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［摘要］《高中生物學課程標準（2017年版）》明確指出要注重培養學生的科學思維，在高中生物學課堂上融入ATDE教學模式的問、想、做、評的環節，能夠為高中生物教學帶來新的視角?；贏TDE教學模式的視角，對“基因工程”進行教學設計，為在生物教學中培養學生的科學思維探索一個新的模式。
［關鍵詞］科學思維；ATDE教育；教學設計
《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出核心素養是由生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任組成，其中對科學思維的培養提出了要求，學生基于生物學事實和證據運用歸納與概況、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法，論證生物學社會議題[1]。“ATDE”教學模式由問（Asking）、想（Thinking）、做（Doing）和評（Evaluation）四要素構成，該模式通過“問”“想”“做”“評”四步靈活組合進行訓練，培養學生的創造性思維能力[2]。本文嘗試用ATDE教學模式培養學生的科學思維能力和創新性能力，對“基因工程”進行教學設計，探索ATDE教學模式應用于高中生物學教學中發展學生科學思維的有效教學方式，供教師在具體教學實踐中參考。
一、教材分析及設計思路
“基因工程及其應用”選自人教版高中生物必修2“遺傳與進化”第6章第2節內容，主要內容有基因工程操作的基本步驟，基因工程的工具。本節教學內容以學習過的DNA分子的結構、DNA的復制等內容為基礎，是DNA復制等知識的擴展。為后面學習和理解轉基因食品安全性等知識奠定基礎[3]。筆者通過對基因工程相關知識點的核心素養分析，將基因工程操作的基本工具穿插在講解基因工程的步驟上，保持連貫性，讓學生來設計獲得某一基因工程產品的方案。根據不同內容進行構建概念模型等教學策略，將核心素養落實到教學實踐中。
二、教學目標
（一）生命觀念。通過對生物議題以及基因工程的學習，認識基因工程操作的基本工具，了解并闡明基因工程的基本步驟，從而能夠形成結構與功能相適應的觀點，促進生命觀念的形成。
（二）科學思維。學會運用歸納與概括、模型和建模的方法，闡釋基因工程的基本步驟，構建基因工程操作的基本工具和重組DNA分子模型，能運用概念圖的形式表達出基因工程的基本操作。
（三）科學探究。能夠針對特定的情境或人類生活中的需求，進行觀察與討論，設計探究實驗方案，并積極展開交流，促進科學探究素養的形成。
（四）社會責任。能夠面對社會熱點話題中與基因工程有關的話題時，積極運用有關基因工程的知識，提出解決生產實際問題的策略和措施，能夠辨別社會謠言并宣傳正確的輿論，理性客觀對待基因工程技術及其產物。
三、學情分析
學生已經學習過DNA分子的結構、DNA復制、基因重組、基因突變以及基因表達等的相關知識，對學生學習和理解基因工程有一定的基礎。但基因工程較為復雜，且是在分子水平上，離學生的生活經驗較遠，學生理解起來較吃力。另外，高二年級學生具備一定的認知能力，思維較為活躍，愿意挑戰較難知識，還喜歡動手操作和更多地參與課堂活動，這為課堂的學習打下了一定的能力基礎[4]。
四、教學過程
（一）問———創設真實情境，巧妙提問引發思考。教師創設治療糖尿病的轉基因胰島素的情境：以前科學家是從動物的胰臟中提取，結果每100kg胰臟只能提取4~5g胰島素，不僅需要消耗大量的動物肝臟，而且提取過程復雜，產量低，價格昂貴，遠遠滿足不了社會的需求。教師提出問題：用什么辦法獲得胰島素才能滿足社會的需要？教師繼續講解，后來科學家成功將人體內產生胰島素的基因“嫁接”到大腸桿菌，使大腸桿菌能夠合成人的胰島素，從而解決這個問題，但也有人對此提出異議。教師提出問題：你認為轉基因胰島素安全嗎？培育轉基因胰島素的原理是什么？設計意圖：通過對轉基因胰島素案例的講解，使學生關注社會議題，并通過提問，引導學生思考轉基因生物的由來，培養科學思維。
（二）想———思考并設計解決方案。教師介紹轉基因生物的由來，是將一種生物的優良性狀通過某種技術移植到另一種生物身上。教師提出需要設計一個方案來使大腸桿菌能夠合成人的胰島素，讓學生閱讀課本材料，同時將學生分組，進行合作探究與設計方案，最后隨機挑選小組進行展示。設計意圖：學生基于課本材料，進行設計培育方案，能夠提高學生的科學探究能力，學生分組展示，提高學生的合作交流能力。另外，通過培育合成人胰島素的大腸桿菌的例子貫穿于基因工程操作程序的教學，能引導學生聯系生活中的真實情境，進行思考和探究。
（三）做———建立基因工程過程的概念模型。教師通過總結學生展示的方案，對基因工程基本步驟進行詳細講解。（1）提取目的基因，該步驟需要用到限制性核酸內切酶（基因的剪刀），幫助學生理解限制酶有特定的脫氧核糖核苷酸識別序列，并且還有特定的切割位點，限制性核酸內切酶使磷酸二酯鍵斷開，從而產生黏性末端或平末端。此時利用多媒體展示特定的脫氧核糖核苷酸序列（GAATTC）以及切割的磷酸二酯鍵位置，幫助學生理解。（2）目的基因與運載體結合，該步驟需要利用到DNA連接酶（基因的針線）、質粒等（基因的運載體），展示切割后的目的基因，以及有切口的質粒。介紹作為運載體所需的條件。（3）將目的基因導入受體細胞，介紹常用的受體細胞。（4）目的基因的檢測，介紹運載體有目的基因、抗性基因（標記基因）等。最后對基因工程流程進行建立概念模型，如下圖。設計意圖：通過建立基因工程操作基本步驟的概念模型，激發學生的學習興趣。另外，學生通過親自參與建立概念模型，將學到的科學知識應用在“做”的環節里，進行知識遷移，能突破限制酶怎樣切割和重組DNA的難點，讓學生在學中做，做中學，提高學生的創造性思維，從而培養學生的科學思維。
（四）評———評價模型，總結提升。教師展示基因工程操作步驟的動畫，并結合教材內容，引導學生進行總結基因工程操作的基本步驟，從而提出基因工程的概念———又叫DNA重組技術，是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀；設計意圖：評價過程模型，使學生在評價的互動中進行不同思想的碰撞，科學思維得到提升，甚至能提高高階思維能力。另外，播放基因工程操作步驟的動畫能夠讓學生更直觀地將基因工程操作基本流程連貫起來，關注社會熱點議題，并能從造福人類的觀點出發，為社會問題提供建議和解決方法，培養其社會責任感。
參考文獻
［1］教育部.普通高中生物課程標準(2017版)［S］.北京:人民教育出版社,2016:3-4.
［2］常曉芳.例談高中生物學教學中的“問、想、做、評、悟”［J］.生物學教學,2017,42(4):10-11.
［3］張云.基于模型構建的“DNA重組技術的基本工具”的教學設計［J］.中學生物學,2019,35(4):28-29.
［4］王文杰,郭麗麗.核心素養視角下的課堂教學環節設計———以“基因工程及其應用”為例［J］.中學生物教學,2019(14):10-11.
作者:曾嘉敏 成茵茵 柯德森 單位:廣州大學生命科學學院
