善用新科学信息 促进生物学教学*

王 芹 （金陵中学仙林分校中学部 江苏南京 210033）

0 引言

科学技术、社会发展日新月异，部分科研进展成果已转化为课程资源，丰富了生物学内容；生物学教学理应与时俱进，不断更新教学观念、教学方式与教学内容，巧借科学进展新信息之力，发展学生生物学核心素养与提高学生的生物学科素养。因此，教师平时阅读杂志期刊或浏览网页信息，若能敏锐感知与生物学科相关的信息，例如科学技术与社会联系信息、科学研究的过程与成果信息或现实生活信息，并结合学生所处的学段、生物学科特点，加工利用这些信息，创设生物学教学真实情境，引导学生进行理性思维和科学探究 ，有利于“以知识点为核心”的传统教学观向“以核心素养为导向”的教学观转变，有利于基于“核心素养”的教学方式的改进，也有利于学生在生物学教育中逐渐形成适应个人终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力。

1 新科学信息的例举

信息，泛指人类社会传播的一切内容，人类通过获得、识别自然界和社会各种信息，能够认识和改造世界。

新信息，相对于旧信息而言，抑或是相对于学生已知信息，是指随着自然、社会、科学发展演变，通过多种媒介反映关于现实世界新的事实和知识。

新科学信息，侧重于自然科学领域，与社会、经济和人类生活相关的种种自然学科新研究、新发现。新科学信息涉及范围广，例如时事新闻、科学发展取得的新进展、与人类生活健康联系的新实例、主题日活动主题等；新科学信息来源众多，例如杂志期刊、网络媒体、电视栏目等。因此，新科学信息能为生物学教学提供丰富的教学资源，当然，在生物学教学中教师应多关注、多收集新科学信息，并根据教学目标合理选择新信息。

1.1 新科学信息1：危害全球的寨卡病毒到底是什么？

寨卡病毒是一种黄热病毒，通过伊蚊传播，由包膜和二十面体的蛋白衣壳组成，为正链RNA病毒。早在1947年，寨卡病毒就在非洲乌干达黄热病带恒河猴当中发现［1］，截至2016年8月10日，66个国家和地区已经报告了2015年以来蚊媒导致寨卡病毒传播的证据，呈爆发趋势。该新闻热点信息与传染病联系密切，可作为传染病教学的教学素材资源，丰富课堂教学内容，让生物学的学习对接社会与生活。

1.2 新科学信息2：科学家发现消灭艾滋病毒的途径

艾滋病病毒属于逆转录病毒。艾滋病病毒是一种逆转录病毒，其主要攻击人体免疫系统中最重要的T淋巴细胞，使人体丧失免疫功能。基于艾滋病病毒结构和功能特点，科学家进行了系列治疗艾滋病的研究，例如改善胸腺机能或能治疗艾滋病［2］。科学研究新发现，在艾滋病病毒外壳中存在特殊的微孔，其形状类似于隔膜，核苷酸通过它们进入内部。当科学家通过六溴苯阻塞微孔时，病毒丧失了自我复制的能力。该信息是有关艾滋病研究进展的信息，可拓展学生对艾滋病的认识，帮助学生及时获取了解新科学信息。

2 新科学信息在生物学教学中应用的价值体现

2.1 新科学信息搭建了理解科学、技术与社会关系的桥梁 义务教育生物学课程标准教学建议中提到要“落实科学、技术和社会相互关系的教育”，了解科学、技术和社会的相互关系，关注和参与与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策［3］，是生物科学素养的重要组成部分，也是培养学生生物学核心素养——对自然和社会责任感的重要途径。生物科学、技术和社会关系密切，内容丰富，教学中若能合理性选择、智慧性利用生物学新信息，将能帮助学生认识生物科学与社会发展的联系，有利于学生情感、态度与价值观的培养，从而开创科学、技术和社会教育的新局面。

以“寨卡病毒与人类的关系”为例，其中涉及科学、技术与社会教育（图1）。寨卡病毒经伊蚊传播，伊蚊通过叮咬携带病毒的人，再叮咬他人，使人感染并表现出肌肉及关节疼痛、结膜炎、皮疹等轻微症状，且一般不需要特殊治疗，2～7 d 自愈［4］。 上述信息与生物学“描述病毒的主要特征及其与人类生活的关系”“说明传染病的病因、传播途径和预防措施”及“描述人体的免疫功能”等课程内容息息相关。

图1 寨卡病毒与人类科学、技术与社会关系示意图

预防寨卡病毒的关键是控制蚊子的数量，空中喷雾杀虫剂能控制病毒快速扩散传播，但蚊子易对杀虫剂产生抗性。目前，美国科学家提出可通过培育转基因蚊子抑制寨卡病毒的传播扩散，且不会对环境构成显著影响［5］。此外，多家疫苗研究公司、研究院所开发出一种新型寨卡疫苗“DNA疫苗”已被批准开展抵抗寨卡病毒的人体临床试验［6-8］。当疫苗被注射到肌肉细胞中后，引起机体免疫反应。这种新型寨卡疫苗“DNA疫苗”也是转基因技术的产物。通过上述生物科技信息，学生在了解生物技术信息的同时，深刻地感受生物技术对人类社会发展的重要意义，生物技术正在越来越多地影响人类的生活和社会的发展。

随着科学技术和经济全球化发展，人类的交往日益普遍，某些病毒快速传播严重威胁人类健康，例如寨卡病毒、中东呼吸综合征、埃博拉出血热在某些地区已构成突发公共卫生事件［9］。这些威胁人们健康安全的传染病应成为学生关注的对象，学生在了解这些传染病带来的社会影响后，会促使他们积极主动查阅了解相关生物科学知识与技术，形成对于塞卡病毒“科学、技术与社会关系”的全面认识。

2.2 新科学信息提供了构建紧密关联知识网络的焊料 经济合作与发展组织在“素养的界定与遴选”项目中指出，核心素养着力解决的是提高学生面对复杂情境下的问题解决能力，使之能够适应飞速发展的信息时代和复杂多变的未来社会［10］。学生组织知识的方式会影响其学习和运用知识的方式。若能赋予知识意义，将知识与真实世界问题情境相联系，并建立知识点间的联系，形成富有丰富意义的知识结构，能更好地促进学生的学习，使学生利用所学知识解决情境问题。

病毒、传染病与免疫分别分布于苏教版生物学8年级上册第5单元“生物的多样性”第14章“丰富多彩的生物世界”第3节、8年级下册第10单元“健康地生活”第1节与第3节。虽然病毒、传染病与免疫不在同一章节，但这些内容不是相对孤立而是紧密联系的，学生可借助“病毒与人类的关系”，通过讨论等方式，构建其中的内在联系。

病毒、传染病、免疫及疫苗，都有着丰富的学科内容，它们之间的关系也较为复杂（图2），图中绘制的需要完善的图例是否合理？在生物学课堂教学中，教师可尝试进行以下提问：你能描述病毒的主要特征吗？病毒有传染性，你知道传染病发生的原因是什么？传播途径是什么？有哪些预防措施？寨卡传染病一般不需要特殊治疗，2～7 d可自愈，曾经感染过寨卡病毒的人不易再次感染，为什么？预防寨卡病毒感染，研制疫苗非常重要，你想了解疫苗作用机理吗？回答寨卡病毒相关信息系列问题，学生建立了病毒、传染病与免疫间的联系。

图2 需要完善的图例

2.3 新信息带来了教学设计的新思路、新亮点和新活力 本文以2个“传染病”教学方案为例，进行比较分析。

2.3.1 再现新闻热点，聚焦焦点问题 导入生物学教学学习内容时，与教学内容相关的各种信息成为激发学生学习兴趣、引导学生探索未知的课程资源，例如与学生日常生活联系密切的信息，体现了生物学科自身特点，与社会生活息息相关的热点事件，能让学生在关注社会生活中逐步形成参与社会生活的公民意识，具有较强情感态度价值观教育价值。

表1 “传染病”课堂导入方案

2.3.2 关注科学家科学探究历程 生物学教学中经常涉及概念教学，构建概念方式多样，例如偏重知识学习的方式，通过已知构建未知；再如注重探究性学习的方式，经过探究过程明晰概念的内涵与外延，而该方式通常需要向学生提供各种丰富的、有代表性的信息为学生的概念形成提供支撑。

表2 “传染病”概念教学方案

2.3.3 创设真实有效学习情境 情境教学法是生物学教学常用教学方法，有效的情境创设应该基于、服务于教学目标，在情境中师生能够自然地生成问题，积极探索情境问题背后的生物学原理。

表3 “传染病的传播和预防”教学方案

本节课以“寨卡病毒”为主线贯穿课堂教学，学生在阅读信息、思考解决问题的过程中，自然又合乎逻辑地与传染病知识相联系，促进对知识的理解。最后，提供科学家发现消灭艾滋病毒的有效途径的信息，改写了人们对艾滋病无法治疗的认识，让学生感受到科学技术发展给人类社会带来的变化。

2.4 新信息促进教师继续学习和提升自身的学科素养 病毒是大家熟悉的生物类型，作为教师拓展视野，教学中需要主动查阅各种类型病毒信息。但是在获取信息的过程中，也会遇到诸多的疑问，这些问题又会驱使教师查阅资料，进而不断丰富自身的专业知识。寨卡病毒为正链RNA病毒，什么是正链RNA病毒？有负链RNA病毒吗？还有其他类型的RNA病毒吗？

2.4.1 理解正链RNA病毒 “除了病毒外，生物都是由细胞构成的”是生命的重要特征。病毒种类非常多，正链RNA病毒是目前为止发现种类最多的病毒，例如烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒、冠状病毒、甲丙戊型肝炎病毒、口蹄疫病毒等常见病毒。此类病毒的重要特点是其遗传物质正链RNA可以直接作为模板（mRNA）翻译产生蛋白质（图3）［11］。

图3 正链RNA病毒增殖过程（仿周飞彪，2016［11］）

2.4.2 了解负链RNA病毒 负链RNA病毒包括狂犬病毒、腮腺炎病毒、埃博拉病毒等，它们会导致人类患狂犬病、腮腺炎、埃博拉出血热。此类病毒的重要特点是能转录出2种类型的RNA，小的mRNA（多种）作为翻译模板，大的mRNA（-RNA全链转录出的互补链+RNA）作为复制模板（图4）［11］。

图4 负链 RNA病毒增殖过程（仿周飞彪，2016［11］）

2.4.3 深刻理解生物多样性（遗传多样性） 病毒种类很多，除了上述正、负链RNA病毒外，还有双链RNA病毒、DNA病毒（例如双链DNA病毒、单链DNA病毒等）及只含有蛋白质分子的朊病毒等。每种病毒都有其独特的增殖方式，其遗传信息的传递方式各不相同，这丰富完善了中心法则。在进行生物多样性教学时，学生往往机械记忆遗传多样性，抑或在教师解释下将其理解为基因多样性。其实，从上述讨论中，不难发现遗传多样性的内涵更丰富，例如包含遗传信息传递方式的多样性。

新信息层出不穷，有关病毒研究不断有研究新进展，例如天舟一号搭载“微重力对细胞增殖与分化影响研究”科学实验等。作为生物学教师，既需要掌握好生物学基础理论，也需要关注新科学信息，并尝试将新信息合理转化开发为生物学课程资源。