基于情境教学的问题驱动式高三复习课

摘要：基于《普通高中生物学课程标准》对生物学学科核心素养的落实要求，以及生物试题情境化的命题趋势，本文以问题驱动式教学模式创设情景，突破“基因的表达”在高三复习中的重难点。该教学模式能够有效指导学生迁移运用基因指导蛋白质合成的过程及原理，培养学生的逻辑思维和科学探究能力。

关键词：基因表达；情境教学；问题驱动

文章编号：1003-7586（2024）04-0093-02 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）明确要求学生在高中生物学学习过程中逐步发展科学思维，能基于生物学事实和证据运用模型与建模等方法，探讨、阐释生命现象及规律。“基因指导蛋白质的合成”是人教版普通高中教科书《生物学·必修2·遗传与进化》第4章第1节的内容，包含转录和翻译两个过程。本节核心内容是：阐述遗传物质在细胞内是如何起作用的，能引导学生对生命现象的认知由细胞水平深入到分子水平，凸显了生命的物质观、信息观与结构功能观。

生物试题情境化是生物学高考试题命题的重要趋势之一。在高三复习课中，教师应强化学生解决真实情境问题的能力。而“基因表达”这一概念抽象、复杂，涉及的专业名词繁多，对学生科学思维能力要求较高。因此，教师应创设真实的问题情境引导学生开展探究及建模活动，促进学生像科学家一样，应用模型与建模进行思考、表达与交流。

1 教学目标

（1）通过观察教材中的图文资料，概述遗传信息的转录、翻译过程，形成生命是物质、能量和信息的统一体的生命观念（生命观念、科学思维、科学探究）。

（2）通过解决腺病毒载体疫苗如何发挥作用的真实情景问题，培养学生科学思维方法认识事物、解决问题的能力（科学思维、科学探究）。

（3）关注新型冠状病毒（以下简称“新冠病毒”）及其预防措施等生物科学知识在生活中的应用（社会责任）。

2 教学设计思路

本节课以“腺病毒载体疫苗”为线索展开教学，学生通过逐个解决新情境中的现实问题来运用和巩固知识。本节课的任务主线学习为“构建人体树突状细胞表达新型冠状病毒刺突蛋白基因的过程模型”。围绕两个探究活动展开模型构建，同时由四个核心问题构成课堂框架：腺病毒载体疫苗的重组DNA的遗传信息是怎样传递给mRNA？rnRNA上的碱基序列如何转变成刺突蛋白中氨基酸的种类、数量和排列顺序？什么物质实现了细胞中碱基序列向氨基酸序列的转换？tRNA如何将mRNA中的碱基序列转化成氨基酸序列？

在四个核心问题下，教师通过问题串与高考题帮助学生落实基础，突破难点。设置问题串能够帮助学生逐个突破考点，培养学生获取信息，解决真实问题的能力，而高考真题又能带领学生走近高考，感受高考的命题趋势，调整复习方向。最后，以腺病毒载体疫苗在人体细胞中表达抗原过程中遗传信息的传递方向作为课堂小结引出中心法则，以新冠病毒在人体细胞内的增殖过程中遗传信息的传递方向作为额外材料补充中心法则。以HIV病毒的增殖过程中遗传信息的传递方向作为课后探究材料，引导学生迁移、应用中心法则。

高三年级复习课重在夯实基础，对基础知识进行全面系统的复习。教师需要引导学生构建良好的知识结构，并能够在构建知识体系时渗透学科核心素养的培养。这样基于情境的思维训练及模型构建，与新授课一样，使培养学生的动手能力、分析能力和科学思维能力得到了极大的锻炼。

3 教学实施过程

3.1 创设情境，引出复习线索

教师通过播放贴近学生生活的社会热点问题“腺病毒载体”疫苗创设情境，激发学生的学习兴趣，培养学生利用已有知识解决问题的能力。从而引出复习线索编码新冠病毒刺突蛋白的基因是如何指导人体细胞产生刺突蛋白的？

3.2 以腺病毒疫苗为载体，展开教学

3.2.1 腺病毒载体疫苗的重组DNA的遗传信息传递方式

以构建转录过程模型为核心展开复习，帮助学生构建知识网络，培养学生的知识迁移和运用能力。再以三个问题作为核心展开复习网络，即“碱基序列中A的含义”“转录过程需要的条件”“要启动该过程基因表达载体上还需要什么结构”，明确转录过程的场所、条件等基础知识，再横向联系基因工程的内容，强调转录过程发生的条件。

3.2.2 mRNA如何指导人体细胞合成刺突蛋白——密码子

围绕“密码子”“反密码子”展开，学生对照密码子表，找到该mRNA对应的氨基酸种类及排列顺序。教师进而提出一系列子问题：为什么人体细胞能够读取新型冠状病毒刺突蛋白基因转录产生的mRNA？学生明确生物界共用一套密码子，体现生物的统一性。若变异后奥密克戎病毒的该序列发生了突变，该多肽链的氨基酸是否会发生变化？学生明确密码子的简并性。教师通过一系列问题让学生思考并理解密码子的特性，突破翻译过程中的难点问题——密码子。同时，教师提出课后拓展问题：若该序列的其他位置发生了碱基的替换、增添或缺失，又会对氨基酸序列造成什么影响？

3.2.3 mRNA如何指导人体细胞合成刺突蛋白——翻译过程

围绕翻译过程展开，教师首先通过对高考题的分析，帮助学生理解tRNA的结构是细胞中mRNA碱基序列向氨基酸序列的转换的基础。之后通过播放视频回顾翻译过程，提醒学生注意观察tRNA在细胞核中的位置变化和移动方向。教师请学生演示翻译过程的动态变化，让其他同学在基因表达模型图中画出翻译的简图，并注明需要的条件。

教师总结基因表达的过程，并提出以下问题：此时核糖体合成的肽链能否作为抗原引起机体的免疫反应？教师强调核糖体合成的多肽链需要进一步加工折叠才具有生物学效应。教师接着引导学生思考：接种疫苗后，人体在48小时内就会产生大量的刺突蛋白。为什么人体能如此快速地产生大量刺突蛋白？学生通过思考明确多聚核糖体的意义。通过几次设问让学生理解人体细胞中少量的mRNA就能指导合成大量刺突蛋白，快速诱导产生特异性免疫，因此腺病毒重组疫苗起效快。

3.3 课后拓展，深化思考

通过提出两个课后拓展问题引出中心法则，为接下来的复习作铺垫。课后拓展问题为：腺病毒载体疫苗在人体细胞中表达抗原过程中，遗传信息的传递方向是什么？该序列的其他位置的碱基发生了碱基的替换、增添或缺失，又会对氨基酸序列造成什么影响？

4 教学反思

本节课程教学基于《课程标准》对生物学学科核心素养的落实要求，以及生物学情境题的命题趋势，采用情境教学、问题驱动的教学模式，通过层层提问，积极调动学生已有的知识储备，结合直观形象的示意图、模型及视频动画来辅助教学，注重对知识进行回顾、比较和总结。学生能迁移基因指导蛋白质合成的过程及原理，有助于培养学生的逻辑思维和科学探究能力。这种创设情境、引导探究、任务驱动式的教学符合学生的认知规律，从而能突破教学重难点。