高中生物学“支架式”教学探索

陈炜

摘 要：高中生物是一门综合性较强的学科，既包括人文性较强的生命观念、生命意识等内容，也包括逻辑性和计算性较强的数理化知识，因此，高中生物是一门困扰多数学生的科目。“基因突变”是高中生物的重难点，也是培养学生生命价值观念、生命意识、科研意识和微观意识的重要内容。“支架式”教学有着支撑起整个知识体系的脚手架功能，让相关知识体系直观地支棱起来，客观全面地展示在学生眼前。这有助于学生全面地理解和观察知识体系的结构、特征和关联性，以实现教学立体化、模块化、系统化、细节化的目的。本文首先介绍了“支架式”教学的概念，其次分析了“支架式”教学的应用要点，最后以“基因突变”知识点教学为例，探讨了“支架式”教学的应用策略。

关键词：高中生物;“支架式”教学;基因突变;教学策略

“支架式”教学是指教师在尊重学生主体性的基础上，整合情境、问题、图表、范例等教学方式来搭建知识体系学习框架，引导学生有序思考、联想对比、实践参与、感悟应用的一种教学模式。“支架式”教学的教学优势体现在知识的拓展延伸和知识的多样呈现等方面，其符合知行合一、建构主义、认知主义等教学理念，可以帮助学生快速摸清知识脉络，找到学习线索，厘清逻辑思维，帮助学生构建独属于自己的知识架构体系。需要提到的是，在应用“支架式”教学模式时，教师要认真研习支架的搭建时机和撤走时机，防止学生出现过度依赖支架的情况。

一、“支架式”教学的应用要点

学术界对“支架式”教学的应用要点有着不同的观点，总体来看大同小异。大部分学者一致认为“支架式”教学要想发挥教学功效，体现教学优势，就需要做到以下四点：第一，尊重学生的主体意识。教师在应用“支架式”教学方法时要提高学生的课堂参与感，调动学生的学习兴趣，积极为学生提供实践实操、自主探究的机会。教师要适度放权，让学生能够积极展示自我，充分交流合作。第二，创设贴近生活的情境。生物知识有着概念抽象、内容精深的特点，且高中学生的生物基础也是相对薄弱的。对此，教师就需要创造出有针对性的教学情境，以达到简化生物概念，诠释生物规律的目的，从视听感知、手操实践、联想对比等多个方面来刺激学生的感官，激发学生的兴趣，启发学生的思维，强化学生的感悟。第三，重视任务的设计。为了促进教学目标的实现，教师需要设计出实效性强的教学任务。“支架式”教学需要重视问题的设计、教学资源的制作和系统知识架构的梳理，确保学生可以借助现有的教学资源和学习材料来完成问题的解答，完成知识体系的建构。这对教师的教学设计和资源整合能力是较大的考验。第四，不能过度依赖支架。学习应该是灵活变通的，学习可以借助模式和框架的辅助，但学习思维不能被框架和支架所局限，不能过度依赖模型支架，否则学生的独立学习能力会大打折扣[1]。

二、“支架式”教学在高中生物“基因突变”中的教学实践

（一）情境支架，激发学生兴趣

学生对教学内容充满兴趣是学生积极主动参与学习、探究问题的前提，而搭建情境支架能够将静态的知识传授课堂变成动态的问题解密课堂，以达到增强学生体验、引发学生思考的目的。情境支架以问题为主，其结构主要是通过一系列引人思考的趣味问题来调动学生的探究欲望，让学生在解答问题的过程中抓住教材知识点的学习重难点，促进学生学习主体性的充分发挥。在“基因突变”知识点教学中，教师可以先播放几段有关“抗癌斗士”的视频，然后告诉学生乳腺癌在女性癌症中排第一，接着请学生回答乳腺癌出现的原理和机制是怎样的？学生通过自主查阅资料，就能够发现乳腺基因序列出现了异常，而这种基因和正常人相比有异常变化的情况就是基因突变。导入资料中的问题是为了引入基因突變概念，后续的问题则应该围绕基因突变、基因序列、癌细胞等相关知识来设计，以达到详细展开知识点的目的[2]。对此，教师需要继续为学生提供资料，强化学生的情绪感知。1.2020年，全球乳腺癌新增人数高达226万，其发病率和致死率在女性恶性肿瘤中排名第一。乳腺癌已经成为一种非常可怕的癌症。2.通过多媒体屏幕出示乳腺癌的发病历程、早期特点和人乳腺癌细胞结构图。3.展示多类临床乳腺癌患者的E-钙黏蛋白含量表。让学生对乳腺癌的特点和预防有更深刻的认识。关爱女性健康是全社会都应该重视的事情，防患于未然也是中国人的做事理念，为了预防这样的疾病在身边女性朋友身上出现，每个人都要了解癌症难治疗的原因，了解癌细胞中的物质和结构与正常细胞的区别，同时了解癌细胞转移的严重程度与E-钙黏蛋白的含量高低关系。通过现实的资料从宏观角度增强学生对乳腺癌的认识，再从微观角度以问题串的方式引导学生思考细胞癌变的原理和本质，让学生清楚了解癌症和基因突变知识的重要性和现实意义。最后，教师再和学生一起学习细胞原癌基因和抑癌基因，引导学生梳理出细胞癌变是因为原癌和抑癌基因发生突变引发的结果。给出佐证该结果的史实资料，即生物学家发现人体第17号染色体上的抑癌基因突变情况跟乳腺癌息息相关，该基因被学术界称为乳腺癌1号基因，简称BRCAI。教师最后再引导学生思考如下问题：正常细胞内有没有BRCAI基因，正常细胞和癌细胞中的BRCAI基因序列有没有区别？

情境支架的优势在于不直接讲述枯燥的教材内容，而是剑走偏锋，用现实的宏观问题来培养学生的生命观念，再用系列问题来解析宏观问题的本质，让学生了解到教材知识的现实应用性，帮助学生了解学习相关知识的价值和意义，进而引发学生的情绪感知，刺激学生从主观层面去集中精力主动学习、积极思考，为后续教学营造良好的学习氛围，为学生深入探究知识点打下扎实基础。

（二）应用工具支架，简化概念教学

基因序列知识的理解涉及微观分子层面的知识，这就需要学生具有较强的宏观辨识和微观探析素养，如此才能正确了解基因突变概念，了解基因的片段结构和模型。对此，建议教师构建工具支架，帮助学生立体、全面地了解基因突变概念。建构主义认为知识需要经过重组和碰撞来生成新的知识。对此，教师要采取合作学习的方式来对班级学生进行分组，然后以动画或者实物模型来展现基因片段模型，直观展示出BRCAI基因的部分序列，如…GAGCTGCACGCTTCT…/…CTCGACGTGCGAAGA…最后再为学生提供各类颜色夹子、毛根等，规定各类材料对应的基因结构，碱基A、碱基T、碱基C、碱基G分别用红、蓝、黄、绿四种颜色的夹子来表示，再要求学生通过合力协作的方式制作出BRCAI基因片段模型[3]。当学生完成基因片段模型的制作以后，教师再组织全班学生来展示模型成果，点评基因片段模型的特征，给予部分学生展示自我的机会，让他们从此过程中获得成就感和自豪感。教师可以对基因片段模型进行如下变换，将其中的碱基A和碱基G位置对换、取下碱基A和碱基C，让对应位置的碱基出现空缺、在序列上的碱基A位置增加一个碱基T……引领学生分析这样的现象会对细胞造成怎样的影响，深刻还原基因突变的过程和表现，归纳出基因突变的概念。

学生经历了基因片段模型建构过程，又通过教师的点评和演示就能够清楚直观地了解基因突变的概念：在细胞的DNA分子中，因碱基出现了替换、增添或缺失等情况而引起的基因碱基序列改变就是基因突变。

（三）应用范例支架，提升学生思维

碱基是遗传信息的携带载体，基因碱基序列有所变化，遗传信息表达、转录和翻译过程也会发生变化。学生了解基因突变的概念和特征以后，教师就需要再次将宏观现象与微观结构关联起来，让学生了解基因突变和生物性状的具体关联性，帮助学生了解微观结构变化会产生的宏观现象变化[4]。在“基因突变”知识章节中，微观结构对宏观现象产生的影响与基因的转录、翻译过程是密切相关的。基因的转录、翻译也是课堂教学的重难点。对此，教师可以采取范例支架解析的方式来生动还原基因转录翻译的过程和结果。教师首先要引导学生说出正常细胞中BRCAI基因的转录和翻译产物。其次，通过小球、毛根来制作出多肽链模型，用不同颜色的小球来替代各类型的氨基酸，以此来展示多肽链的翻译过程。最后，教师要求各小组改变基因片段模型中的基因顺序或基因数量，在序列上增加突变基因，要求学生思考加入了突变基因后，突变基因表达产物的氨基酸序列。学生进行探索交流以后就能清晰发现基因突变会引起氨基酸种类、排列顺序、数量等出现变化的事实，而氨基酸又是决定生物性状的关键因素，所以基因突变是通过改变氨基酸的性质来影响生物性状的。此时，教师在要求学生利用目前掌握的知识来解释癌症的本质和发生过程，并要求学生从微观角度切入来思考基因突变是不是一定有害的。学生联想到癌症，就会认为基因突变是有害的;学生结合基因突变培育出优良作物的事实就会发现基因突变是有利的;学生分析基因突变的产物会发现某些基因突变后的转录和翻译产物没有出现结构、序列和数量的变化，这样的基因突变是不会改变生物性状的。教师对学生的答案和观点进行梳理，就能得出基因突变有利有弊的客观定论。范例支架为学生提供了有力的参考和对比，生动展示了基因转录翻译的过程、产物和产物变化，让学生对转录模板链、转录方向、密码子表使用方法有了清晰认知，其是帮助教师突破教学重难点的强力方式。综上可知，工具支架能夠有效培养学生的理性思维，为学生解答问题提供方向、流程、技巧、原则等方面的理论指导和实操对比，这有助于学生养成根据客观依据来进行解释和推测的优良品质。

（四）应用图表支架，完善知识体系

知识是为生活服务的，知识需要体现出应用价值。所以，在生物学科教学中，教师要注重学生学以致用能力的培养，要渗透生命观念和生命意识，帮助学生养成热爱生命、尊重生命的正确价值观念。学生在学习“基因突变”知识以后，需要了解怎样的行为、做法会导致基因突变，梳理整合出基因突变的化学、物理和生物诱因;学生要清楚预防癌症等重大疾病的措施，了解利用基因突变知识来降低患病概率的健康做法，养成良好的生活习惯和健康方式;学生要清楚化疗、放疗、手术切除等方法的本质差异，以及效果差异，了解各种方法应对基因突变的原理和效果;学生还应该具备科研意识，积极钻研与基因突变相关的知识内容，为日后从事科研工作或者相关研究打下扎实的基础。为了达到这一教学目的，教师可以应用图表支架来展开教学，要求学生梳理制作出与基因突变有关的诱因、生活行为、疾病治疗行为等图表，实现相关知识的统计与整合，帮助学生建构出系统的知识结构体系[5]。如，教师可以用思维导图的方式来对整个基因突变知识进行系统总结，从基因突变概念、特征、转录和翻译产物变化、诱因、生活习性、癌症治疗方法等多个维度来制作表格知识点，让整个知识体系架构清晰具体地呈现在学生眼前，实现知识的模块梳理和系统介绍。需要提到的是，为了培养学生的应用能力和生命意识，在围绕基因突变诱因、生活习性、癌症治疗方法等知识点来制作图表时，教师要结合生活现象和现实案例来进行解析和探讨，为学生提供深入交流、观点碰撞、发表感悟的机会，让学生乐于分享自己的所见所闻和生活经验，以达到培养学生生命责任意识、健康意识的目的。如，在梳理基因突变的生物、化学和物理诱因时，教师可以结合宫颈癌、太空南瓜等实例来解释生物诱因和化学诱因;在引导学生形成健康的生活习性时，要结合食用腌制食品、高温油炸食品、熬夜等行为来介绍基因突变对人体造成的危害，让学生经过充分交流和全面分析来整理出各种不良习性和不良饮食习惯;在介绍癌症治疗方法时，要客观分析各种治疗措施的效果、时机，以及副作用，提高学生的健康危机应对意识。总之，图表支架有着分门别类、介绍详细、知识模块化的优势，其适合用于教学总结或课堂结尾阶段。图表支架有助于学生对整个学习过程和学习思维进行系统梳理，帮助学生完成知识的查缺补漏。

结束语

综上所述，在高中生物教学中，“支架式”教学的应用要注重学生主体性发挥，注重情境创设和任务设计，教师也不能过度依赖支架来进行教学。教师要综合利用情境式支架、工具式支架、范例式支架、图表式支架来帮助学生攻克学习重难点，帮助学生构建出系统的知识体系，促使学生实现自身感悟的升华和应用能力的提高，促进高中生生物学科核心素养的健康发展。

参考文献

[1]黄海霞，龚大洁，秦丽滢.“支架式”教学在高中生物教学中的应用探索[J].中学生物学，2010（11）：3.

[2]陈丽芳，林金昌.支架式教学策略在高三复习课上的应用：以“现代生物进化理论”一轮复习为例[J].中学生物学，2021，37（1）：31-33.

[3]张颖，李德红.“支架式”教学在基因对性状的控制中的应用[J].中学生物教学，2016（10）：4.

[4]刘兰香.以基因突变为例谈高中生物举例教学运用[J].情感读本，2020（11）：1.

[5]江外义.新课标下高中生物课堂教学反思的要素分析[J].课程教育研究，2017（50）：145-146.