“6+1”教学模式下高中生物学跨学科教学实践

跨学科教学已成当下教育部门研究的热门话题和趋势，深受学校和教师广泛关注。跨学科教学要以某学科为主题，将两科或两科以上的学科知识、观点和思维模式进行整合，开展跨学科实践活动、落实重难点，有效实施教学[1]。

“6+1”教学模式：导→思议→展→评→检→用七个环节。该教学模式以学生自学和小组合作探究为主，能充分体现学生的主题地位，调动学生学习的积极性。本文以“DNA的结构”一节为例，探索生物与物理、化学、数学及信息技术深度融合，在“6+1”教学模式下，通过学生角色扮演和构建 DNA 双螺旋结构，打破教学常规、对 DNA 的结构和特点进行重建和展现 [2]。

1依据多学科课程标准，制定学习目标

“DNA 的结构”是高中生物学必修 2 第 3 章第 2 节内容，学生已经知道 DNA 是遗传物质，但 DNA 的结构是怎样的，又是怎样储存遗传信息的，通过构建 DNA 结构，领会结构特点，为 DNA 复制、转录和翻译的学习奠定基础。在新课标中，本节是模块 2 大概念 3 重要概念 1 次位概念 2的内容，而新教材中增加了与此相关内容，一是DNA 一条链的两个末端：5′ - 端和3′ - 端；二是DNA 的两条链走向相反，其中一条链沿着 ′ -端→ 3′ - 端延伸，另一条链是 3′ - 端→ 5′ - 端，使 DNA 两条链的反向平行更具象化。学生能在“结构与功能观”“模型与建模”方面达成生命观念、科学思维等学科素养的落实与实施。

2融入跨学科多元元素，角色扮演导入

多媒体展示北京中关村 DNA 雕塑，提问：它为什么能作为高科技的象征？并及时回顾 DNA 是主要遗传物质一节两个经典实验的结论。引导学生 DNA 的结构是怎样的，谁发现的？让四位学生进行角色扮演，分别是沃森、克里克、威尔金斯与富兰克林，他们的相遇、合作、试错、发现、重建等场景。

设计意图：通过角色扮演，学生亲身经历在 DNA 模型建构过程中涉及到的科学家，强化他们的团队合作精神和批判性思维，并能揭示“DNA的螺旋结构是通过 X 射线技术推断的”，使抽象的知识具体化。通过此次表演将物理学、生物学和信息技术联系起来，串联了生物学核心知识和跨学科逻辑思维。

教师活动：以科学史为主线，总结DNA 结构的探索历程。

DNA衍射图谱

3构建双螺旋结构模型，多维度学习

3.1 构建物理模型

教材资料1 ：威尔金斯和富兰克林应用X 射线技术拍摄高质量的X 射线衍射图。

教师提问：为什么看到“X”就知道DNA 是双螺旋的呢？

学生活动1: 用绿色激光笔照射弹簧，观察光透过弹簧在黑板上的成像，与 DNA 衍射图谱作对照，让学生直观认识衍射图谱中“X”意味着 DNA成螺旋。

设计意图：借助物理学衍射知识深挖教材，解释“X”形就意味 DNA呈螺旋的缘由，让学生亲身经历，胜讲十遍。

教材资料 2 ：科学家对 DNA 的初步认识，即 DNA 是以 4 种脱氧核苷酸为单位连接而成的长链，这 4 种脱氧核苷酸分别含有 A、T、C、G 四种碱基。

学生活动2 ：六人一组构建脱氧核苷酸。材料：六种颜色卡纸、A4 纸、曲别针、剪刀、胶棒，；或者分发磷酸、脱氧核糖和含氮碱基成品让学生直接组装；或分发六种不同颜色的黏土、牙签等。多元化构建 DNA 双螺旋结构。

设计意图：由简单到复杂，逐步构建 DNA 的结构，让学生有个循序渐进的过程，考验学生的耐心和细心，从“结构与功能观”感受 DNA 的结构，形成生命观念。

3.2 构建化学模型

教材资料3 ： Δ A 与T、G 与C 配对，DNA 具有恒定的直径，能解释A、T、G、C 的数量关系。

学生活动 3 ：六种颜色黏土、足量牙签。A 与 T 之间两个牙签代表2 个氢键，G 与之间三个牙签代表 3 个氢键，排列在内侧，将构建的DNA 两条链连接起来。

教师提问：引导学生观察若DNA 中G 与C 之间碱基对越多，DNA 的结构越稳定，原因是什么？

学生活动4 ：G 与之间3 个氢键，氢键越多，DNA 的结构越稳定。

设计意图：从查哥夫的碱基比例数据对模型进行构建得到启示，化学角度进行分析，氢键与磷酸二酯键的形成对DNA 结构的影响。

3.3 构建数学模型

教师提问：DNA 只含4 个脱氧核苷酸，为什么还能储存大量遗传信息？

学生活动 5: 从数学排列组合的角度分析，DNA 携带遗传信息的种类多种多样，引导学生得出碱基对的排列顺序千变万化，构成了 DNA 分子的多样性。碱基对的排列方式有4n 种。

设计思路 : 通过观察与对比碱基对的排列方式，让学生领悟到遗传信息的含义，并得出碱基对排列方式多种多样，构成DNA 的多样性。

4培养跨学科科学思维，制定评价方式

各小组讨论以下问题，并展示制作的 DNA 双螺旋结构模型。 ① DNA由几条链构成？具有怎样的立体结构？ ② DNA 基本骨架由哪些物质组成？位于什么部位？ ③ DNA 中碱基是如何配对的？位于什么部位？ ④ 沃森和克里克默契配合，揭示了 DNA 的双螺旋结构，是科学家合作研究的典范，在科学界传为佳话。他们的这种工作方式给予你那些启示？

根据学生的回答情况教师及时点评，对模型建构学生自评或小组互评，评出最佳团队合作小组，并总结反思。