基于5E教学模式的“基因突变”教学策略

摘 要：本节课运用5E教学模式，通过“引入”“探究”“解释”“精致”和“评价”这5个环节练习观察学生如何应用新的概念和方法来解决问题，加深拓展学生对概念的理解，使学生能熟练地将新概念应用于生产、生活实践和解释新现象。

关键词：5E教学模式；基因突变；教学策略

一、 教材分析与设计思路

本节课是对第4章《基因的表达》的延续和拓展，教学的重难点在于对基因突变的概念、特点和原因的理解。该节课运用5E教学模式，充分利用“引入”和“探究”2个环节，让学生在特定的情境中暴露原有认识，并通过探究活动获得新的结果，这样就可以在原有认识和探究结果之间创建认知冲突。接下来在“解释”阶段通过引导和其他辅助手段，运用新概念解释现象，以展示新概念的可理解性和合理性，在“精致”阶段，需要学生应用新概念或方法解释其他现象，只有新概念具有预测力和解释力，才能够应用于新情境中。

二、 教学目标

（一） 知识目标 理解和应用基因突变的概念、特点和原因。

（二） 能力目标 能应用基因突变的概念、特点和原因解决生产、生活实际问题，通过5E教学模式加深拓展学生对基因突变概念的理解。

（三） 情感态度与价值观目标 通过对《基因突变》的学习，使学生明确科学离不开生活、科学的研究最终都是为了解决生产、生活实际问题。

三、 教学过程

（一） 引入 播放微课视频，包含一个对比实验：正常大豆、紫外线照射的大豆和加入亚硝酸盐的大豆三者在适宜条件下的萌发率比较。教师设疑：为什么经过物理和化学方法处理过的种子萌发率明显低于对照组？引导学生思考并回答：因为经过物理和化学方法处理过的种子发生了基因突变。教师设疑：那阳光中是否存在紫外线呢？自然界的生物经光照后是否也会发生基因突变呢？阳光中确实存在紫外线，根据微课中展示的实验学生认为紫外线照射是可以导致种子发生基因突变的，但是经光照的自然界生物似乎并没有发生基因突变而大量死亡。从而引发学生对基因突变产生了认知冲突。

（二） 探究 指导学生阅读教材第80页镰刀型细胞贫血症的实例，通过问题串引导学生进行探究活动：红细胞异常，你会直接检查什么物质探究病因？这个氨基酸的变化是控制合成血红蛋白分子的DNA碱基序列发生了如何改变引起的？这种病症能否遗传？怎样遗传？是否基因中碱基对的替换一定会引起氨基酸的改变？还有哪些变化会引起基因结构的改变呢？教师PPT展示英格拉姆电泳实验、正常血红蛋白基因的部分表达过程图和遗传密码子表等资料引导学生初步建立基因突变的概念。

（三） 解释 学生归纳并总结基因突变的定义：基因中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变，叫作基因突变。并根据教师提供的资料：1. 科学工作者用X射线、紫外线等照射竹黄菌，结果大部分竹黄菌死亡，少量生存下来；2. 存活下来的竹黄菌中，产生竹红菌素的量存在很大的差异，即突变发生的方向并不一致，有的表现为低产性状，有的菌株甚至不产，但也有的表现为高产性状等分析并总结：基因突变的诱变因素有物理因素、化学因素和生物因素；基因突变的特点有多害少利性、随机性、不定向性、低频性和普遍性。因此萌发的种子分裂旺盛易发生基因突变，表皮细胞无分裂能力且有一定的角质层保护，经阳光（紫外线较小）照射一般极难发生基因突变。

（四） 精致 获得新概念后，利用这些概念尝试解决问题或解释新现象。PPT展示资料：若编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。下表中显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，设置问题串要求学生以小组合作学习的方式思考并讨论：出现状况①的原因是什么？状况②中酶Y的氨基酸数目不变但活性降低可能的原因是什么？状况③中酶Y的氨基酸数目变少、活性降低的原因是什么？状况④中酶Y的氨基酸数目变多、活性升高的原因是什么？活动：请同学们在思考问题之前，以学案中的DNA为例，根据该DNA的碱基序列写出其转录形成的mRNA的碱基序列，并在其中找到起始密码子和终止密码子。教师引导学生对相应的概念、过程和方法进行归纳总结，使其从术语到内涵全方位地理解新概念。

（五） 评价 通过实践练习观察学生如何应用新的概念和方法来解决问题，加深拓展学生对概念的理解，并提出开放性的问题来评价学生对新概念或方法的理解和应用情况，同时鼓励学生进行互评。PPT展示资料：化学诱变剂EMS能使基因中的G烷基化后与T配对，CLH2基因控制合成叶绿素水解酶。研究人员利用EMS处理野生型大白菜（叶片浅绿色）种子，获得CLH2基因突变的植株甲（叶片深绿色）和乙（叶片黄色）。引导学生以小组讨论的形式分析资料并鼓励学生提出开放性的问题进行互相提问最终进行互评。问题举例：该资料是否能说明EMS可决定CLH2基因突变的方向？EMS处理后，CLH2基因至少复制几次才能产生新基因？该基因突变是哪一种碱基对被另一种碱基对替换？

四、 教学反思

本节课设计的出发点是通过学生课堂的自主学习、探究学习和合作学习，体现“学生为主体，教师为主导”的新课程教学理念，充分利用PPT展示各种生产、生活方面的资料来创设教学情境，培养学生分析材料、总结归纳新概念、应用新概念的能力，并真正通过“5E教学模式”来构建基因突变的相关知识网络体系，并能熟练地将新概念应用于生产、生活实践和解释新现象。“5E教學模式”的课堂就是如此富有魅力，使学生在分析材料、探究学习的过程中生物科学素养不断得到提高。

参考文献：

[1]王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012，47（3）：39-41.

作者简介：叶凯，福建省漳州市，福建省漳州第一中学。