真实情境下问题驱动的高中生物学课堂教学实践

章蔼然

摘要 以“蛋白质和核酸是重要的生物大分子”一课为例，探讨了基于真实情境下问题驱动教学模式的具体实施，构建高效、多元课堂，推动生物学学科核心素养在课堂教学中的渗透、培养与发展。

关键词 真实情境 问题驱动 生物学学科核心素养

中图分类号G633. 91

文献标志码B

“双新”教育改革强调课堂教学应高度关注学生的学习过程，将知识问题化，将问题情境化，将理论实践化，使学习从解决问题开始，利用问题表征强化知识间的关联，从思维的深度改变学习方式，以多样化的活动呈现知识内容，让学习在同步探究中完成。学生在探究中获取知识，提高能力，落实生物学学科核心素养。

“问题驱动”教学正是一种以学生为主体的学习方法，主张将知识问题化，以问题为课堂的核心，利用环环相扣的问题串有效地驱动学生体验“问题提出一问题解决一新问题生成一新问题解决”的过程，促进学生自主构建知识。生物学问题来源于生活，将问题内隐于生活情境，即问题情境化，可以有效提高学生主动探究的积极性。实施真实情境下基于问题驱动的教学模式有利于构建有生命且高效的生物课堂，更是通达学科核心素养的有效路径。下面以“蛋白质和核酸是重要的生物大分子”一课为例，阐述基于真实情境下问题驱动教学法在高中生物课堂教学中的应用。

1 教材分析和设计思路

本节课是沪教版高中生物学教材《必修1.分子与细胞》第二章“细胞的分子组成”第二节的内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程标准》）明确要求“阐明蛋白质通常由20种氨基酸组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成”。因此，教材围绕“蛋白质”这一核心概念，以功能带结构的次序编排教学内容。其中，蛋白质的形成过程及蛋白质结构多样性的原因是本节课的重难点。

笔者结合《课程标准》和教材，在对本节知识所蕴含核心素养的内容进行分析的基础上，采用真实情境下的问题驱动教学模式，在教学设计上重新编排教学内容次序，围绕着张文宏教授有关疫情期间给孩子的早餐建议——“张爸的早餐说”这一真实情境，以“食物中的蛋白质一人体的蛋白质（抗体）”为主线，以结构为切入点，将氨基酸的结构通式、氨基酸的脱水缩合反应、蛋白质结构多样性的原因及蛋白质的功能贯穿其中，以问题驱动思考、思考引发探究、探究得出结论，促使学生完成知识的自主建构，进而提升生物学学科核心素养。教学思维导图如图1所示。

2 教学目标

①通过资料分析，阐述氨基酸与蛋白质之间的关系。

②通过观察教材图2-6不同种类氨基酸的结构式，能准确说出氨基酸的构成元素、写出其结构通式，培养观察能力和归纳总結能力。

③通过阅读广角镜相关资料，总结氨基酸的种类，理解合理膳食的科学依据。

④通过模型建构——小组合作完成串珠活动，模拟蛋白质的形成过程，归纳总结蛋白质结构多样性的原因，并能利用结构与功能观，解释蛋白质功能多样性的原因。

⑤通过阅读前沿热点——新冠病毒刺突S蛋白的研究成果，认同生物学知识的应用价值。

3 教学过程

3.1 创设情境，引出问题

教师播放张文宏教授就疫情期间给孩子们的早餐建议——“张爸早餐说”的视频，请学生就视频内容发表自己的观点。学生各抒己见，都表示支持。有学生说，粥里只含糖，没有营养;有的说喝粥不经饱，容易饿;有的说鸡蛋牛奶里富含蛋白质，吃了身体棒;有的说教授讲的肯定正确……教师总结释疑，告诫学生：不能盲目崇拜权威，应该学会用科学知识理性地分析问题。在人体与新冠病毒进行免疫斗争的过程中，抗体是必不可少的武器。抗体是人体产生的一种特殊的蛋白质，机体缺乏蛋白质会直接影响抗体的合成，相当于“打仗没有了刀枪”。所以补充足够的优质蛋白是提高免疫力的核心。继而，提出问题：食物中的这些蛋白质是如何转变成人体自身蛋白质（如抗体）的呢？

设计意图：教师从学生的生活实际出发，创设真实情境，唤醒学生的前概念，引发学生讨论，并通过教师的释疑、设疑，明确本节课的探究主题，激发学生的学习热情和求知欲。

3.2问题驱动，合作学习

3.2.1 蛋白质由氨基酸组成

教师提出问题：食物中的蛋白质可以被人体直接吸收利用吗？学生阅读资料后，了解到“食物中的蛋白质进入消化道，经过消化酶的作用被分解成氨基酸，才能被小肠吸收，被人体细胞利用”，并阐述氨基酸与蛋白质之间的关系。

3.2.2 氨基酸的结构及种类

教师引导学生思考：氨基酸具有怎样的结构呢？学生以小组合作的方式，观察课本图2-6不同种类氨基酸的结构式、阅读广角镜相关内容，思考讨论：①氨基酸的组成元素有哪些？这些氨基酸有什么异同点？②如果将各氨基酸的不同部分用字母R表示（一R），尝试归纳氨基酸的结构通式。③尝试用自己的身体模拟一个氨基酸分子的简式。④氨基酸的种类有多少种？根据其来源可以分为几类？小组代表展示组内学习成果，其他同学纠错或补充。教师点评，重点对氨基酸的结构通式进行强调：一个中心三个基本点（中心C原子上连接氨基、羧基、H原子三个固定基团和可变的R基团）。必需氨基酸只能来自食物，所以为了健康，我们不应该挑食偏食。

3.2.3 氨基酸形成蛋白质的过程

教师提出问题：食物中的氨基酸被人体细胞吸收后，它们是如何形成蛋白质的呢？教师请两位学生代表氨基酸，引导其他学生思考：它们要怎样才能相互连接呢？学生很容易想到手拉手的方式。教师肯定了学生的猜想，并讲述“这样的一次亲密牵手，没有擦出火花却擦出了‘水花”’，极大地激发了学生的好奇心。教师借机引导学生观察教材图2-7氨基酸分子脱水缩合形成二肽的反应方程式，并提出问题：水从哪里来？脱水后形成的化学键叫什么？二肽还是氨基酸吗？二肽可以继续脱水缩合吗？学生分析、讨论一系列的问题，总结出三肽、多肽、肽链以及一条肽链中氨基数、羧基数、肽键数、脱去的水分子数和氨基酸数之间存在的数量关系。

教师追问：多肽链是蛋白质吗？并引导学生观察比较教材图2-8 T4溶菌酶的氨基酸序列示意图和图2-10 T4溶菌酶空间结构模型图的区别，用语言阐述两者之间的关系。教师点评：一条或者多条肽链通过盘曲折叠等多种形式，最终形成具有特定空间结构的蛋白质。

设计意图：在本环节中，教师将本节课的探究问题逐层分解，以“剥洋葱”的方式，通过设置环环相扣的问题串，有效地驱动学生体验“问题提出→问题解决→新问题生成→新问题解决”的过程，促进学生完成知识的自主构建。

3.3 科学探究，模型建构

3.3.1 蛋白质结构多样性的原因

教师提出问题：生物界的蛋白质种类多达10lo-1012种。可是，构成蛋白质的氨基酸约20种，这些氨基酸是如何形成数量众多的蛋白质分子呢？学生以小组为单位，利用不同颜色的串珠（代表不同种类的氨基酸）和铁丝，根据上述习得的蛋白质形成过程，构建蛋白质模型。各小组展示成果，教师引导学生观察比较这些蛋白质模型是否相同，并尝试寻找出现差异的原因，进而归纳、总结出蛋白质结构多样性的原因。

3.3.2蛋白质的功能

教师引导学生思考：蛋白质结构具有多样性，其功能有什么特性？依据上一章结构与功能的关系，学生猜想蛋白质功能也应具有多样性。教师举例呈现多种蛋白质的功能资料，学生阅读资料，提取信息，归纳、概括蛋白质的功能，验证猜想、蛋白质的功能也多种多样，蛋白质是生命活动的主要承担者。

3.3.3 蛋白质的结构与功能的关系

教师展示资料：（1）正常血红蛋白由51个氨基酸、2条多肽链构成，使红细胞呈两面凹的圆盘状;异常血红蛋白也由51个氨基酸、2条多肽链构成，易聚合成纤维状，导致红细胞变形呈镰刀状、易破裂，堵塞毛细血管，从而造成组织缺血。（2）播放水煮蛋和松花蛋的制备过程的视频。并提出问题：①两种血红蛋白不同的原因是什么？②蛋白质空间结构异常的后果是什么？③影响蛋白质空间结构的因素有哪些？待学生讨论完毕后，教师引导学生归纳、概括蛋白质结构和功能的关系。

设计意图：模型建构活动是学生科学思维的外在表现。在活动中，学生通过与同伴的沟通、交流、评价，不断地进行着思维碰撞，通过动手构建模型、动眼观察模型、动脑分析资料、动口表达观点，既厘清了蛋白质结构多样性的原因，完善知识体系，又有助于科学思维的发展和结构与功能观的建立。

3.4 迁移拓展，增强责任

教师创设新的问题情境：随着生活水平的提高、饮食习惯的改变、垃圾食品的泛滥，肥胖己逐渐成为威胁人类健康的头号杀手，也成为诱发糖尿病的主要原因。目前注射胰岛素是唯一的给药方式，口服胰岛素似乎是很多“糖友”的渴求和心声。那么，为什么胰岛素不能口服呢？教师引导学生运用己习得的知识去解答问题，并展示前沿热点资料——新冠病毒刺突S蛋白的研究成果，引导学生讨论这些研究成果的意义和价值。

设计意图：迁移拓展是对本节课的有效总结。教师通过创设新的问题情境，有助于学生学以致用、提升知识的应用迁移能力。同时，通过组织学生对前沿热点资料的分析、讨论，引导学生关注蛋白质的科学研究进展，认同蛋白质对生命活动的意义，认同生物学知识的应用价值，有利于學生社会责任的形成，

4 教学反思

教师通过创设真实情境导入教学，与学生已有的知识发生联系，唤醒学生的前概念，激发其学习热情和探究欲望。在问题的驱动和引领下，学生以自主或者小组合作的方式，动口、动手、动眼、动脑地参与到课堂学习中，以解决问题为目标，实现知识的自主构建，提升学科核心素养。因此，本节课运用该教学模式，以生物学学科核心素养为导向，以“食物中的蛋白质一人体的蛋白质（抗体）”为脉络，以问题为驱动，从学生现实生活出发，在解决问题中习得知识，再回归现实，学以致用，用所学知识解答现实生活的实际问题，促进知识的迁移和运用，培养学生的社会责任素养，真正实现从“学科教学”向“学科教育”的转变。