PBL教学模式在高中生物教学中的应用
——以“基因工程及其应用”为例

范慧玲 刘 飞

（淮北师范大学生命科学学院 安徽淮北 235000）

随着社会的发展，社会对个人能力和素质的要求逐渐变得严苛，相应的未来的教育也更加趋向于培养人的核心素养[1]。为了适应新时代的要求，“核心素养为宗旨，教学过程重实践”的教学理念在教育部颁布的新课标（2017 年版）中明显强调[2]。而PBL 教学模式与新课标改革的宗旨相同，它是一种以问题为学习导向的新型教学模式，主要通过团队学习和小组协作的方式来发展学生的核心素养[3]。但是目前PBL 在高中生物教学方面的研究较少，并且在教学中尚未得到推广[4]，所以本文以“基因工程及其应用”为例，将PBL 教学法有效地应用到高中生物教学中，一方面能够引发教师对新教学方法的思考，帮助生物教师更好地掌握新的教学方法，弥补PBL 教学模式在高中生物教学方面的研究不足；另一方面能够提高学生在教学过程中的参与度，活跃其思维，满足新课标对学生生物核心素养养成的要求。

一、教学设计

（一）教材分析

“基因工程及其应用”选自人教版 《生物.必修2.遗传与进化》 第6 章第2 节。本节首先论述基因工程的原理，让学生对基因工程有一个大体的掌握；然后联系生活相关的实例介绍了基因工程的应用；最后讨论了转基因产品的安全性。由于在以后的选修教材中还会继续深入学习基因工程的相关知识，因此本节内容是学习基因工程相关内容的基础，主要的概念容易被学生接受和掌握。

（二）学情分析

本节课的授课对象是已经掌握了遗传与变异基本原理的高二学生，他们对于微观知识已经具备一定的基础。但是基因工程的操作水平无法用肉眼直接观察，因此给抽象思维能力较弱的同学造成一定程度的学习困难。在本节课中运用PBL 教学法能够很好地让学生在自主探究的过程中化抽象为具体，帮助学生更好地将外显性知识整合为内显性知识。

（三）教学重难点

教学重点：①基因工程的基本原理 ；②基因工程操作的工具及其特点 ；③基因工程的基本操作步骤及其应用。

教学难点：①基因工程的基本原理：②基因工程的应用及其安全性。

（四）教学目标

核心素养的教学目标应该结合课程特点致力于人的全面发展。

①获得基因工程相关的基础知识；②正确选择与使用和基因工程相关的工具；③具备一定的收集、鉴别信息的能力；④形成正确的自然观和科学观，初步学会用所学的知识解决生活中的实际问题；⑤了解我国基因工程发展现状，养成关注生活与社会的人文精神。

（五）课前准备

教师准备：提前准备本堂课所要用到的课件和教具，根据学生的实际情况对学生进行分组。

学生准备：根据自己的兴趣和需要收集关于基因工程的相关资料，并提前预习课本。

二、教学过程

（一）设置问题情境，导入新课

教师活动一：展示大肠杆菌产生胰岛素的图片，并提出问题：为什么人的胰岛素可以由微生物产生？

学生活动一：思考与讨论问题，明白通过基因工程等操作手段可以实现大肠杆菌产生胰岛素，同时总结出基因工程的概念。

设计意图：胰岛素治疗糖尿病是社会关注的热点问题，以此来设置问题，可以引起学生对问题的关注，让他们对课堂教学充满新奇感，从而激发学生的探索欲。

（二）角色扮演，转变学习态度

教师活动二：根据基因工程概念可知这项工作是在DNA分子水平上进行的操作，提出问题：假如你是参与这项工作一名研究者，你会采用什么工具呢？

学生活动二：预习课本，明确基因工程采用的三种工具名称。

设计意图：通过转换角色使课堂在情境中扩大，改变学生以前被动学习的学习习惯，让学生在完成任务的过程中有效地提升生物核心素养。

（三）合理运用教具，积极实践探究

教师活动三：多媒体展示限制性核酸内切酶作用的动态过程，让小组学生利用提前准备好的具有DNA 序列的卡片剪切出目的基因，并提问：①用限制酶切割后形成了什么？有什么特点？②同一种限制酶切断的两个DNA 产生的结构相同吗？如果用不同的限制酶呢？

学生活动三：通过动手实践操作与讨论问题，小组总结限制酶的作用特点与作用机理并派代表回答。

设计意图：让学生在观察与讨论中解决问题，能够有效地增强学生的理性思维能力和科研探究能力，使学生在学习和生活中能够利用科学的思维方法认识新的事物。

教师活动四：补充提问：①被切割后的卡片如何填补完整呢？②在基因工程中，被限制酶切割后并能够进行碱基互补配对的DNA 链完整吗？如果不完整，DNA 链的缺口是如何缝合的呢？

学生活动四：通过缝合卡片的过程举一反三，了解DNA连接酶的作用结果。

设计意图：由具体到抽象，加深学生对DNA 连接酶的了解。通过发现现实生活中常见的现象来获取相应的生物学知识，让学生明白生物就在身边，让学生树立自然社会和谐统一的可持续观点。

（四）温故知新，提炼升华

教师活动五：根据学生回答提问：①DNA 连接酶作用部位在哪？作用结果是什么？②与DNA 连接酶名字易混淆的一种酶叫什么呢？它们在功能上有什么异同？

学生活动五：积极思考二者之间的差异并派代表阐述思考过程。

设计意图：让学生根据已有的知识经验去学习探索新知，发挥学生主体作用的同时也能够增强学生归纳总结的能力。

（五）展示资料，引导学习运载体。

教师活动六：资料展示：①运载体比较的图片；②大肠杆菌pBR322 质粒的功能和结构特点；③冬虫夏草是冬虫夏草菌寄生于蝠蛾幼虫形成的。提出问题让学生思考：①通过对比能够找出实验室最常用的运载体是哪些吗？为什么最常用的大肠杆菌质粒是pBR322 质粒？②目的基因转移到受体细胞中依靠什么工具呢？③寄生通常对宿主有害，运载体对受体细胞有伤害吗?

学生活动六：对问题进行思考，并小组讨论总结出运载体的必备条件：①对受体细胞无害；②有一个或者多个切割位点；③有遗传标记基因。

设计意图：通过展示符合学生认知结构的科学事实让学生对新知识进行自主归纳，体现知识的发生过程，从中锻炼学生的推理归纳能力，让学生在以后的学习和生活中用生物学知识去解释生活实际问题。

（六）课堂总结，巩固新知

教师活动三：让学生在卡片活动的基础上绘制大肠杆菌产生胰岛素的模式图。

学生活动三：小组经过认真的思考与讨论，绘制出模式图。

设计意图：小组之间学生的学习程度差异较大，学生之间的交互活动使各种想法汇集，有利于学生更快达到最近发展区，最终实现学生程度达到基本平衡。学生通过合作实现任务的完成，能够体验到成就感获得愉悦感，从而实现智力因素和非智力因素的和谐发展。

（七）课堂延伸——关注社会热点联系生活实际。

教师活动三：资料展示案例：①转基因抗虫棉；②抗病毒烟草植株；③免疫艾滋病的基因编辑婴儿。让学生辩论转基因食品和转基因生物的安全性。

学生活动三：各抒己见，进行开放式辩论

设计意图：学生在探索转基因食品和转基因生物安全性这个问题的过程中，将自然而然地体会到科技造福人类的重要性，帮助学生形成造福人类的态度和价值观，在以后的学习与生活中能够积极地运用生物学的知识和方法去参与社会议题并作出理性判断。

三、教学反思

（一）允许学生各抒己见

PBL 模式下的生物教学与传统教学最显著的不同在于需要给学生提供需要解决的问题，让学生作为学习的主体有目的地去收集资料、不断思考然后小组讨论解决问题。这就可能出现各种意见的激烈碰撞和冲突，因此在教学中教师应鼓励学生各抒己见，允许学生尝试用各种行之有效的方法探寻真理，以培养学生的创造力和创新精神。

（二）给予教师和学生足够时间与空间

生物学是开放性很强的学科，在高中生物教学中想要将PBL 教学法运用到极致，这对教师和学生的要求较高，需要教师花费很多时间和精力备课，需要学生抽出有效的时间对问题进行思考和研究。然而现在施行的教学制度是班级授课制，大班课导致学生的学习情况参差不齐，教师对每位学生进行全面的点评有一定的难度，也无法全面接收到学生在学习中的问题反馈。因此PBL 模式的早日普及需要国家和社会一起努力。