理模型。

模型构建I：组装DNA的基本单位——脱氧核糖核苷酸。在本环节中，教师应通过课件展示不同模型所代表的结构成分，帮助学生更好地完成模型构建（如图1）。提出问题：脱氧核苷酸如何连接成单链？在教师的引领下，学生发现是磷酸二酯键将单个脱氧核糖连接成为单链的。教师在黑板上画出磷酸二酯键的所在位置，强化学生对磷酸二酯键的认知，并强调“酯”字的书写。

模型构建Ⅱ：组装脱氧核苷酸单链（提醒学生只能将一半的单个脱氧核苷酸连成单链）。通过“脱氧核苷酸如何连接成单链？”问题的分析，引发学生思考，并为后续脱氧核苷酸单链模型的构建做好铺垫，促使学生主动完成可预期且可实现的模型构建任务。

教师引导学生阅读教材第48页，学习DNA双螺旋结构模型的构建过程，同时回答下列问题：沃森和克里克研究前，科学界对DNA有哪些认识？威尔金斯和富兰克林对沃森和克里克的帮助是什么？最终沃森和克里克构建了磷酸、脱氧核糖和碱基怎样分布的双链螺旋结构模型？查哥夫林对沃森和克里克的帮助是什么？利用问题驱动学生学习和理解DNA双螺旋结构模型的建立过程，并且沿着沃森和克里克的脚步重新构建DNA双螺旋结构，研究脱氧核苷酸单链是如何形成双螺旋结构的，理论与实际相结合，便于后续学生动手进行DNA双螺旋结构模型的构建。

模型构建Ⅲ：制作DNA的双螺旋结构模型。教师根据DNA双螺旋结构模型的构建过程以及DNA的平面和立体结构总结出DNA双螺旋结构的分子特点，引导学生进行模型构建，并通过希沃白板的同屏功能进行DNA分子结构模型的展示并说明本组DNA模型能体现哪些DNA分子的结构特点，不能体现哪些结构特点。

最后通过对模型的认真观察，让学生回答新课导入环节中“作为遗传物质的DNA，如何储存大量的遗传信息？”这一问题。首尾呼应并埋下伏笔，让学生思考“为什么在组装脱氧核苷酸单链模型过程中只能将一半的单个脱氧核苷酸连成单链？”，为第三节DNA的复制相关知识的学习做好铺垫。

3.课堂小结，强化知识

通过思维导图总结本节课的知识点，强调重难点，并结合板书（如图2）促进学生内化知识。

四、教学反思

本节课通过两种物理模型的构建活动，提高学生动手操作和小组合作的能力，鼓励并激发学生利用生活物品理解微观事物和解决问题，化抽象为具体，化微观为宏观，帮助学生更好地理解和内化知识，培养学生对比分析的能力。通过小组讨论和模型展示，充分展现了“以学生为主体”的新课标理念，通过这种体验式教学充分激发了学生的学习兴趣，学生的参与感、幸福感和成就感十足。值得注意的是，由于本节课预设的环节较多，所以教师应注意学生在回答问题过程中语言表述的科学性和专业性，以及在模型构建和模型展示过程中及时给予纠正、点评和鼓励，以达到更好的学习效果，并且在课前需要做好充足的准备，对每套模型组件的连接要认真检查，防止由于组件问题影响学生的直观体验。

[参考文献]

[l]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2018.

[2]刘习香.探究式教学模型的构建：以“DNA分子的结构”为例[J].中学生物教学，2019（4）：26-27.

[3]吕宇良.“DNA的分子结构和特点”的体验式教学设计[J].生物学教学，2013（7）：38-39.

（责任编辑 黄春香）