加工信息资料，引发思维探究
——《基因突变》教学案例
一、 案例背景
【关键词】：信息加工、思维探究、自主构建。
新一轮课程改革倡导探究式学习，探究式学习包括实验室中的实验探究和纯理论性探究，虽然既动手又动脑的探究是最有效的探究，但“探究”≠“动手操作”。如果说初中的探究式教学侧重于学生的实验探究，更注重科学探究的一般方法的训练。高中的探究式教学则更侧重于学生在理论上进行文本的思维探究和自主探究，更注重科学思想和观点的形成过程，更注重运用假说—演绎、系统分析和建立模型的科学方法，实现结论性知识与过程性知识的结合，强调学生创造性地解决问题的思维拓展过程。
新课改后的高中生物教材的编排分为“自主学习”和“自我发展”两大板块，构建了一个自主学习体系。“积极思维”、“边做边学”、“课题研究”、“评价指南”板块结合高中学生思维水平，呈现思维活动主题，而“知识海洋”、“拓展视野”、“放眼社会”、“继续探究”则通过生物科学理论与技术的发展介绍生物科学与社会生产、生活的关系等，引导学生把知识从课堂延伸至课外。大量图文并茂的信息资料和教师在备课过程中收集的许多素材：文字、图片、录像、Flash、课件等，能够帮助学生学会思考、质疑、创造。在文本教学过程中，教师创设纯思维探究情境，充分利用相关信息、素材，引导学生分析思考，学生通过信息加工，进行思维探究，从而自己领悟并建构知识。
二、 教学策略
通过课题研究对高中生物教材中的文本性探究内容进行整理和归纳，探索四大类文本探究（生物科学史、图与图群、实验设计、数据与曲线）的教学策略和学习策略。高中生物教材中不是每个教学内容都适合做探究，依据课程标准要认真研究，哪些教学内容对发展学生的哪些探究能力是比较好的，在这些内容上自主程度要大一点，如选择基本概念和学科规律等基础理论进行探究；选择与现实生活相关的生物学问题进行探究；选择与生物学有关的一些综合问题进行探究；选择生物科技前沿的问题进行探究。把学习的主动权交给学生，在课堂教学过程中注意设计巧妙的学习探究情境，根据学生的认知水平，对学生探究的自主程度进行，给予丰富的资料信息，引导学生加工信息资料，引发思维探究，让学生充分展示思维过程，自主建构知识，充分发挥学生的主
体精神，真正培养学生具有自主性的学习品质。
要帮助学生形成正确的生物学概念,必然需要提供大量生物学事实以支撑。对于基因突变的学习，由于学生头脑中没有用以同化新概念的相关知识，该部分的知识又比较抽象，学生对这一概念的理解会有一定的难度，所以教学中通过设置一些引起学生兴趣的情境，让学生从实例分析入手，按照认知的规律从现象到概念，从宏观到微观来归纳总结出基因突变的概念；利用小组合作学习，让学生理解基因突变概念和结果。最后通过习题反馈的形式将所学内容进行整合。
三、 教学目标
作为教师我们绝不能只做一个科学结论的摘录者，而应为学生的探究性学习提供丰富的素材，引导学生探索科学的奥秘，让学生不仅了解科学的结论，也了解科学的过程；不仅学习科学知识，还能发展能力，培养爱科学的情感和科学的世界观，从而实现全面提高科学素养的课程目标。为此制定了本节课的三维教学目标： 知识目标
1．概述基因突变的概念和意义 2．解释基因突变的原因 3．举例说明基因突变的特征
能力目标
1．通过资料分析，培养信息的处理和整合能力。
2．通过小组学习，提高合作—探究能力，自主建构知识。 情感目标
1. 理解基因突变与生物多样性的关系，培养学生的科学世界观。
四、 教学片段回顾
1．文本探究：镰刀型细胞贫血症的病因
关于镰刀形细胞贫血症的直接原因和根本原因，教科书上是通过“积极思维”这样一个模块来展示的。
（先展示PPT图片和视频）介绍镰刀形细胞贫血症，并且从一开始就抛出问题：让我们先来看一个病例，镰刀型细胞贫血症。在1904年的一天，美国的一位（略）在缺氧的情况下，患者的红细胞由圆饼状变得像镰刀一样，严重时甚至死亡。这种贫血症是如何形成的呢？
请同学们根据书P76页“积极思维”提供的两个事实完成病因的探究。
（1）结合事实一
学生交流发言：镰刀形细胞贫血症发病的直接原因：构成血红蛋白肽链上的一个谷氨酸被缬氨酸所替代造成。
师：氨基酸种类的改变引起多肽链变化，造成蛋白质结构的改变，从而导致了蛋白质功能的异
常。
紧接着再跟进问题：镰刀形细胞贫血症患者血红蛋白的多肽链变化的根本原因是什么呢？
（2）结合PPT（先完成书事实二的图）
师：填写出mRNA上的对应碱基，思考血红蛋白的多肽链变化和基因变化之间有什么关系？
生：实物投影仪下展示学案填写，请同学尝试讲解
师：（结合PPT精讲）控制血红蛋白分子合成的DNA碱基序列发生了改变（确切的说是 碱基对替换为 碱基对）→遗传信息改变→mRNA上相应密码子改变→多肽链上相应的氨基酸改变→血红蛋白异常→红细胞异常（镰刀型）
从以上的分析中，同学们不难看出，DNA分子中碱基对的替换，改变了基因结构，是造成这一病症的根本原因。
【感悟】：关于这一块的教学，通常显得比较直接古板，而教材中提供的“积
极思维”模块通常不能很好地加以利用。所以在这里，通过教师层层递进的几个问题，先由学生自主探究出这种病的直接原因为氨基酸的替换，再进一步探究其根本原因为DNA序列中碱基对的替换。一来可以引起学生强烈的求知欲和学习兴趣，在激活思维，善于发现问题的同时，体验科学探究过程，通过思维探究，领悟并建构生物知识。二来相比较平时的教学中使用的教师平铺直叙的教学方法也轻松许多，一举两得。很好地体现了生态课堂和文本探究学习的要求。
2．合作学习：基因突变的方式和概念
基因突变的方式和概念是本节课的重点，如果像以往那样一带而过，使用讲授法，显得较为枯燥，学生学的也无趣。考虑到生态课堂和探究教学的宗旨，在这一部分内容设计了一些学生间的小组合作交流活动，既能让学生们牢牢记住这一知识点，又能培养增进学生之间的合作学习的能力。
首先由我提出问题：除了碱基对的替换外，还有什么变化可以导致基因结构（遗传信息）发生改变？如果编码蛋白质的DNA的碱基序列发生了碱基对的增添或缺失呢，是否也会导致蛋白质的结构的改变，从而引起性状的改变呢（PPT展示探究的问题）？让我们继续探究。
请同学们完成一段DNA碱基序列在正常情况下的转录和翻译过程。（学生完成学案）
结合学案和书本上的密码子表，学生可以很快的完成一条DNA序列的转录和翻译工作。
下面进行6个组的同学来一个分工与合作，每个组完成一种突变方式的探究，请第一二组研究增添一对碱基的情况，第三四组研究缺失一对碱基的情况，给第五六组一个有挑战的任务：仍研究一对碱基对的替换，但请思考碱基对的替换一定能引起性状的改变吗？
在小组合作的基础上，请推举一位同学利用白板书写出你们小组讨论的结果，并做全班展示交流。
在进行活动的过程中，我发现有些组的同学进行的非常顺利，分工明确，很快就完成了任务，而有些组同学却各自为战，手忙脚乱。我便给予了一定的指导，对他们提出了一些建议，让他们可以更好地分组合作。最后每个小组都得出了应得到的结论。
最后由我总结：
（1）通常情况下，碱基对的增添会使DNA的碱基序列发生改变，从而引起基因结构的改变，对生物体的性状产生影响。（是基因的改变，不是密码子的突变）
（2）通常情况下，碱基对的缺失会使DNA的碱基序列发生改变，从而引起基因结构的改变，对生物体的性状产生影响。（使的后面的氨基酸种类发生改变，而不是简单的少了一个）
（3）同学们通过探究又发现两种情况，在DNA序列中替换一对碱基，①正常密码子变成了终止密码子，提前终止肽链的合成，这种危害较为严重；②虽然基因结构发生了改变，但没有使转录翻译出的氨基酸种类发生改变，肽链正常，为什么？因为同一种氨基酸可能有多个密码子决定，这叫做密码子的简并性（副板书）。
师：根据刚才的活动内容，请同学们描述一下基因突变的概念。
生：DNA分子中碱基对的替换、缺失或改变。
【感悟】：以上的探究情境是以不断的设问的方式进行的，引导学生不断的
分析、解决问题，感受科学家们的探究历程，总结出课堂上应得的一些理论知识，教会学生运用之前学过的旧知解决新的问题。在小组合作交流学习中，学
生也可以一反往日被动接受的习惯，积极主动的去探索发现新的理论知识，充分的体会到了合作学习的魅力！
五、 课堂艺术性的表现
生物作为一门与生活密切相关的自然学科，应该是有趣的、不乏味的，若是采取满堂灌的方法，效果一定不会好，所以在课上精心设计一些有趣的环节和精妙的语言显的极为重要。
例如在开场，并不是常规的提问、复习或者平铺直叙，而是用了一则新闻视频来唤起学生对当堂课的兴趣。
“同学们，请看一则新闻报道：《伦敦XXXXX》。
这段新闻中的黑人夫妇生下一个白皮肤的孩子，科学家认为最可能的原因是什么？（学生回答：基因突变），今天我们就一起来研究基因突变。”
这样很自然而然的就引入了当堂课的主题，不用教师费力的讲解，用新闻
代替讲授是一个好的手段。
其次，不同知识点的衔接也是考验一堂课是否精彩的地方，例如基因突变的特点这一段内容，在知识点上是接着基因突变的原因，乍看之下并无太多的关联，而实际上，经过巧妙的安排，可以让这两段内容很好的衔接起来。 在介绍基因突变的原因时，把人类利用物理因素、化学因素和生物因素诱发的基因突变称为人工诱变。而人工诱变的原理，恰巧也牵涉到基因突变的特点：人类正是利用这些手段使得基因的突变频率增高（而基因的自发突变频率是很低的）来获得人们想要的生物品种的。在这里，我使用
了这样的语言衔接“是不是只要去太空遨游过之后，普通的青椒种子都能会发生基因突变？而且只要基因突变就都能变成太空椒呢？当然没那么简单，下面就让我们一起来看看基因突变有些特点？”
这样的衔接不仅自然，也能很好的体现教学的连贯性，而不会有课堂被硬
生生的切成几块的感觉。
六、 案例反思
本节课中，如何让学生学会自主处理书本上和教师所给的材料、信息显得尤为关键 。国内普遍的教育模式依旧是教师教授，而学生被动接受为主的局面。所以刚开展此类型课堂的时候教师必须富有耐心的一步一步引导学生学会思考和信息整合。在老师的启发下，同学们还是能够很好的掌握本节课所要求的知识，达到不错的教学效果的。未来的课堂当中，可以进一步摸索。
书中横卧着整个过去的灵魂——卡莱尔
人的影响短暂而微弱，书的影响则广泛而深远——普希金
人离开了书，如同离开空气一样不能生活——科洛廖夫
书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉 ——库法
书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者———
书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种养料———雨果
史
美
尔
斯
耶
夫
