“基于问题式学习”模式在生物高考专题复习中的应用

刘盛林

（安徽省桐城师范高等专科学校，安徽桐城 231402）

“基于问题式学习”模式在生物高考专题复习中的应用

刘盛林

（安徽省桐城师范高等专科学校，安徽桐城 231402）

基于问题式学习的教学模式，已逐渐进入中小学课堂。本文依据基于问题式学习模式设计了两个专题复习案例，以探索新的学习方式，示范该模式在生物高考专题复习中的运用。

基于问题式学习；专题复习；应用示例

1 理论背景

基于问题式学习（Problem－Based Learning，简称）是一种基于建构主义，以问题为基础、以学生为中心展开学习和教学的一种教学模式。上个世纪六十年代始于加拿大的麦克马斯特大学的临床医学教学，1980年被哈佛大学医学院采用，后来在美国医学教育中得到精炼和发展。近年来，“基于问题式学习”的模式越来越受到重视，已从高等教育和职业教育中逐渐推广到中小学教育。该教学方法分为两个阶段：第一阶段侧重于问题的提出，第二阶段侧重于问题的解决，核心是达到“问题的解决”。

具体的做法是以复杂的、有意义的问题情境激活学生的相关知识，并综合起来进行推理和转化，形成解决问题的思路，这一过程可以帮助学生深化对知识的理解，在知识经验间建立更为丰富的联系，融会贯通后构建成知识网络。下面以高考复习时“蛋白质”和“病毒”两个专题为例，探讨“基于问题式学习”的模式在高三生物专题复习中的应用。其中“蛋白质专题”侧重于知识的纵横联系，“病毒专题”综合性较强，涉及细胞、代谢、遗传、变异、免疫知识，注重与社会热点问题的联系，强调知识的应用。

2 应用示例一：蛋白质专题复习

2.1 与“蛋白质”这一知识点的相关问题

蛋白质在细胞中的含量占多少？

蛋白质的组成与结构是怎样的？

蛋白质有哪些生理功能？

蛋白质是怎样形成的？

蛋白质与生物性状的关系如何？

蛋白质如何鉴定？怎样分离？

如何证明蛋白质不是遗传物质？

……

这些知识，都是教材的核心内容，教学的重点。

2.2 分析问题，形成解释

根据教材，通过学生对所学知识的回顾，将知识内容与具体的问题相联系，以合作学习的方式，主动、创造性的在新的情境下解决问题，并构建知识网络。

2.2.1 蛋白质在细胞中的含量有多少？

蛋白质是细胞中含量最多的有机物，鲜重时约占7～10%，干重时约占50%。

2.2.2 蛋白质的组成与结构是怎样的？

（1）所有的蛋白质都含有C、H、O、N四种元素，大多数蛋白质还含有S元素，特殊蛋白质还可能含有特殊元素，如血红蛋白含有Fe；C、H、O、N等构成氨基酸，氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，氨基酸脱水缩合形成多肽，一条肽链或多条肽链形成特定的空间结构的蛋白质，具有特定的功能。

（2）每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，且同时连接在同一个碳原子上，这个碳原子上还连接着一个氢原子和一个侧链基团，即碳原子上所连接的四个基团中有三个是相同的，只有一个不同。因此20种氨基酸的结构通式可表示为：

（3）按R基的不同，组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种；按在动物体内能否合成，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸两大类。

（4）两个相邻的氨基酸分子脱水缩合形成肽键，肽键的结构可表示为：—CONH—。

（5）组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，以及肽链的空间结构不同，决定了蛋白质结构的多种多样。

（6）多肽中的肽键数＝缩合产生的H2O分子数＝水解所需H2O分子数＝氨基酸数－肽链数。（如果是环状多肽，则肽键数＝缩合产生的H2O分子数＝水解所需H2O分子数＝氨基酸数）；蛋白质的相对分子质量＝氨基酸分子数×氨基酸平均相对分子质量－18×脱去的H2O分子数。

2.2.3 蛋白质有哪些生理功能

蛋白质是生命活动的主要承担者。蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。

蛋白质的功能归类：

调节作用——激素类：胰岛素、胰高血糖素、生长激素、抗利尿激素、促甲状腺激素、促甲状腺激素释放激素等。

催化作用——酶（酶的功能、酶在细胞代谢中的作用、酶的作用特点）。

运载作用的蛋白质：血红蛋白（镰刀型细胞贫血症）、细胞膜上的载体蛋白。

免疫活性物质：抗体、淋巴因子、溶菌酶。

其他作用：糖蛋白（识别作用、癌细胞膜糖蛋白减少），组成染色体的蛋白质，组成细胞膜的蛋白质，血浆蛋白（与组织水肿的关系）。

2.2.4 蛋白质是怎样合成的

（1）细胞内蛋白质合成过程分为转录和翻译两个阶段；真核细胞内，转录和翻译分别在细胞核与细胞质中进行：转录是以基因的一条链为模板，消耗ATP，以核糖核苷酸为原料，在酶的催化作用下，按照碱基互补配对原则，合成m RNA；翻译是以m RNA为模板，消耗ATP，以氨基酸为原料，在酶的催化作用下，按照碱基互补配对原则，合成蛋白质。若合成分泌型蛋白质，还需内质网与高尔基体的加工与修饰。

（2）转录和翻译过程中，基因的（编码序列）碱基数：mRNA碱基数∶氨基酸数≈6∶3∶1。

（3）蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。

2.2.5 蛋白质与生物性状间的关系如何

生物的性状由蛋白质体现，一些蛋白质如血红蛋白能直接体现性状，另一些蛋白质如酶通过调节代谢过程来体现性状。

2.2.6 蛋白质如何鉴定？怎样分离？如何证明蛋白质不是遗传物质？

用双缩脲试剂鉴定样液，若出现紫色反应，说明样液中含有蛋白质。利用凝胶色谱法可以对相对分子质量不同的蛋白质进行分离。

培养含32P或35S的大肠杆菌→培养含32P或35S的噬菌体→用含32P或35S标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌→短时间保温后，搅拌、离心→对沉淀物和上清液进行放射性测试。结果：用含32P标记的噬菌体侵染时，沉淀物放射性很高，上清液放射性很低；用含35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，沉淀物放射性很低，上清液放射性很高。噬菌体DNA进入大肠杆菌细胞内，蛋白质没有进入，DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

2.3 围绕蛋白质构建知识网络

3 应用示例二：病毒专题复习

3.1 与“病毒”这一知识点的相关问题

病毒的基本结构怎样？

病毒如何分类？

病毒的代谢有何特点？如何繁殖？怎样培养？

病毒是怎样传播的？

人体对病毒的免疫是怎样产生的？疫苗是怎样生产的？

研究病毒对中心法则的发展有何贡献？

病毒在基因工程、细胞工程等领域有何应用？近年来对人类影响较大的病毒有哪些？

3.2 分析问题，形成解释

根据教材，联系社会热点，强调理论与实际的结合。

3.2.1 病毒的基本结构怎样？

核酸和蛋白质是病毒的重要组成成分，核酸位于内部，外面紧密包裹着蛋白质外壳——衣壳，有的在衣壳外还被覆着囊膜。核酸是病毒的遗传物质，一种病毒只含一种核酸。

3.2.2 病毒如何分类？

按宿主不同，病毒分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒；按核酸不同，病毒分为DNA病毒和RNA病毒。如HIV是动物病毒，又属RNA病毒，噬菌体是细菌病毒，又属DNA病毒。

3.2.3病毒的代谢有何特点？如何繁殖？怎样培养？

病毒无细胞结构，无产能酶系和蛋白质合成系统，专性活细胞内寄生生活。繁殖时，利用宿主细胞的条件，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖，表现出遗传、复制、增殖等生命特征。因此，培养病毒需要用活细胞来培养，如培养流感病毒常用活的鸡胚，培养T2噬菌体常用大肠杆菌。

3.2.4 病毒是怎样传播的？

病毒的传播方式多种多样，如HIV病毒可通过精液或血液传播；SARS病毒、“禽流感”病毒、甲型H1N1型流感病毒等可通过空气或接触传播。

3.2.5 人体对病毒的免疫过程是怎样形成的？疫苗是怎样生产的？

病毒入侵时，机体先通过体液免疫阻止病毒通过血液循环而播散，再通过细胞免疫予以消灭。疫苗可通过基因工程和细胞工程来生产，技术有转基因、细胞培养、细胞融合等。如重组酵母乙肝疫苗和重组CHO乙肝疫苗的生产：构建含有乙肝表面抗原基因的重组质粒→转染酵母或CHO细胞→产生乙肝表面抗原蛋白。再如甲型H1N1流感疫苗的生产：选用特定鸡胚→培养经处理的具抗原性和复制能力、致病力低的重组病毒株→将病毒灭活、裂解、滤除，保留内外抗原→H1N1流感疫苗。

3.2.6 病毒的研究与遗传物质的发现有何联系？

赫尔希与蔡斯通过噬菌体侵染细菌的实验，证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒的感染实验，证明了RNA是遗传物质。

3.2.7 研究病毒对中心法则的发展有何贡献？

克里克提出的中心法则，就是指在DNA自我复制时，遗传信息从DNA流向DNA；在转录和翻译时，遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的过程。1965年，科学家在RNA肿瘤病毒中发现了一种RNA复制酶，RNA复制酶能催化RNA自我复制；1970年，科学家在致癌的RNA病毒中，发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。从而中心法则得到完善和发展。

3.2.8 病毒在基因工程、细胞工程等领域有何应用？

在基因工程方面，噬菌体等可以作为基因工程的运载体；在细胞工程方面，动物细胞融合时常用灭活的仙台病毒作为诱导剂；在生物防治方面，可以利用昆虫病毒防治一些危害农作物的昆虫。

3.2.9 近年来对人类影响较大的病毒有哪些？

肠道EV71病毒（引发2008年3月上旬的安徽阜阳儿童手足口病），人类免疫缺陷病毒（HIV）和人乳头状瘤病毒（HPV）（发现与研究者分享了2008年诺贝尔生理学或医学奖），甲型H1N1型流感病毒、新型布尼亚病毒（无形体病病原体）、HIV病毒（截至2010年10月底，我国累计报告艾滋病病毒感染者和病人37万余例，卫生部和联合国艾滋病规划署、世界卫生组织联合评估结果表明：截至2009年底，估计中国现存活艾滋病病毒感染者和病人约74万人；性传播已成为主要传播途径）。

4 反思评价

建构主义认为，学习不只是信息的吸收，而是通过新旧知识经验的相互作用而实现的意义建构。“基于问题式学习”的模式就是依据建构主义原理，围绕实际问题的解决，让学生主动建构知识，其核心思路是通过高水平的思维来学习。在教学活动中，让学生通过解决问题来获得对所学内容的理解，其结果可能是对原有知识经验的丰富、充实，也可能是对原有知识经验的调整、重构。因此，“基于问题式学习”的模式在当今生物课堂教学改革中具有重要的现实意义。

4.1 运用“基于问题式学习”的模式教学，应在不同的教学阶段，针对不同层次的教学主体，据其个性特点，进行不同的教学设计，切勿千篇一律。如上述“蛋白质专题”涉及的基础知识多，在教学设计时，既要注重知识间的纵向引伸又要注重知识间横向联系，形成知识网络，对于基础较好的学生或后期复习时，也可以反向进行，顺着知识的脉络，将问题逐个展开分析，最后再将展开的问题进行归类，回归课本，做到纲举目张；“病毒专题”系病毒的细胞、生理、遗传、变异、免疫等内容的重温与再现，但高考常以细菌、病毒等热点问题的为情境进行命题，复习时，则着重于对病毒知识在社会生活中的应用。

4.2 “基于问题式学习”的模式是学生自主学习的过程，每个学生形成的知识网络是不同的，是动态的，它处于不断的解构和重构的过程，不要把解决某一实际问题形成的知识网络作为终端，这有利于对知识的掌握、拓展和延伸。在“蛋白质专题”复习中，学生开始很难形成如上述2.3所示的知识网络，学生脑中形成的知识网络是不一样的，只有在教师引导，同学的帮助下，不断的完善和构建网络，以达到对知识的掌握，成绩好些的同学在构建网络的同时，还能对蛋白质知识进行拓宽，此时教师应予以褒扬鼓励。

4.3 “基于问题式学习”的模式是围绕问题的解决

进行的，因此问题的提出至关重要，需要教师做大量的准备，问题的解决需要较多的时间、注重学生间的协作，教师从中有效地控制教学流程。如与“病毒”相关的问题很多，在做“病毒专题”复习时，提出并要解决的问题，要有针对性，应根据教材的内容、课标的要求以及高考说明的具体规定来选择，教师课前要充分估计到，课堂上要适度调控，充分发挥教师的引导，学生间的交流，使教学“张驰有度”，务实而高效。

4.4 几点思考。教师围绕主题提出的系列问题，以什么方式呈现给学生？是板书？多媒体还是讲义？问题的解决是在课堂上还是课后？学习成果如何表达？教师从中扮演什么角色？怎样参与？……都有待进一步探究。是否可以尝试由教师确定专题，问题的提出、问题的解决等均由学生相互间进行，教师从中点拔、牵引，以达到“问题的解决”。

［1］ 陈旭远.新课程新理念［M］.东北师范大学出版社，2003年7月第2版：102－106.

［2］ 范长寿.中学生物教学法研究［M］.四川大学出版社，1998年5月第1版：42－43.

［3］ 范长寿.中学生物教学基本功［M］.四川大学出版社，1998年7月第1版：159，169.

［4］ 张行涛，郭东岐.新世纪教师素养［M］.首都师范大学出版社，2003年6月第1版：100－105，108－121.

Application of Problem－based Learning Mode to Biology Review for National Entrance Examination

LIU Sheng－lin
（TongchengTeachersCollegeofAnhuiProvince，Tongcheng231405，China）

Problem－based Learning mode has been used in junior and senior middle schools for many years.This paper designs two problems of Biology review based PBL，and demonstrates how this learning mode can be used in the review for National College Entrance Exam.

problem－based learning mode；review；demonstration

Q－31

B

1674－2273（2012）03－0125－04

2012－01－10

刘盛林（1963－），桐城师范高等专科学校高级讲师。