漫谈逻辑性生物课堂构建的问题和策略

　近年热播的侦探剧《神探狄仁杰》之所以引起人们乐此不疲的观看，原因就在于狄仁杰的破案过程极具逻辑性，紧紧抓住观众好奇心理，让人置身其迷雾般的情节之中，凸显破案的曙光。反观我们的教学，又何尝不是如此呢？倘若课堂教学节奏在逻辑性方面欠缺的话，又如何抓住学生对新知识的好奇之心呢？而充满逻辑性的课堂，能让学生的思维始终处于活跃的状态，让课堂不再沉默和被动。因此，教师在教学设计之初，一定要对学生的认知规律与教学内容进行深度思考，寻找二者最佳的结合点，让我们的生物学课堂像案件侦破那样，层层深入、环环相扣、由表及里，直至挖掘出问题的本质。这也是笔者从教以来的追求，并在日常的教学中不停地探究与实践着。
　　一、 分析概念中的中心词，提出探究性的问题
　　教材中的种种概念是生物学科的主干部分，在教学中引导学生对这些概念，特别是核心概念的正确理解，是学生灵活运用生物学知识的基础，对于一些较为抽象的核心概念，可引导学生在阅读概念之后，根据其中的中心词，顺应学生的思维顺序，提出具有一定逻辑性的问题，从而帮助学生构建正确的知识链。下面以基因重组的概念教学为例展开说明。
　　1.学生的理解误区
　　学生常常误认为：（1）基因重组发生在受精过程中雌雄配子的随机结合过程中；（2）难以理解发生在减数第一次分裂前期（四分体时期）交叉互换而引起的基因重组现象，极易与染色体结构变异中的易位相混淆。
　　2.教学过程的设计
　　可根据概念中的有性生殖、控制不同性状的基因、重新组合等关键词，提出如下问题：（1）基因重组发生在什么样的生殖过程中？（2）有性生殖和无性生殖的区别是什么？（3）基因重组发生在哪种细胞分裂方式中？（4）控制不同性状的基因属于哪一类基因？（5）这类基因的自由组合发生在什么时期？这与哪一种遗传定律相吻合？（6）基因重组还可以发生在哪个时期？请画示意图说明。通过对上述逻辑性很强的、层层递进的问题的探究，就可很容易地使学生明白基因重组主要发生在减数第一次分裂后期，是位于非同源染色体上的非等位基因自由组合的结果（即孟德尔自由组合定律），同时还可以发现在四分体时期的交叉互换现象。
　　3.其他案例
　　等位基因、同源染色体、二倍体、多倍体、单倍体、染色体组等概念的教学，均可根据学生易犯的误区，精心设置一系列在理解概念上具有很强逻辑性的问题，引导学生深入理解具有重重陷阱的生物学知识，以求达到“柳暗花明又一村”的豁然开朗之境界。
　　二、 按照生命活动发生的先后顺序，设计启发性的问题串
　　生物界本身就是由一幅幅永不停息的生命画卷组成的，其中有表现在个体、种群、群落、生态系统等宏观方面的，更多的是分布在细胞内微观的、无法用肉眼直接观察到的生命活动。因此，我们的课堂决不能上成“静态”的生物课，要想方设法使学生意识到生命科学的动态过程，在教学过程中，可通过模拟动画让学生想象微观的动态生命变化，从而让学生意识到生命是持续变化的过程，再引导学生进行由表及里的深入思考。下面以基因指导蛋白质的合成为例说明。
　　1.学生的理解误区
　　基因指导蛋白质合成的整个过程，对于学生来说，可以说是看不见摸不着，极具抽象性，而且其中需要学生理解的知识点较多，掌握的难度较大。教学实践表明：学生对该节知识的理解误区常常有：（1）转录过程与DNA复制过程中模板、原料、酶、碱基配对情况易于混淆，特别会误认为转录所需的酶为解旋酶、DNA聚合酶，还有许多学生会写出转录酶；（2）翻译过程中密码子的位置、种类、与氨基酸的对应关系；（3）tRNA的种类、与mRNA的关系、与所运输氨基酸的关系；（4）翻译动态过程的理解，如核糖体是如何以mRNA为模板指导蛋白质合成的？如何理解一个mRNA可相继结合多个核糖体？这些核糖体上合成的蛋白质或多肽相同吗？如何判断翻译的方向？（5）DNA中所含碱基的至少数、mRNA中所含碱基的至少数、蛋白质中氨基酸的数量关系。
　　2.教学过程的设计
　　可依据基因表达中转录和翻译的先后顺序，循着学生的认知规律，给出教学情境，引导学生思考。情境导入：多媒体投影镰刀型细胞贫血症和正常人的红细胞，并给出血红蛋白分子的部分氨基酸顺序以及相关的DNA序列，引导学生思考问题（1）镰刀型细胞贫血症致病的直接原因和根本原因是什么？二者之间有何关联？学生很容易分析出其对应的答案：血红蛋白质异常、血红蛋白基因异常，而且后者是产生前者的原因。教师画出基因和蛋白质二者之间的关系：基因控制蛋白质体现性状。继而提出问题（2）基因是一类什么样的物质？其主要的载体是什么？（3）染色体位于细胞的哪个位置？蛋白质合成的场所是什么？（4）染色体能否从细胞核进入细胞质指导核糖体进行蛋白质的合成？若不能，二者之间需要什么物质来传递信息呢？（5）RNA为何能充当DNA和核糖体之间的信使呢？（6）由此，可推知基因控制蛋白质的合成可分为哪几步？
　　教师播放转录、翻译全过程的动画，让学生有一个整体感觉，在学生判定转录、翻译过程之时，教师可提出问题（7）在转录过程中是如何使mRNA能准确携带DNA上的遗传信息呢？mRNA上的什么结构能表示其中的遗传信息？指导学生阅读人教版必修2P63图4-4，提出问题（8）转录过程中的模板、产物、酶、原料、场所、碱基配对情况分别是什么？（9）mRNA中的哪些结构能够决定氨基酸的种类和数量呢？（10）一个氨基酸由mRNA中几个碱基决定呢？由于该问题难度较大，建议让学生展开讨论，最终可确定一个氨基酸由mRNA中的三个碱基决定，教师直接指出mRNA中这样的三个相邻的碱基被称为一个密码子。就此，可提出问题（11）mRNA所含的密码子最多有多少种？是不是所有密码子均能编码氨基酸？密码子数与氨基酸数有何对应关系？学生通过计算、研读教材中的密码子表，很容易回答出问题的答案。再次播放翻译的动画，提出问题（12）翻译过程中运输氨基酸的工具是什么？其根据什么来决定运输氨基酸的种类？（13）能够运输氨基酸的tRNA有多少种？担任翻译任务的物质是什么？（14）一个核糖体同时结合了mRNA上几个密码子？tRNA转运来的氨基酸在核糖体内发生了什么反应？（15）翻译何时被终止？是不是一个mRNA只能结合一个 核糖体？让学生研读人教版必修2P67示意图，提出问题（16）一个mRNA相继结合多个核糖体，有何意义？这些核糖体合成的多肽链是否相同？如何判断翻译的方向？
　3.其他案例
　　如噬菌体侵染细菌实验、光合作用过程、DNA复制等过程的分析，均可播放动画模拟其生命活动过程，按照生命发生的先后顺序，以逻辑性较强的问题链，引导学生进行探究式的思考。
　　三、 按照人类的认识顺序和矛盾，引导学生进行探究
　　生物学史本身就是一部人类探究、认识生命活动的历史，其中布满了荆棘，是一个艰难曲折的过程，新知识的呈现都有一个由简单到复杂、由表及里、从错误中修正的过程，同时也是一代代科学家努力的结果。在教学过程中，可充分利用人类探究的思路，精心设置富有逻辑性的教学过程，让学生置身于远古时代科学家的思维境界进行探究，必然有助于教学三维目标的实现。下面以DNA是主要遗传物质为例进行展示。
　　1.学生的理解误区
　　学生理解误区常常有：（1）极易将格里菲斯和艾弗里的研究成果相混淆；（2）这两个经典实验的结论会被误认为是“DNA是主要遗传物质”；（3）对DNA是主要遗传物质中的关键词“主要”理解不到位；（4）噬菌体在细菌体内增殖过程中所需的模板、原料、能量、酶，在来源上会产生理解误差。
　　2.教学过程的设计
　　人们对遗传物质的认识是从蛋白质与DNA谁是遗传物质的争论开始的，引导学生思考，怎样解决这种讨论呢？学生很自然地说出需要通过实验来探究。在学生阅读完格里菲斯实验基础之上，结合其实验过程示意图，思考格里菲斯能得出什么结论？有没有明确“转化因子”是何种物质？如果你当时阅读了他的实验过程及结论，你会产生怎样的想法以及付出怎样的实践？让学生置身于科学家的位置，沿着科学家的脚印进行探究，学生必然会提出通过实验探究出“转化因子”的实质，对此，教师可以让学生在事先不观看艾弗里实验设计时，展开讨论提出自己的看法，再引导学生研究艾弗里的实验设计，通过对比，来检验自己的设计得失，锻炼学生的逻辑推理能力。通过对艾弗里实验的研究，最终可以得出：DNA是促使R型活菌转化为S型菌的转化因子，是真正的遗传物质。为了引出另一个经典实验可提出问题：既然肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质，那为何还要进行噬菌体浸染细菌的实验？从而很自然地引出下一个实验，并提出问题：噬菌体浸染细菌的实验为何能较为准确地证明遗传物质的种类呢？以此，引起学生对该实验的关注，接下来，可放映噬菌体浸染细菌动画，设置问题链，引导学生探究。
　　3.其他案例
　　如光合作用的发现历程、生物进化理论的演变等类似教学内容，均可按照学科发展的矛盾性，激发学生从解决矛盾的角度出发，让学生立足于科学家的角度，进行思考、探究，必然会使生物学课堂教学充满逻辑性，维持学生学习的激情。
　　逻辑性生物课堂能更好地关注到学生情感的发展，注重科学发展的规律性，从而让知识的掌握顺理成章，不再变得生硬，让学生理性地思考生命科学发展的规律。愿我们的生物课堂能像案件侦破那样，抓住学生的好奇心，激发学生的探究欲望，使他们成为新知识侦破的高手。