基于SNP教学模式的高中生物单元教学设计探索

潘章丽 林国栋

摘要以重要概念“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”为例，基于SNP教学模式设计“创设驱动问题、模型建构、科学论证、专家咨询、反思性写作及评价”单元教学程序，有助于提升学生科学建模与科学论证能力，发展生物学学科核心素养。

关键词 模型建构 科学论证 单元教学设计 SNP教学模式 生物学教学

中图分类号G633. 91文献标志码B

以学科核心素养为引领的高中生物课程标准明确指出生物学教学“内容聚焦大概念”课程理念，这使得具有全局性、结构化的单元教学设计变为了现实。模型建构与科学论证是生物学学科核心素养的关键要素。然而，现阶段我国高中生物单元教学设计缺乏切实可行的、整合提升科学建模与科学论证能力的指导及评价方案。SNP（Science Negotiation Pedagogy）教学模式是美国最新提出的一种整合模型建构与科学论证过程的教学模式，它以大概念为中心提出问题，采用书面论证、口头论证等方式，围绕模型建构开展论证过程，并合理评估其水平层次。因此，融入SNP教学模式的高中生物单元教学设计为生物学学科核心素养的发展提供了可能。

1基于SNP教学模式的高中生物单元教学设计的提出

国外学者Chen等人在生物学课堂中，将建模活动纳入论证背景开发了SNP教学模式。SNP教学模式与当前指向生物学学科核心素养、以大概念统领的单元教学设计理念一致。单元教学设计有利于教师全局把握教学内容、学生形成结构化的学科知识。结合单元设计的“目标、方法、评价”三重心，SNP教学模式下的生物学单元教学设计研究中，将重要概念置于中心，细分为若干次位概念，基于次位概念开展课时教学，设计“创设驱动问题-模型建构-科学论证-专家咨询-反思性写作及评价”单元教学程序，其框架如图1所示。

2基于SNP教学模式的高中生物单元教学设计

下面以“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”单元教学为例，作具体阐述。

2.1分析单元内容

本单元以“遗传信息”为线索，通过对遗传的物质基础、DNA的结构、中心法则的发展及表观遗传现象的学习，促进学生从分子水平认识生命的延续性。单元内容“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”属于大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”中的一个重要概念，是前面所学的“核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子”重要概念的具体化呈现。本单元的学习有助于学生从分子水平上内化遗传的基本规律，为后续如基因突变、基因重组、染色体变异等概念的教学奠定基础，与其相关各级概念间的关系如图2所示。

教师将次位概念细分为一般概念，可以实现在有限的课堂教学时间里集中构建重要概念。例如，“遗传信息的传递”这一次位概念的学习，其包含“DNA分子通过半保留方式进行复制”“DNA分子的复制过程”等一般概念，将一般概念转化为进阶问题或学习任务，引导学生在一系列活动中解决问题或完成任务，实现自主学习。

2.2设计单元教学程序

单元教学程序有助于学生把握单元学习的逻辑关系、明确课时学习目标等核心要素。基于SNP教学模式的单元教学包含“创设驱动问题、模型建构、科学论证、专家咨询、反思性寫作及评价”5个环节。“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”的单元教学程序如图3所示。

下面以“DNA分子的结构”为例，阐述基于SNP模式的生物单元教学设计的概念教学环节。

2.2.1创设驱动问题

基于SNP教学模式的生物单元教学设计引导学生基于重要概念确定具体的、单一的驱动性问题作为探究起点，在明确主题的同时引领了整节课的学习。

导入趣味性的“猪转入荧光水母的遗传物质发出荧光”单元学习情境，阐明荧光水母的DNA植入猪的细胞中，能与猪的DNA互相整合，这与DNA的结构紧密关联。师生共同确定本节课的驱动性问题为：DNA分子的结构是怎样的？

2.2.2模型建构

高质量的问题确定之后，小组的任务是建构一个可以探究驱动性问题的模型。教师将学生分为不同的小组，提供建模所需材料，引导小组协商交流如何建构最佳模型。

教师提供橡皮泥、泡沫塑料、牙签、铁丝、纸片等材料。小组根据收集的资料建构“DNA分子结构模型”，思考：牙签代表系统中的哪部分？模型是如何工作的？教师应以表扬为主，提出针对性的问题：我注意到你的模型中不同位置牙签数量不一致？怎样演示才能更直观地体现DNA分子的结构特点？教师利用这些问题指引学生完善模型，为论证做充分准备。

2.2.3科学论证

以建构的模型为中介，小组创建由观点、证据及推理组成的书面论证，明确表述模型、观点及证据间的关系后，向全班展示建构的模型与论点，在此过程中通过分享、质疑与批判、说服、合作获得更多相关反馈，逐渐完善模型与论点。

教师提供书面论证指南，学生借助收集的资料及论证指南构建初阶论点（表1）。论证过程围绕“DNA分子结构模型”阐述以下内容：DNA的基本单位是什么？它的单体如何构成多核苷酸链？DNA的三维立体结构是如何构成的？教师可通过提问了解学生的进度：模型如何阐明DNA的双螺旋结构？对于建构的模型，存在解释上的困难吗？本阶段教师的工作是确保小组的模型、观点、证据是一致的。

书面论证结束后，小组代表向全班演示建构的模型，口头阐述DNA分子的结构，其他组员阐明建模依据，并对同学的提问进行解释。教师应组织学生对不理解的内容批判质疑，强调关注DNA的双螺旋结构及其特点。论证过程可能会出现很多问题，如学生不清楚DNA的基本单位如何连接成多核苷酸链，多核苷酸链又如何形成双螺旋结构？两条链的方向有什么特点？DNA的碱基所在位置及其配对规律？多数小组建构的模型表征碱基是随意配对的、且两条链的方向不明确。基于此，教师要注意引导学生思考连接核苷酸之间的键、双螺旋内部与外部的物质，用小纸片在特定的位置标记两条链的方向，同时修改碱基与碱基的随意配对，建构科学模型。

师生、生生开展质疑与批判，完善模型并形成科学论证。经过几轮的修改后，学生通常可以解释模型的每一部分，教师可借助测评表（表2）对其论证水平进行评价，以掌握课堂实施效果。

2.2.4专家咨询

為明确小组修正的模型、论证与权威的差距，提供学生与“专家”的模型及论证比较的机会。“专家”由互联网资源、教科书等信息资源构成，其中蕴含丰富的科学理论、科学方法与科学精神，对促进科学知识本质的认识及核心素养的培养具有重要作用。

教师展示DNA的平面结构图，结合沃森、克里克搭建的DNA双螺旋结构立体模型，使学生获得更直观的体验。历经多轮模型与论证的修改完善后，学生能极具批判性地分析“专家”资源，比较小组与专家建构的模型并作进一步修正，促进了反思性写作的完成。

2.2.5反思性写作，实施教学评价

反思性写作提供回顾建模与论证过程的机会，学生通过模型、论证及科学家们对概念的理解，阐明个人对概念的理解。这个过程是科学知识升华的过程。

教师引导学生深入思考模型、论点的产生与变化过程，画出DNA双螺旋结构模式图。并强调其结构特点：DNA的单体由核苷酸构成，核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成长链，两条链反向平行；DNA呈双螺旋结构，碱基在螺旋内部，外部是脱氧核苷酸与磷酸构成的骨架，其中A与T配对且相等，G与C配对且相等。教师利用反思性写作评价标准（表3），评估学生的概念理解程度，以决定是否需要进一步帮助学生完善对概念的理解。

3基于SNP教学模式的高中生物单元教学设计的反思

单元教学设计是课时开发的背景条件，对课时计划的进行具有举足轻重的意义。然而，当今大多数教师缺乏单元教学设计的概念，将其看为仅仅是知识单元或教材单元教学的设计，单元教学设计丢失了以学生为主体、促进知识系统建构的价值。SNP教学模式为生物单元教学设计提供了科学的思路：在重要概念的引领下，小组建构模型，开展书面论证与口头论证，反思性写作回顾总结整个过程，有助于真正内化概念本质、实现系统建构的同时，提升科学建模与科学论证能力。

受教学时间、学情等条件的限制，融入SNP模式的生物单元教学设计的概念教学环节中，教师应明确学生资料收集的方向，不断指导确保模型与论证的一致性，并给予构建过程客观评价，促进生物学学科核心素养的发展。

参考文献：

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