基于批判性思维的问题化教学策略例析

孟凡龙

摘要从个体异常性状、细胞层次分析、分子角度探究等方面结合一系列层层递进的问题串展开对基因突变的内涵、外延及其本质深入探究，注重由外而内、由表及里、由宏观到微观来分析。

关键词批判性思维 问题化教学 基因突变

批判性思维就是通过一定的标准评价思维，进而改善思维，是合理的、反思性的思维，既包括思维技能，也包括思维倾向。批判性思维的发展历程为：苏格拉底思想与古希腊哲学→杜威的反省性思维→波普尔的批判理性主义→非形式逻辑运动的发展→Deiphi报告。批判性思维的精髓是以独立判断和独立人格为基础的理性精神和健康而富有创造性的怀疑精神。批判性并不意味着批评，而意味着看到更远处或内外反思，是通过分析和评估做出更好的判断。批判性思维也是生物学核心素养中理性思维所提倡的。

问题化教学是指以一系列精心设计的类型丰富、质量优良的有效教学问题来贯穿教学过程，培养学习者解决问题的认知能力与高级思维技能的发展，实现其对课程内容持久深入理解的一种教学模式。问题化教学的关键在于创设情境，引发认知冲突，将学生置身于由教学目标转化而来的问题情境中，使其尝试寻找答案，在新旧认知结构的不断转换中经历同化顺应过程，进而达到新的认知平衡。本节教学过程中，教师努力将教学目标转换成一系列的问题化处理，有效激发学生的学习兴趣。

1呈现个体异常性状，激發探究欲望

教师展示DNA复制、转录和翻译的三幅图片，引导学生理解：DNA独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则保证了遗传信息的精确传递，同时碱基互补配对原则还保障遗传信息通过转录和翻译在后代中准确表达，产生正常的生物性状。那么生物界中会出现异常性状吗？这些异常的生物性状都与遗传信息的传递和表达异常有关吗？教师呈现资料：①在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5 kg，当引种到拉萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7kg左右。但再引回北京后，叶球又只有3.5 kg。②从1945年爱尔兰科学家弗莱明发现青霉素后，各国科学家用紫外线照射的方法处理青霉菌，使青霉素的产量迅速提高，价格大幅下降。③长期食用隔夜饭菜、腌制食品、烧烤等可能会致癌。④接种HPV（人乳头瘤病毒）疫苗可以有效预防宫颈癌的发生。

通过资料的比较分析，教师引导学生理解生物的表现型是由基因型和环境共同控制的，进而提出不可遗传变异和可遗传变异，引导学生理解它们的区别是是否引起了遗传物质的改变。教师针对表现型和基因型的关系，进一步提出问题：基因突变与环境之间有怎样的关系？学生总结出影响基因突变的物理因素、化学因素和生物因素，这些因素在自然状况下对生物造成的基因突变称为自发突变。教师呈现不同生物的不同基因的自发突变频率表，引导学生得出自然条件下基因突变的频率很低这一重要特征。教师进一步提出问题：科学家如何才能在较短时间内获得能产生更多青霉素的高产青霉菌株呢？学生很自然地想到用物理因素、化学因素或生物因素进行人工诱发青霉菌发生突变，称为人工诱变。教师呈现人工诱发青霉菌突变的模拟图，进一步提出问题：这些青霉菌经过人工诱变后都变成了高产青霉菌吗？学生经过讨论分析后可以得出青霉菌经过人工诱变后可能会出现的三种情况。教师进一步设问：这是为什么呢？这就需要从细胞水平进行分析了。

2注重细胞层次分析，加强比较拓展

教师呈现果蝇体细胞中的染色体图和果蝇眼色基因突变不定向示意图，引导学生分析生物体内的一个基因可以向不同方向发生变异，从而产生一个以上的等位基因，这个等位基因是生物细胞之前没有的基因。因此基因突变是产生新基因的重要途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，这就形成了基因突变的重要意义。学生通过以上分析很自然地得出基因突变具有不定向性这一特征。

基因突变与染色体、DNA有怎样的关系呢？细胞在正常的分裂过程中可能会发生各种可遗传变异，那么变异类型与细胞分裂又有什么样的关系呢？教师呈现图1，请学生分析图中分别可能发生了什么样的变异，通过图甲和图乙的分析，引导学生深入理解基因突变可能发生在有丝分裂、减数分裂，甚至无丝分裂中，而基因重组一般发生在减数分裂中。教师进一步提出问题：基因突变若发生在有丝分裂的体细胞中，会遗传给后代吗？引导学生拓展思维，如植物细胞可以通过植物组织培养等无性繁殖方式传递给后代。针对图丙，教师设计一系列问题：①染色体片段的缺失、增多属于基因突变吗？②基因突变后染色体上的片段发生改变吗？③基因突变后基因的结构、数量、位置发生改变吗？引导学生深入理解基因突变与染色体变异之间的区别。同时教师进一步提出问题：基因突变是怎样突变成它的等位基因的？进而进入分子水平的研究。

3深入分子角度探究，把握基因突变本质

教师呈现基因突变典型案例：镰刀型细胞贫血症，请三位学生分别模拟医生、病人、血检员的角色，以对话的方式从病人的个体水平上和血细胞水平上的表现，并结合病人的家族遗传图谱（教师呈现）分析该病的有关情况。教师根据血红蛋白异常一氨基酸的异常→mRNA异常→DNA异常逐步引导学生追溯该病的根本原因，进而得出基因突变的概念。

同时针对该概念，教师提出问题：碱基对的替换、缺失、增添一定会引起氨基酸序列的改变吗？每个学习小组分发一张图2，教师呈现密码子表，请学生按照学习小组进行讨论交流，并总结n或3n对碱基的替换、缺失、增添对氨基酸序列可能造成的影响（注意引导学生分析发生在终止密码上的情况）。教师适时引导学生完善结论。

在此基础上，教师呈现真核细胞中基因结构图，提出问题：基因突变不一定会改变生物性状的可能原因有哪些？并引导学生从不同角度总结提升：①基因本身不用表达；②基因突变发生在显性纯合子中；③密码子改变但其决定的氨基酸不变；④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变；⑤基因突变发生在精子的细胞质基因中；⑥基因突变发生在基因的非编码区及编码区的内含子等情况下也不一定引起生物性状的改变。

最后，教师提出问题：地球上的任何生物的任何基因都会发生基因突变吗？由此引导学生一起理解基因突变的普遍性和随机性，进而完善基因突变的特征。同时教师尝试提升学生的社会责任：生活中我们应该如何预防基因突变导致的癌症呢？教师引导学生利用所学知识健康地生活，并主动向家人朋友宣传健康知识。

通过以批判性思维的视角对基因突变有关内容的深度分析，也提醒教师在教学过程中不能仅仅停留在知识层次本身的“是什么”，还要更多的对知识产生“为什么”的疑问，进而深度理解知识概念的内涵与外延，促进学生掌握学科的核心知识，理解学习的过程，把握学科的本质及思想方法，形成积极的内在学习动机、高级的社会性情感、积极的态度、正确的价值观，成为既具独立性、批判性、创造性又有合作精神、基础扎实的优秀的学习者，成为未来社会历史实践的主人。