开展多元项目活动，诠释“做中学”教育理论

金琦

1 基于项目的学习

基于项目的学习（ Project- based learning，简称PBL）模式是一种在美国、法国、日本等发达国家广泛运用的教学模式，是以探究学科概念和原理为中心，通过团队合作的方式，制作一个或一系列作品向他人展示，并在一定时间内解决一系列相互关联问题的一种新型学习模式。它强调个体探究与团队合作相结合的学习，让学生自主地、积极地建构自己的知识框架。笔者通过“基因突变”一节的教学实践，采用了多元化项目活动，让学生在合作和探究中学习，解决本节的教学的一系列核心问题。如，基因在传递给子代中是否会变化，会发生怎样的变化？基因变化后对生物的性状以及自然界有什么样的影响？这样诠释了美国教育学家杜威在《民主主义与教育》中提出的“在做中学”的教育理论

2教学过程

2.1设置情境，引入课题

教师呈现问题事例：1910年，赫里克医生诊所来了一位黑人严重贫血症患者，病人脸色苍白，四肢无力。医生对其使用了所有能治疗贫血症的药物，均无效。后来做血液检测时，发现，此患者红细胞的形状和正常人不一样，是镰刀型细胞。由此产生疑问：此人的病因是什么？接着，教师再引导学生从红细胞形状不一样，推出应该从生物性状的体现者——“蛋白质”入手进行分析，从而找到切入点。然后，启发学生根据已学的基因控制蛋白质的合成知识，得出以下的分析思路：蛋白质不同一蛋白质中氨基酸不同→mRNA上密码子不同→DNA中的碱基不同。再和学生一起进行推理，得出：此病的直接病因是血红蛋白中一个氨基酸发生了替换;根本病因是控制血红蛋白的基因中一个碱基对发生了替换，从而引起了基因的结构发生了改变。

设计意图：教师结合真实案例设置情境，引导学生根据已经学过的知识探究其病因。教师提供帮助，在学生现实的发展水平和潜在的发展水平之间提供了支架，诠释演绎了心理学家维果斯基的“最近发展区”理论。在探究病因的过程中，学生分组讨论，共同找切入点，符合“PBL”教学模式中的个体探究与团队合作相结合的学习方式，同时回答了“基因在代代相传中可能会发生变化”的核心问题。

2.2进行类比，推出概念

镰刀型细胞贫血症的病因说明了碱基对替换会导致DNA结构发生改变。如何全面理解DNA中碱基对的改变的方式，以及DNA中碱基对的改变是不是一定会导致生物性状的改变？教师引导学生阅读教材第80页的问题探讨，学生抄写英语句子时，将原句：“THE CAT SAT ON THE MAT（猫端坐在草席上）”错抄成：

①“THE KAT SAT ON THE MAT（阿拉伯茶坐在草席上）;

②THE HAT SAT ON THE MAT（帽子坐在草席上）;

③THE CAT ON THE MAT（坐在草席上的猫）。

发生的错误是①②是替换了一个字母，③是少了三个字母，和原句对照意义发生了变化。教师进一步引导：如果把原句想象成亲代DNA分子，抄写句子的过程想象成DNA通过复制将遗传信息从亲代传递给子代的过程，请思考此过程中碱基对可能会发生哪些变化都会导致子代DNA结构的改变？结合镰刀型细胞贫血症的病因，师生推导出碱基对增添、缺失、替换均引起基因结构改变，从而总结出基因突变的概念。

设计意图：镰刀型细胞贫血症的病因只能得到碱基对替换一种碱基对变化方式，教师如果直接陈述出碱基对还有增添、缺失两种变化方式，太牵强附会。所以，笔者充分利用教材上的问题探讨，将学生抄错英文句子和遗传信息传递进行类比，引导学生推出基因突变时碱基对变化的类型，培养了学生逻辑思维能力，也回答了“基因会发生怎样的变化”的核心问题。

2.3探究互动，做中有学

基因控制生物的性狀，基因突变了，会对生物的性状产生怎样的影响？笔者在教学中设计了探究活动，让学生分成4组，分别写教学案中正常基因、发生了碱基对替换的基因、发生了碱基对增添的基因、发生了碱基对缺失的基因中的mRNA中碱基序列和蛋白质中的氨基酸序列（图1）。

完成上述活动后，每一个学习小组派一学生代表实物投影所写的结果。教师引导学生将正常基因、发生了碱基对替换的基因、发生了碱基对增添的基因、发生了碱基对缺失的基因四组基因进行两两对照分析，得出基因中碱基对替换、增添、缺失后对蛋白质中氨基酸序列无影响、影响不大、完全改变三种情况。

设计意图：“基因突变”是第四章“基因表达”的延伸和拓展。学生在已经掌握的旧知识的基础上，设计探究活动，在进行探究活动中通过教师的启发学到新知识，符合“做中学”教育理论。实践证明，本活动有趣、高效，升华了学生对“基因突变与性状改变”的学习认知。

2.4联系生活，学以致用

教师播放一个有30余年烟龄60岁老人肺的微视频。视频中介绍了强力的致癌物攻击他的肺部诱发基因突变，从而引发了肺癌。教师提出问题：在我们身边，有哪些癌症，诱发癌症的因素有哪些？基因突变就一定能诱发癌症吗？师生总结出诱发基因突变的因素。最后，教师强调生活中的注意些事项，才能养成良好的生活习惯，保证我们身体、心理健康。

设计意图：学习完基因突变后，教师将其和生活中学生熟悉的癌症联系起来，讨论两者之间的偶然或必然的关联，得出诱发基因突变的因素，最后强调怎么做才能身心健康。这样将课堂所学带入生活，解决生活中的实际问题，学以致用，实现学生情感态度的提升。

2.5 资料阅读，整合信息

教师提供4则资料，引导学生分析、总结基因突变的特点。

资料1：棉花的短果枝、水稻的矮秆、果蝇的白眼、鸡的卷羽、人类的血友病都是从无到有，都是由于基因突变而引起的新的性状的出现。

资料2：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期，可以发生在体细胞中，也可以发生在生殖细胞中，可以发生在细胞内不同的DNA上，也可以发生在同一DNA不同的部位上。

资料3：据科学家研究，控制小鼠毛色的灰色基因可以突变成黄色基因，也可以突变成黑色基因，而且这种突变的方向和环境没有明确的因果关系。

资料4：四种基因突变率（表1）。

学生分组，阅读资料，整合资料中的有效信息，从而得出基因突变的普遍性、随机性、不定向性、低频性等特点。

设计意图：在平时的作业或考试中，读不懂题干，抓不住题干中的关键信息是大多数学生常有之事。这就要求教师在平时的教学中就要注重培养学生的阅读能力。以上教学片段的设计，通过引导学生的进行情境资料的阅读，分析归纳总结出基因突变的特点，培养了学生的阅读能力，符合“上位学习”理论。

2.6用问题串，讨论变异的意义

基因突变的意义是教学中的难点。教师提出问题，引导学生思考：

①现在好多人，谈“基因突变“就色变，基因突变一定是有害的吗？

②基因突变产生了新的基因，可能会产生新的性状，这对生物的生存有何影响？

③基因突变具有低频性特点，又为何说它为生物的进化提供原材料？

④自然环境选择哪些个体生存下来，有利于什么样的基因积累？

通过思考这些问题，学生理解了基因突变最重要的是产生了新的基因，新的基因和原来的基因所表达的性状为自然选择提供了原材料，所以说基因突变是生物变异的根本来源。

设计意图：教师设置了问题串，让学生讨论基因突变的意义，不仅打破人们谈“基因突变”就色变的定势心理，而且理解了只有基因突变才会产生新的基因，为生物的进化提供了原材料。问题层层推进，符合学生的认知，亦回答了核心问题——基因变化后对生物的性状以及自然界有什么样的影响。

3總结与反思

根据学生的认知规律和心理特征，在教学中开展了多元的项目活动，以此解决“PBL”教学模式中倡导的提炼并解决核心问题是本节课的特色。本课先是从讨论历史上真实案例镰刀型细胞贫血症病因入手，提出了“基因在代代相传中可能会发生变化”，接着充分利用教材的问题讨论，将DNA遗传信息的传递和学生抄错英文句子进行类比，回答了“基因怎样变化”核心问题。然后有探究互动、做中有学;联系生活、学以致用;资料阅读、整合信息;用问题串、明变异的意义等多元化项目活动，将本节要掌握的内容串成一条线，让学生在这条学习的线上“做中学”，不仅得到了知识解决了本节的核心问题，而且其分析比较能力、逻辑推理能力、探究能力、语言描述能力均有一定的提高。本节课的课堂实践证明，开展多元的项目活动，降低了学生的学习难度，使教师和学生在学中不断思考，在思考中不断进步，提高学生的学科思维和能力，这正是新时代下培养学生生物学学科核心素养的精髓所在。