将“乐高”积木引入生物学课堂教学的案例及启示

严玉萍

(浙江省杭州第十四中学凤起校区 310006)

在我校中美STEM教育论坛中，来自美国印第安纳州的教师Joye Myers给国际部高二学生上了一堂别开生面的生物学课。其中，印象最深的是在教学过程中运用“乐高”积木作为教具，寓教于乐，让学生在体验和活动中学习。本文重现该学生活动的流程，论述了实施效果以及对我国生物学教学的启示。

1 情境引入

Joye Myers选择“蛋白质合成”一课进行了全英文的授课。在课堂一开始，她通过讲授和视频两种方式，结合纸质教案介绍基因如何指导蛋白质的合成，提出“转录”和“翻译”这两个步骤，并让学生逐渐习惯她的英语发音，扫清了语言障碍，为接下来的学生活动做好了准备。

2 学生活动

2.1 教师课前准备 ①印有背景知识、活动流程、深入探究的纸质教案；②核糖体索引卡(用以记录mRNA上密码子序列、tRNA上反密码子序列、氨基酸序列的卡片)；③密码子表(图略)；④20种不同颜色、大小和形状的“乐高”积木颗粒，以代表组成蛋白质的20种氨基酸，分别装在20个透明盒子中(图1)。

图1 “乐高”积木代表的20种氨基酸

2.2 学生活动步骤 具体如下：

(1)前后左右的学生形成四人小组。第一位学生扮演RNA聚合酶，记录下四人的出生年月日，再按教案中的对应关系，将数字转换成mRNA中的碱基序列。例如，0、4对应于碱基C；1、5、8对应于碱基A；2、6、9对应于碱基G；3、7对应于碱基U。由于起始密码子通常是AUG，故教案中给出了AUG________，供学生补充完整。

(2)第二位学生扮演核糖体。读取mRNA上的遗传信息，并和扮演tRNA的第三、四位学生联系。即在核糖体索引卡上将mRNA中的碱基序列转换为tRNA中的碱基序列，并使用密码子表将其进一步转换为氨基酸序列，告诉tRNA(第三、四位学生扮演)他们应该转运的氨基酸种类。

(3)第三、四位学生按照指示，去细胞质(教室)中寻找对应的的氨基酸，并将其携带至核糖体(第二位学生)处，再由第二位学生按核糖体索引卡上的氨基酸序列搭建乐高积木，形成蛋白质。

(4)不同小组之间比较最终蛋白质产物(图2)的结构，说出不同之处。

图2 “乐高”积木组装成的蛋白质

(5)随堂进行了7题的问题测试。

(6)进一步探究活动。建议学生尝试用其他代码编码DNA碱基序列来完成该活动，或者转换扮演角色来完成该活动。介绍基因突变的概念，让学生探究其会给蛋白质合成带来怎样的影响。

3 案例启示

3.1 重视激发兴趣多于知识传授 关于DNA碱基序列问题，美国教师并没有让学生通过美国国立生物技术信息中心(NCBI)的网站来获取(虽然我校AP国际部学生可以自由上网)，而是用四人小组中各位学生的出生年月日代表DNA的碱基序列，进而转换出mRNA的碱基序列。笔者在课后与执教者交流过该问题，她说原因有两个：①因为这节课的设计重点是让学生参与“基因指导蛋白质合成”的模拟活动，而非基因序列的查询；②从学生的生日出发获取DNA碱基序列，更贴近生活实际，容易激发学习兴趣。美国高中教育对学生兴趣的激发和保护的重视由此可窥豹一斑。在对教学目标的考量中，对学生兴趣的培养明显高于对知识技能的传授。而国内教师在平时的教学过程中可能更多地考虑到科学性与严谨性，对趣味性与生活化往往重视不够。

3.2 重视学生活动多于习题操练 从本节课的时间安排来看，前面背景知识介绍用了10 min，后面的学生活动用了25 min，最后5 min用来进行随堂检测及给出进一步探究的建议，从时间安排上足可见执教者对于学生活动的重视。在活动中，学生分别扮演了角色。尤其是在“核糖体将特定序列的氨基酸组装成蛋白质”这一过程中，执教者大胆引入孩提时非常熟悉的“乐高”积木，真正体现了“寓教于乐，让学生从玩中学、从做中学”的理念。从活动之后的随堂问题检测结果来看，本节课收到了较好的教学效果，问答题的正确率达到80%以上，绝大多数学生能用自己的语言来表达基因如何控制蛋白质的合成。对比于笔者平时的教学行为，在课堂中可能更多地侧重于知识与技能、过程与方法目标的达成。由于课时局限，往往舍不得花太多时间去开展学生活动。通过观摩课，体会到学生对于活动的喜爱、参与活动过程中思维的高度活跃，以及充分调动学生积极性之后，收到意外的教学效果。也启发今后可用磁力棒来模拟染色体(钢珠模拟着丝粒)辅助减数分裂的教学，可用围棋来做分离定律的模拟实验，可用扑克牌来模拟染色体组等。

3.3 重视知识产权 注重对知识产权的保护，也和教育有着密不可分的关系。在Joye Myers这节课的教学过程中，笔者留意到几个细节：①即使是只在课堂使用而不公开发表的教案，执教者也在末尾标明了参考文献；②在执教者课前准备的“密码子表”中，最后一行也清晰可见“图片经麦格劳-希尔公司许可使用”；③在课堂上播放的“基因表达”的视频也依然标明了出处。从这些细节可见，教师对尊重知识产权这一理念起到了很好的推广和示范作用。笔者意识到，在今后的教学行为中，还有许多可改进之处。例如，在编制学案、教案过程中，对于引用到的图片、文字等资源应标明出处；在课堂上使用他人制作的视频、音频等资料时，也应说明来源并致谢；甚至在援用学生制作的模型、小发明创造时，也应该说明作品来自哪位学生。教师工作具有其特殊性，对学生有着潜移默化的影响力，要想提高国民对知识产权的整体认知度，教师在其中起的作用可谓不可或缺，责无旁贷。