游泳　陈传红

摘 要：生物核心素养中，理性思维的发展可作为课堂的主线，通过环节设计与推进，从而实现生命观念的形成、科学探究能力的强化与社会责任的认同[1]。《DNA分子的结构》以物理建模为手段，促进理性思维的发展。

关键词：高中生物;核心素养;案例

理性思维是指通过质疑、实证、逻辑分析，培养学生归纳概括、类比推理、模型与建模等能力[2]。人教版必修二第三章第2节《DNA分子的结构》的内容包括DNA双螺旋结构模型构建历程、DNA分子结构主要特点、体验建模和DNA分子中碱基的有关计算问题。学生已在必修一学习过核酸相关知识，具备本节学习的认知基础。但时隔较长，有必要引导学生回忆进而开启自主探究。本节课采取多媒体课形式，借助DNA双螺旋结构模具材料进行支架式教学[3]。以下用支架层次展示本课理性思维的发展。

支架一：以生活情境激疑，到达初级最近发展区

课堂以一幅同龄学生遗传性状的对比图为起点，促发学生间彼此观察。此时适时抛出问题：“都是DNA，为什么个体间性状还是不同？”使学生的思考讨论趋向DNA结构多样性的推测，进而引发对核酸分子组成知识的回忆。正如历史上诸多生物科学的发现，帮助学生们从外部观察到探究物质层次，渗透了“结构与功能观”[4]。

支架二：问题驱动建模，学生提升最近发展区

任何探究活动都应有理论的依托，或是学生的旧经验，或是教师提供资料以供分析。笔者采用了问题驱动法，依次抛出“辨别DNA与RNA化学组成”“观察磷酸、脱氧核糖、含氮碱基如何连接成脱氧核糖核苷酸”“若干个脱氧核苷酸如何连接成了核苷酸链”三个问题请学生们根据课件图片进行思考，培养了学生“以旧换新”迁移推理能力。依据建构主义学习理论，通过拆解教材建模步骤并让学生操作，到达次级最近发展区（直接经验），此时要求学生按照提示拿出模具材料，根据刚才的回忆成果，拼出DNA分子单链平面结构，并来讲台进行展示讲解。通过生生互动，从而获得知识（间接经验）。由于学生离科学家的思维及知识背景仍有很大差距，故要求学生阅读课本科学史，能使学生有可能制作出正确模型，保护其探索的积极性。也使学生意识到科学真正探究过程更复杂，体验到获得并整合信息的重要性。借助资料使学生的认知到达邻近区后，再安排学生组装双链平面结构，离“立体结构”更近一步，使学生自主探究的兴趣更加激发。原本是“老师的教学”转变成了“学生完善自我作品”。对于高二学生来说，完成这些探究较简单，用时约10分钟。

支架三：升华形成抽象知识，分析归纳完成意义构建

如何让学生完成“DNA分子结构特点”的意义构建，而不是简单地复述课本文字？笔者想到了元认知策略——全班中必然有些小组因为各种原因会拼出错误的平面结构。我又抛出三个引导问题：“DNA分子是由几条链组成的，双链之间排列方向有什么特点”“DNA分子中的碱基排列在哪里，有什么规律吗”“模型外侧是由哪些分子连接构成”，让学生边组装边小组内讨论，而我利用巡视时间收集信息，邀请做错的和做对的小组各一个，到台上进行对比展示，请其它小组进行观察并评价。这样组织课堂有几个优点：1.因为是同学间讨论，对小组及个人的评价都是平等且可接受的;2.知识是从观察、讨论、反思并修正中获得，培养了学生的科学精神;3.教师得到了真正的解放，精力用于发现学生的个性化发展，引出了“多样性”和“特异性”。待学生讨论出结构特点的共性时，教师再带领学生关注课本文字，用精炼语言归纳DNA的分子结构特点，便于记忆掌握。此环节是突破难点之处，用时约15钟。

根据课本中“碱基互补原则”文字引出了卡伽夫法则。为了使学生在有限时间里初步掌握法则的运用（通过讲评课再强化），我采用了数学思维帮助学生达成目标。

例：在一个DNA分子中，碱基A占总碱基数20%，其中一条链是A占27%。问另一条单链上腺嘌呤脱氧核苷酸所占百分比。

解析：在DNA分子中，某碱基数既为相应脱氧核糖核酸数（依据基本组成单位）

采用代数思路——将双链分别命名为1、2链，总碱基数记为2N个，则

据题意可记为双链上A/2N等于20%，但单链上A1/N等于27%，且根据碱基互补原则可知A=A1+A2，故（A1+A2）/2N等于20%，综合计算可知A2/N等于13% 即答案。

通过例题讲解，教会学生类比推理用数学理性思維解决生物情境问题。这时再展示碱基计算的有关规律，利用学生已产生的兴趣，要求学生去证明规律的正确性，既是对学生运算能力的信任和考查，也是将课堂进行了延伸，丰富了这节课的内容，使学生对知识有“吃不饱”的感觉，让学习兴趣延续下去。

此时课已接近尾声，作为一节学生自主的探究课，课堂的知识总结是非常必要的，否则学生易有“不明轻重”的现象。

参考文献

[1]谭永平.生物学学科核心素养：内涵、外延与整体性[J].课程.教材.教法，2018，38（08）：86-91.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

[3]刘洋.支架式教学模式在中学历史教学中的应用研究[D].山东师范大学，2016.

[4]谭永平.发展学科核心素养——为何及如何建立生命观念[J].生物学教学，2017，42（10）：7-10.

（基金项目：本论文得到江西省学位与研究生教育教学改革项目（JXYJG-2016-108）、东华理工大学专业学位案例库建设项目（DHLGYJG-2016-6）资助）