基于BTT模式進行“細胞核——系統(tǒng)的控制中心”一節(jié)的教學

祝燕飛 劉成權

摘要 以教材為載體、課程標準為指導，培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)為目標，采用以腦為導向的教學（BTT）模式，引發(fā)學生對“細胞的結構和功能”進行探索與學習。教學中，通過引導學生提出問題、質(zhì)疑和優(yōu)化實驗設計，培養(yǎng)學生的理性思維和科學探究的學科核心素養(yǎng);通過為學生提供科學實驗事實，幫助學生建立“結構與功能相適應”的生命觀念。

關鍵詞 細胞核 BTT模式 科學思維 結構與功能觀

中圖分類號C633. 91

文獻標志碼B

1 引言

BTT模式，即“以腦為導向的教學（Brain-Target-edTeaching，BTT）”模式，由哈迪曼提出，是基于神經(jīng)和認知科學領域的研究而設計的完整的教學指導框架，幫助教師們科學地計劃、執(zhí)行、評估教學程序。該模式由六大“腦一目標”構成：①為學習營造情緒氛圍;②為學習打造良好的物理環(huán)境;③設計學習體驗;④教授掌握內(nèi)容、技能和概念;⑤教授知識的擴展和應用;⑥評估學習。盡管每個“腦一目標”被表征為相對分離的部分，但這六個部分之間卻是相互關聯(lián)的，是一個有機的系統(tǒng)，能夠為教學者提供指導與方案。

下面以人教版《必修1.分子與細胞》“細胞核—～系統(tǒng)的控制中心”一節(jié)為例，闡述在生物教學中如何應用BTT模式，進一步提高教學的有效性。

2 基于BTT模式的教學過程

2.1 為學習營造情緒氛圍（腦一目標①）

筆者剪輯電影《逃出克隆島》中的情節(jié)，制作一段1.5 min的視頻，通過視聽刺激和震撼的故事情節(jié)把學生的注意力引至課堂，為學習營造情緒氛圍。視頻播放結束后，教師提出問題：“理論上，培養(yǎng)克隆人需要依賴于捐贈者的什么細胞結構？”教師利用學生回答，導入“細胞核”的學習。

2.2 為學習打造良好的物理環(huán)境（腦一目標②）

教室中的物理環(huán)境是一種無聲而有力的信息，環(huán)境中的新異性觸發(fā)覺醒和定向系統(tǒng)。因此，教師可通過調(diào)整教室環(huán)境來幫助學生在學習中保持注意、參與感和興趣：（1）每四張桌子拼起來，學生圍坐;（2）每組桌子上分別有小組1～小組13的席卡;（3）每小組均發(fā)放白板一塊和信封袋一個，包括小組活動模型、剪刀、白板筆和板擦。

2.3 設計學習體驗，建立“全局觀”（腦一目標③）

在教學實踐時，大多數(shù)教師往往選擇對教材上的4則材料進行分析，總結出細胞核的功能，簡化細胞核結構的教學，通過展示模式圖直接告知細胞核各結構及功能，缺乏對學生科學思想和探究能力的培養(yǎng)。因此，筆者在教學時對教學內(nèi)容進行篩選和加工重組（表1），科學靈活地運用教材設計學習體驗，以實證、邏輯、質(zhì)疑為主線，旨在教學過程中滲透科學本質(zhì)教育。

2.4 學習與應用知識（腦一目標④一⑤）

教師在腦一目標③中明確了教什么，接著要在實現(xiàn)腦一目標④的過程中明確如何教，采用有效的方法策略使得學生掌握本節(jié)的內(nèi)容、技能和概念。學生在習得新知的同時，理解實驗探究的基本思路與方法，并且創(chuàng)新性地將其應用于新實驗的設計與探究（腦一目標⑤）。

2.4.1 依托假說一演繹法，學生深入體驗“傘藻的嫁接和核移植”實驗

通過對“美西螈核移植實驗”的設計與探討，學生初步明確了實驗設計的原則和方法。在此基礎上，教師帶領學生進一步深化實驗探究的過程。教師在課前用不同顏色的彩紙制作兩種傘藻模型，背面粘貼軟磁片，使其可吸附在磁性白板上。傘藻模型可剪斷，可移動，假根內(nèi)細胞核用彩色圓形軟磁片代替。4位學生為一組，每組學生發(fā)一個磁性白板（45x60 cm）。教師展示資料介紹傘藻特征，在教學中依托假說一演繹法完成“傘藻的嫁接、核移植實驗”的分析。

（1）發(fā)現(xiàn)問題：傘帽的形狀由哪一部分決定？

（2）提出假設：

①傘帽的形狀跟傘柄有關;

②傘帽的形狀跟假根有關;

③傘帽的形狀跟傘柄和假根都有關。

（3）設計實驗。

（4）演繹實驗：學生使用信封中的傘藻模型在白板上推演實驗過程，討論并做必要的文字注解。小組討論后，代表“不同假說”的小組展示并說明傘藻嫁接實驗的演繹結果（圖1）。

（5）實驗驗證：教師展示科學家進行的“傘藻嫁接實驗”結果。

（6）得出結論：傘藻嫁接實驗說明傘帽的形狀由假根決定。

教師引導學生再發(fā)現(xiàn)問題：傘帽的形狀由假根中的什么結構決定？學生提出假設、設計實驗，在白板上推演“傘藻核移植實驗”并展示演繹結果（圖2），教師提供科學實驗結果，學生討論并得出結論：傘帽的形狀由細胞核決定。

在活動過程中，學生調(diào)動多感官參與學習，思維活躍，積極參與，通過“剪、貼、移、寫、說”在白板上推演、分析實驗，體會科學探究的過程與方法。

2.4.2 通過論證分析，學生設計“變形蟲的去核和核移植實驗”

腦一目標⑤鼓勵通過提升創(chuàng)造性和革新思維對知識加以延展和應用。經(jīng)過前兩個實驗的設計、優(yōu)化與論證，學生對實驗設計原則、科學探究過程有了一定的體會與認識。在此基礎上，教師鼓勵學生設計新的實驗進一步論證細胞核的功能，并在播放“變形蟲攝食及運動”的視頻后，提出問題：變形蟲的生命活動由細胞的什么結構決定？由學生完成實驗設計及論證。

（1）教師展示變形蟲切割實驗，學生得出“細胞核控制變形蟲的生命活動”的主張。教師提示實驗設計原則，鼓勵學生質(zhì)疑。學生提出質(zhì)疑：變形蟲有核部分的細胞質(zhì)有可能控制其生命活動。

（2）教師滲透生物實驗思維中的減法原理，學生設計變形蟲去核實驗，提出主張。學生提出質(zhì)疑：去核過程導致的損傷使變形蟲失去存活能力。

（3）教師滲透生物實驗思維中的加法原理，學生設計變形蟲核移植實驗（圖3）。教師展示實驗結果，學生得出結論：變形蟲的生命活動由細胞核控制。

該教學過程體現(xiàn)“資料一提出主張一質(zhì)疑一設計實驗一再驗證”的論證過程，外化學生的思維過程，學習過程變得更有挑戰(zhàn)性，從而激發(fā)學生的求知欲，提高學習積極性。學生參與論證活動，通過嚴密的邏輯推理對科學知識和實驗探究產(chǎn)生更深層次的理解，形成批判性思維。

2.4.3 基于實驗證據(jù)，帶領學生進入微觀世界

學生通過以上探究實驗，總結出細胞核的功能是遺傳和代謝的控制中心，但并不清楚原因。此時，教師滲透“結構與功能相適應”的觀點，引導學生從細胞核的結構印證其功能。這部分的教學采取“細胞核電鏡照片、實驗證據(jù)一分析、推理、總結對應結構的功能一模式圖一課后制作模型”的呈現(xiàn)思路。首先，教師展示細胞核在光學顯微鏡、透射電鏡、掃描電鏡下的全貌及局部，學生描述看到膜結構、小孔等結構，教師指出各結構的名稱。然后，教師一一展示實驗證據(jù)，逐個突破各結構的功能：

①學生根據(jù)雙層核膜的透射電鏡圖片、核孔復合體掃描電鏡圖片及核孔、核孔復合體有效直徑9-25 nm等數(shù)據(jù)，總結核膜及核孔的作用。

②學生分析實驗資料，總結核仁的功能：在快速生長的胚細胞和分泌蛋白質(zhì)的細胞內(nèi)，核仁特別發(fā)達;用很細的光束破壞核仁，細胞的蛋白質(zhì)合成大部分被抑制。Brachet等用放射自顯影證明，3H標記的U首先進入核仁，再轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì);用很細的光束破壞核仁，則3H標記的U不再向核仁摻入?？茖W家從核仁中找到核糖體大亞基的前身物質(zhì)，這些顆粒在核仁內(nèi)裝配，再轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中。

③教師展示染色質(zhì)、染色體的光鏡、電鏡照片及模式圖，闡明染色質(zhì)與染色體的組成及兩者之間的關系;引導學生總結出細胞生命活動的“藍圖”（圖4），體現(xiàn)“結構與功能相適應”的生命觀念。

最后，呼應課堂開始時播放的《逃出克隆島》的科幻故事，教師引導學生分析為什么理論上培養(yǎng)克隆人需要供體細胞的細胞核，從而引發(fā)學生對科學研究與倫理關系的思考。學生主動思考，體會“科學研究應更好地為人類社會服務，而不能凌駕于道德和倫理之上”，凸顯“社會責任”這一核心素養(yǎng)的落地。

2.4.4 學生課后合作構建概念圖，建立“全局觀”

教師提供各個概念節(jié)點，學生通過小組合作討論，在課后將各概念節(jié)點用連接線連起來，并在連接線上注明連接詞，把概念連接起來，形成一張較為完整的概念圖。

2.5 評估學習（腦一目標⑥）

腦一目標⑥關注的是對學生學習的評估。這是以腦為導向的教學模式的最后一部分，但評估不是僅僅在課堂結束時進行，而是發(fā)生在教學的每一階段，使學生在記憶和理解方面獲益，同時促進學生進行批判性和創(chuàng)造性思考。本節(jié)課主要采用課堂點評、學生互評與課后概念圖評價三種評價方式。

3 結語

BTT模式是綜合了神經(jīng)、認知科學的有效教學方法，可以指導教師在教學過程中不斷改善教法、完善教學設計。本節(jié)課的教學基于BTT模式，在科學實驗、探究活動和材料分析中，重視引導學生運用證據(jù)和邏輯去質(zhì)疑、辯論，對學生的科學思維和科學探究能力進行訓練;通過課堂合作探究，課后構建概念圖，促進學生認同“結構與功能相適應”的生命觀念;通過對“克隆人”情節(jié)的再挖掘，落地社會責任的核心素養(yǎng)。

參考文獻：

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