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［摘要］《高中生物学课程标准（2017年版）》明确指出要注重培养学生的科学思维，在高中生物学课堂上融入ATDE教学模式的问、想、做、评的环节，能够为高中生物教学带来新的视角。基于ATDE教学模式的视角，对“基因工程”进行教学设计，为在生物教学中培养学生的科学思维探索一个新的模式。
［关键词］科学思维；ATDE教育；教学设计
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出核心素养是由生命观念、科学思维、科学探究和社会责任组成，其中对科学思维的培养提出了要求，学生基于生物学事实和证据运用归纳与概况、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，论证生物学社会议题[1]。“ATDE”教学模式由问（Asking）、想（Thinking）、做（Doing）和评（Evaluation）四要素构成，该模式通过“问”“想”“做”“评”四步灵活组合进行训练，培养学生的创造性思维能力[2]。本文尝试用ATDE教学模式培养学生的科学思维能力和创新性能力，对“基因工程”进行教学设计，探索ATDE教学模式应用于高中生物学教学中发展学生科学思维的有效教学方式，供教师在具体教学实践中参考。
一、教材分析及设计思路
“基因工程及其应用”选自人教版高中生物必修2“遗传与进化”第6章第2节内容，主要内容有基因工程操作的基本步骤，基因工程的工具。本节教学内容以学习过的DNA分子的结构、DNA的复制等内容为基础，是DNA复制等知识的扩展。为后面学习和理解转基因食品安全性等知识奠定基础[3]。笔者通过对基因工程相关知识点的核心素养分析，将基因工程操作的基本工具穿插在讲解基因工程的步骤上，保持连贯性，让学生来设计获得某一基因工程产品的方案。根据不同内容进行构建概念模型等教学策略，将核心素养落实到教学实践中。
二、教学目标
（一）生命观念。通过对生物议题以及基因工程的学习，认识基因工程操作的基本工具，了解并阐明基因工程的基本步骤，从而能够形成结构与功能相适应的观点，促进生命观念的形成。
（二）科学思维。学会运用归纳与概括、模型和建模的方法，阐释基因工程的基本步骤，构建基因工程操作的基本工具和重组DNA分子模型，能运用概念图的形式表达出基因工程的基本操作。
（三）科学探究。能够针对特定的情境或人类生活中的需求，进行观察与讨论，设计探究实验方案，并积极展开交流，促进科学探究素养的形成。
（四）社会责任。能够面对社会热点话题中与基因工程有关的话题时，积极运用有关基因工程的知识，提出解决生产实际问题的策略和措施，能够辨别社会谣言并宣传正确的舆论，理性客观对待基因工程技术及其产物。
三、学情分析
学生已经学习过DNA分子的结构、DNA复制、基因重组、基因突变以及基因表达等的相关知识，对学生学习和理解基因工程有一定的基础。但基因工程较为复杂，且是在分子水平上，离学生的生活经验较远，学生理解起来较吃力。另外，高二年级学生具备一定的认知能力，思维较为活跃，愿意挑战较难知识，还喜欢动手操作和更多地参与课堂活动，这为课堂的学习打下了一定的能力基础[4]。
四、教学过程
（一）问———创设真实情境，巧妙提问引发思考。教师创设治疗糖尿病的转基因胰岛素的情境：以前科学家是从动物的胰脏中提取，结果每100kg胰脏只能提取4~5g胰岛素，不仅需要消耗大量的动物肝脏，而且提取过程复杂，产量低，价格昂贵，远远满足不了社会的需求。教师提出问题：用什么办法获得胰岛素才能满足社会的需要？教师继续讲解，后来科学家成功将人体内产生胰岛素的基因“嫁接”到大肠杆菌，使大肠杆菌能够合成人的胰岛素，从而解决这个问题，但也有人对此提出异议。教师提出问题：你认为转基因胰岛素安全吗？培育转基因胰岛素的原理是什么？设计意图：通过对转基因胰岛素案例的讲解，使学生关注社会议题，并通过提问，引导学生思考转基因生物的由来，培养科学思维。
（二）想———思考并设计解决方案。教师介绍转基因生物的由来，是将一种生物的优良性状通过某种技术移植到另一种生物身上。教师提出需要设计一个方案来使大肠杆菌能够合成人的胰岛素，让学生阅读课本材料，同时将学生分组，进行合作探究与设计方案，最后随机挑选小组进行展示。设计意图：学生基于课本材料，进行设计培育方案，能够提高学生的科学探究能力，学生分组展示，提高学生的合作交流能力。另外，通过培育合成人胰岛素的大肠杆菌的例子贯穿于基因工程操作程序的教学，能引导学生联系生活中的真实情境，进行思考和探究。
（三）做———建立基因工程过程的概念模型。教师通过总结学生展示的方案，对基因工程基本步骤进行详细讲解。（1）提取目的基因，该步骤需要用到限制性核酸内切酶（基因的剪刀），帮助学生理解限制酶有特定的脱氧核糖核苷酸识别序列，并且还有特定的切割位点，限制性核酸内切酶使磷酸二酯键断开，从而产生黏性末端或平末端。此时利用多媒体展示特定的脱氧核糖核苷酸序列（GAATTC）以及切割的磷酸二酯键位置，帮助学生理解。（2）目的基因与运载体结合，该步骤需要利用到DNA连接酶（基因的针线）、质粒等（基因的运载体），展示切割后的目的基因，以及有切口的质粒。介绍作为运载体所需的条件。（3）将目的基因导入受体细胞，介绍常用的受体细胞。（4）目的基因的检测，介绍运载体有目的基因、抗性基因（标记基因）等。最后对基因工程流程进行建立概念模型，如下图。设计意图：通过建立基因工程操作基本步骤的概念模型，激发学生的学习兴趣。另外，学生通过亲自参与建立概念模型，将学到的科学知识应用在“做”的环节里，进行知识迁移，能突破限制酶怎样切割和重组DNA的难点，让学生在学中做，做中学，提高学生的创造性思维，从而培养学生的科学思维。
（四）评———评价模型，总结提升。教师展示基因工程操作步骤的动画，并结合教材内容，引导学生进行总结基因工程操作的基本步骤，从而提出基因工程的概念———又叫DNA重组技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状；设计意图：评价过程模型，使学生在评价的互动中进行不同思想的碰撞，科学思维得到提升，甚至能提高高阶思维能力。另外，播放基因工程操作步骤的动画能够让学生更直观地将基因工程操作基本流程连贯起来，关注社会热点议题，并能从造福人类的观点出发，为社会问题提供建议和解决方法，培养其社会责任感。
参考文献
［1］教育部.普通高中生物课程标准(2017版)［S］.北京:人民教育出版社,2016:3-4.
［2］常晓芳.例谈高中生物学教学中的“问、想、做、评、悟”［J］.生物学教学,2017,42(4):10-11.
［3］张云.基于模型构建的“DNA重组技术的基本工具”的教学设计［J］.中学生物学,2019,35(4):28-29.
［4］王文杰,郭丽丽.核心素养视角下的课堂教学环节设计———以“基因工程及其应用”为例［J］.中学生物教学,2019(14):10-11.
作者:曾嘉敏 成茵茵 柯德森 单位:广州大学生命科学学院
