生物學(xué)科高階思維課堂教學(xué)案例--以“遺傳信息編碼在DNA分子上”為例一、案例背景（一）政策與課程標(biāo)準(zhǔn)要求隨著教育改革的不斷推進(jìn)，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確指出，生物學(xué)課程的核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，其中科學(xué)思維涵蓋歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。“遺傳信息編碼在DNA分子上”是高中生物學(xué)遺傳與進(jìn)化模塊的重要內(nèi)容，是學(xué)生理解生命遺傳規(guī)律的關(guān)鍵知識(shí)節(jié)點(diǎn)，在此教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，符合課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生物學(xué)科教學(xué)的要求。（二）學(xué)生學(xué)情分析在學(xué)習(xí)“遺傳信息編碼在DNA分子上”之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、DNA分子的基本組成等知識(shí)，對(duì)遺傳現(xiàn)象有了初步的認(rèn)識(shí)。然而，這部分內(nèi)容較為抽象，學(xué)生在理解DNA分子如何編碼遺傳信息、遺傳信息的傳遞和表達(dá)機(jī)制等方面存在較大困難。同時(shí)，學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)中習(xí)慣了被動(dòng)接受知識(shí)，主動(dòng)思考和探究的能力較弱，缺乏運(yùn)用高階思維解決生物學(xué)問題的意識(shí)和能力。因此，在教學(xué)中需要設(shè)計(jì)合適的教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)其高階思維能力。二、設(shè)計(jì)思路（一）教學(xué)目標(biāo)設(shè)定1.

學(xué)生能夠準(zhǔn)確闡述DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解遺傳信息在DNA分子上的編碼方式，掌握堿基排列順序與遺傳信息的關(guān)系。（生命觀念）2.

通過問題探究、模型建構(gòu)等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納概括、演繹推理、批判性思維和模型建構(gòu)等高階思維能力。（科學(xué)思維、科學(xué)探究）3.

激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。（社會(huì)責(zé)任）（二）問題驅(qū)動(dòng)策略以一系列具有層次性和邏輯性的問題貫穿整個(gè)教學(xué)過程，如“DNA分子為什么能夠儲(chǔ)存遺傳信息？”“不同生物的DNA分子中堿基排列順序有何特點(diǎn)？”“如何通過實(shí)驗(yàn)證明DNA分子中堿基排列順序代表遺傳信息？”等。通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，促使學(xué)生在解決問題的過程中深入理解遺傳信息編碼的原理，培養(yǎng)其高階思維能力。（三）合作探究與模型建構(gòu)將學(xué)生分成小組，開展合作探究學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中，組織學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)活動(dòng)，如利用材料制作DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型等。通過合作探究和模型建構(gòu)，讓學(xué)生在實(shí)踐中自主探索遺傳信息編碼的奧秘，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維。三、實(shí)施過程（一）導(dǎo)入：結(jié)構(gòu)與功能觀在確信DNA是生物體的遺傳物質(zhì)之后，人們更迫切的想知道：DNA是怎樣儲(chǔ)存遺傳信息的？又是怎樣決定生物性狀的？要回答這些問題，首先需要弄清楚DNA的結(jié)構(gòu)。初步引出本節(jié)課的核心問題。（二）合作探究，模型建構(gòu)1.小組分組：將學(xué)生分成4-6人一組，每組推選一名組長，負(fù)責(zé)組織小組討論和活動(dòng)開展。2.任務(wù)布置：教師為每個(gè)小組提供制作DNA分子模型的材料，如不同顏色的塑料片代表不同的堿基（A、T、C、G）、小棒代表化學(xué)鍵等，要求學(xué)生根據(jù)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)制作DNA分子模型，并思考以下問題：①DNA分子中的堿基排列順序有什么規(guī)律？②不同長度的DNA分子片段中堿基排列組合的可能性有多少？③堿基排列順序與遺傳信息之間存在怎樣的關(guān)系？3.小組討論與模型建構(gòu)：學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和交流，共同制作DNA分子模型。在制作過程中，學(xué)生通過實(shí)際操作和思考，逐步理解堿基互補(bǔ)配對(duì)原則以及堿基排列順序的多樣性。教師巡視各小組，觀察學(xué)生的討論和操作情況，適時(shí)給予指導(dǎo)和啟發(fā)。4.成果展示與交流：各小組推選代表展示本小組制作的DNA分子模型，并闡述對(duì)上述問題的理解和觀點(diǎn)。其他小組的學(xué)生可以進(jìn)行提問和補(bǔ)充，教師對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生歸納出DNA分子中堿基排列順序的多樣性是其能夠編碼遺傳信息的基礎(chǔ)。（三）深入探究，演繹推理1.問題引導(dǎo)：教師提出問題：“假設(shè)某一段DNA分子片段有10個(gè)堿基對(duì)，那么它可能的堿基排列順序有多少種？”引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算和推理。2.小組討論與計(jì)算：學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和計(jì)算，教師鼓勵(lì)學(xué)生嘗試不同的方法進(jìn)行推理。部分學(xué)生可能會(huì)通過逐步分析堿基對(duì)的組合情況進(jìn)行計(jì)算。3.成果分享與總結(jié)：各小組分享計(jì)算結(jié)果和推理過程，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)不同的方法進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生理解DNA分子中堿基排列順序的多樣性是極其巨大的，這也使得DNA分子能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息。同時(shí)，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：“不同生物的DNA分子中堿基排列順序不同，這與生物的多樣性和特異性有什么關(guān)系？”通過演繹推理，讓學(xué)生深入理解遺傳信息編碼與生物多樣性和特異性之間的內(nèi)在聯(lián)系。（四）案例分析，批判性思維培養(yǎng)1.案例展示：教師展示一個(gè)科學(xué)研究案例“在某一生物實(shí)驗(yàn)中，研究人員對(duì)兩種生物的DNA分子進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們的堿基組成比例相同，但生物的性狀卻存在很大差異”。引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么堿基組成比例相同，生物的性狀卻不同？”2.小組討論與分析：學(xué)生在小組內(nèi)對(duì)案例進(jìn)行討論和分析，提出自己的觀點(diǎn)和疑問。有些學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為除了堿基組成比例，堿基的排列順序才是決定遺傳信息的關(guān)鍵因素；也有些學(xué)生可能會(huì)考慮到環(huán)境因素對(duì)生物性狀表達(dá)的影響。3.批判性思維引導(dǎo)：教師鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)其他小組的觀點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)疑和評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用批判性思維分析問題。通過討論和交流，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在研究生物遺傳信息時(shí)，不能僅僅關(guān)注堿基組成比例，更要重視堿基排列順序的作用。（五）總結(jié)歸納，知識(shí)升華1.學(xué)生總結(jié)：教師請(qǐng)學(xué)生代表對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，回顧DNA分子編碼遺傳信息的方式、堿基排列順序與遺傳信息的關(guān)系等核心知識(shí)點(diǎn)。2.教師補(bǔ)充：教師對(duì)學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，強(qiáng)調(diào)遺傳信息編碼在DNA分子上是生命遺傳和變異的基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生從生命觀念的角度理解這一知識(shí)內(nèi)容的重要性。同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生在本節(jié)課中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，肯定學(xué)生在合作探究、模型建構(gòu)和思維發(fā)展等方面的進(jìn)步。四、效果反思（一）成功之處以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生通過合作探究的方式解決問題，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。問題的層次性和邏輯性設(shè)計(jì)合理，能夠逐步引導(dǎo)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。模型建構(gòu)促進(jìn)知識(shí)理解：模型建構(gòu)活動(dòng)讓學(xué)生將抽象的知識(shí)具體化，通過動(dòng)手操作和直觀感受，加深了學(xué)生對(duì)DNA分子編碼遺傳信息原理的理解。（二）不足之處時(shí)間把控不夠精準(zhǔn)：在課堂實(shí)施過程中，由于學(xué)生在小組討論和模型建構(gòu)環(huán)節(jié)投入的時(shí)間較多，導(dǎo)致部分教學(xué)內(nèi)容的講解時(shí)間相對(duì)緊張，在總結(jié)歸納環(huán)節(jié)有些倉促，未能充分引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行深度整合和升華。學(xué)生個(gè)體差異關(guān)注不足：盡管采用了小組合作學(xué)習(xí)的方式，但在教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生個(gè)體差異的關(guān)注仍然不夠。部分學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生在小組活動(dòng)中表現(xiàn)積極，能夠快速理解和掌握知識(shí)，而一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較弱的學(xué)生參與度不高，在思維發(fā)展和知識(shí)掌握上沒有達(dá)到預(yù)期效果。（三）改進(jìn)措施1.優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，合理安排時(shí)間：在今后的教學(xué)中，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間進(jìn)行更加精確的預(yù)估和分配。在小組討論和模型建構(gòu)等活動(dòng)前，明確活動(dòng)要求和時(shí)間限制，加強(qiáng)對(duì)課堂時(shí)間的把控，確保教學(xué)任務(wù)能夠順利完成，同時(shí)保證學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行思考和總結(jié)。2.

關(guān)注學(xué)生個(gè)體差異，實(shí)施分層教學(xué)：在教學(xué)過程中，更加關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)分層教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)。對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，提供拓展性的學(xué)習(xí)任務(wù)和挑戰(zhàn)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)潛力；對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較弱的學(xué)生，給予更多的指導(dǎo)和幫助，鼓勵(lì)他們積極參與課堂活動(dòng)，逐步提高學(xué)習(xí)能力。五、結(jié)語通過“遺傳信息編碼在DN