基于大情境的单元设计

邹颖 马超

摘要 以人教版高中生物学《必修2·遗传与进化》中“基因的复制与表达”这一节内容为例进行大单元设计，围绕“肥胖可能是天生的”这一生活情境构建单元学习活动。教师通过组织学生参与讨论社会议题、归纳分析、模型构建、问题解决等活动，引导学生构建出“DNA 通过半保留方式复制，基因通过 RNA指导蛋白质合成”的概念，并发展其生物学学科核心素养。

关键词大单元教学  DNA 复制 基因表达 情境教学

中图分类号 G633.91              文献标志码 B

1 单元教学分析

1.1课标解读

《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》）对本节课的内容要求如下：形成“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的概念；
概述半保留复制、性状与遗传信息的关系、细胞分化的本质、表观遗传现象。

《课程标准》中对本节课的学业要求如下：阐明 DNA 分子通过复制、转录和翻译过程传递和表达遗传信息；
阐述遗传信息起作用的方式，理解遗传的本质。

1.2学情分析

学生对基因的概念和分布已有了基本的认识，具有一定的知识基础，但并不清楚基因发挥作用的机制。同时，学生已具备一定分析与归纳推理的能力，具备深入理解遗传本质的能力基础。

1.3单元课时安排

明确问题情境、学生学情与课程标准对本单元的要求后，设计问题：肥胖的原因是什么，肥胖基因如何复制，如何指导蛋白质合成，如何控制肥胖。以解决这些问题为目标，进行课时划分，建立了相应的课时任务，具体如表1。

2 单元概念解构

本单元主要探索遗传的分子基础，是“人类认识基因之路”中的一段，主要回答是的遗传信息如何传递，遗传信息如何起作用的问题。对课程标准中与本单元对应的概念进行解构，具体如图1所示。

3 单元目标

（1）理解遗传信息在 DNA、RNA、蛋白质及核质间的传递，建立生命的信息观；

（2）分析基因与性状间复杂的对应关系，体会因果关系的复杂性；

（3）推测碱基与氨基酸间的关系；

（4）通过分析实验现象、提出假说、设计实验、提高科学探究的能力；

（5）通过分析案例，认识肥胖现象的原理及利弊，选择健康的生活方式。

4 教学过程

4.1探究肥胖基因傳递给子代的方式

第一课时的次位概念为“概述DNA分子通过半保留方式进行复制。”教学主要内容包括“基因本质的回顾”“推测 DNA 复制的机制”“DNA 复制方式的探究”“DNA 复制的过程”等内容，教师通过组织学生参与以下四个子任务达成教学目标。

（1）任务1：肥胖原因初步分析

教师通过问题串引导学生回顾关于遗传的探究进程与基因的本质。接着，教师展示肥胖相关的最新研究，引导学生从物质和能量的角度分析肥胖的原因，促使学生认识到肥胖是基因与环境共同作用的结果，从而引入肥胖基因的探究。

（2）任务2：推测DNA 复制的方式

教师引导学生从 DNA 结构出发，对 DNA 复制的过程进行推测。接着，教师展示沃森和克里克论文《核酸的分子结构》中对DNA 分子复制方式的推测并介绍科学家们对DNA分子复制方式提出的假说，引导学生根据情境资料进行分析探究。同时，教师通过问题串的方式引导学生理解同位素标记法和密度梯度离心可以用于区分亲子代DNA 的原因。

（3）任务3：探究DNA 复制方式。

教师引导学生利用同位素标记和密度梯度离心的方法，展开演绎推理，分析实验过程，完成实验预测。学生对比教材中真实实验结果，验证假说，得出 DNA半保留复制的结论。

（4）任务4：模拟DNA 复制过程，概述其意义

通过教师多媒体演示，学生初步感知DNA 复制过程。学生以小组为单位构建DNA 复制的物理模型，演绎复制过程，并分组展示构建的模型，解说DNA 复制过程。学生通过模型的构建，归纳出DNA 复制特点。教师通过问题引导学生归纳出 DNA 复制的条件与意义。

设计意图：教师通过组织学生参与任务1，回顾基因的本质。引导学生对生活现象进行思考，进而引入课题。任务2中教师引导学生根据 DNA 结构，推测 DNA 复制方式，重现沃森和克里克的思维过程，体验科学家探究问题的思路和方法，发展学生的科学思维与探究能力。任务4中教师通过视频让学生感知 DNA 分子复制过程，然后设置“DNA 复制模型构建”的实践活动，通过建模、讨论和交流，加深学生对 DNA 复制的理解，培养学生批判性思维与创造性思维。

4.2肥胖基因指导蛋白质合成的方式

第二、三课时的次位概念为：概述 DNA 分子上的遗传信息通过 RNA 指导蛋白质的合成。教学主要内容包括“遗传信息的转录”“遗传信息的翻译”“中心法则”三部分，通过5个子任务达成目标。

（1）任务1：明确RNA 的分类与特点

教师展示RNA 的结构图，通过问题串：①RNA是什么物质？② RNA 具有什么特征？引导学生观察并总结归纳RNA 的分类、特点及功能，尝试分析RNA 能作为DNA 的信使的原因。

（2）任务2：DNA中遗传信息传递给mRNA的方式

教师通过视频，引导学生直观感知转录过程。学生小组合作，构建转录过程模型，并利用模型讲解转录过程。教师通过一系列的问题串引导学生比较转录与 DNA 复制的异同点，分析转录的条件及遗传信息准确转录的原因。学生构建的转录过程如图2所示。

（3）任务3：概述碱基、tRNA、氨基酸的对应关系

教师提出问题：mRNA 只有4种碱基，但是细胞中有20多种氨基酸，它们如何对应？引导学生运用数学模型，演绎推理出碱基与氨基酸间的数量关系。接着，教师提出密码子的概念，并给学生一段 mRNA 序列，引导学生利用密码子表找出对应的氨基酸序列。学生分析密码子表，理解密码子的兼并性与通用性。教師提出问题：氨基酸是如何运往核糖体的？引导学生分析tRNA 的结构与功能，理解反密码子的概念，并分析归纳氨基酸、tRNA、密码子的对应关系。

（4）任务4：探究mRNA 中信息传递给蛋白质的方式

教师播放翻译过程视频，引导学生直观感知翻译过程。学生小组配合，构建翻译过程的模型，学生利用模型讲解翻译过程。教师通过①如何开始翻译；
②如何终止翻译；
③翻译场所在哪里等问题，引导学生讲述翻译过程，归纳出翻译的条件。学生构建翻译过程模型如图3所示。

（5）任务5：概述中心法则

经过前期学习，学生已经知道肥胖基因的复制、转录、翻译等内容，教师引导学生将肥胖基因的遗传信息流进行归纳，并通过图表形式展示，即中心法则。接着，教师展示部分病毒遗传信息流动方向的资料，让学生在中心法则的基础上进行补充，对中心法则进行完善。此外，教师展示具体案例，引导学生通过观察具体案例，分析部分药物阻断病毒繁殖的原理，把中心法则运用于实践。

设计意图：教师按照转录、翻译的顺序，引出“中心法则”。对基因复制、转录、翻译进行归纳，概述了遗传信息的传递规律，促进学生形成正确的生命观，即生命是物质、能量、信息的统一体。教师引导学生对遗传信息的传递过程进行探究，自主思考动手实践制作 DNA 转录与翻译的模型，并进行解说与分享，培养学生设计和实施方案及对结果进行交流、讨论的实践能力，提高学生团队合作的意识与勇于创新的精神。

4.3基因表达与性状的关系

第四课时的次位概念为生物性状主要通过蛋白质表现。教师通过组织三个任务构建该概念。

（1）任务1：理解基因表达产物与性状关系

教师展示豌豆圆皱、囊性纤维病、白化病等与遗传现象相关的实例，引导学生联系已有知识，分析其原因，总结基因对性状的影响方式，用图表归纳概括基因、蛋白质、性状的关系。

（2）任务2：基因表达与细胞分化关系

教师展示同种生物不同细胞内基因与基因表达情况，引导学生通过对比分析得出不同细胞中基因相同、mRNA 可能不同的结论，进而概括出细胞分化的原因是基因选择性表达。接着，教师提问：基因如何实现选择性表达？学生阅读柳穿鱼花的形态结构与小鼠毛色遗传的资料，概括其产生原因，归纳表观遗传的特点。教师引导学生对细胞内的基因进行分析、归类，得出基因包括管家基因与奢侈基因两大类。

（3）任务3：总结基因、环境与性状关系

教师展示水毛茛等资料，并提问：基因能决定性状吗？学生归纳概括出基因、环境与性状的关系。最后，教师引导学生回归大情境，综合分析肥胖的原因及预防肥胖的方法。

设计意图：教师提供相关的实例，引导学生进行分析、归纳与概括，理解基因表达与否及表达水平的高低都是受到调控的，细胞分化是基因选择性表达的结果，同时培养学生分析概括、比较推理的能力。此外，教师引导学生探讨肥胖的原因与预防策略，培养学生珍爱健康、养成良好生活习惯的人生观，渗透社会责任教育。

5 教学反思

本单元教学初步探索了在围绕重要概念的大情境下，提出问题、设立大任务，把大任务拆解成子任务，进而解决大问题、形成大概念的整体教学设计。本单元教学共有两条主线。一条主线为肥胖现象的分析，学生在本单元开始时初步讨论肥胖的原因，分析资料得知肥胖基因对肥胖的控制作用。接着，学生对肥胖基因的复制方式、肥胖基因控制蛋白质合成的方式、肥胖基因与性状间的关系以及预防肥胖的方法等一系列问题产生思考。另一条主线是对第一条主线产生的子问题进行解决，进而构建概念。教师在教学过程中推动两条主线并进，在教学过程中聚焦生物学重要概念，在问题导向的思路下设计教学，通过完成子任务的过程形成生物学概念，培养学生生物学学科核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共合国教育部.普通高中生物学课程标准（2017版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]周初霞.聚焦生物学重要概念的单元整体教学设计实践研究[J].生物学教学，2019，44（4）：7-10.

猜你喜欢复制基因表达大单元教学初中历史大单元教学的实践与探索教育界·上旬(2018年1期)2018-06-03浅谈以“类化”思维改进中职语文教学的基本方法江苏教育研究(2017年12期)2017-05-31基于大单元教学的初中语文课外阅读有效策略未来英才(2017年5期)2017-05-12一种协同工作环境中（分布式）的容错和安全数据存储方法中小企业管理与科技·上旬刊(2017年1期)2017-01-06基因芯片在胃癌及肿瘤球细胞差异表达基因筛选中的应用中国实用医药(2016年30期)2016-12-28美洲大蠊提取液对大鼠难愈合创面VEGF表达影响的研究中国民族民间医药·上半月(2016年10期)2016-11-19研究性学习大单元教学中的思考与实践新课程·上旬(2014年4期)2014-07-18

推荐访问:情境 单元 设计