Project-Based Teaching and Evaluation of “DNA Structure Model” in the High School to Undergraduate Integration Program Biology Course
The high school to undergraduate integration program biology course aims to combine high school and professional biology courses, enhancing students’ understanding and application of biology. It facilitates the transformation in vocational education from “levels” to “types”. The course content has scattered knowledge points, and abstract concepts, and is not easily understood. Therefore, this study explores the feasibility of project-based teaching by dissecting the task points in the process of constructing the DNA structure model. Research results indicate that project-based teaching and assessment in model construction can concretize and visualize knowledge, increasing student interest, and fostering innovative thinking and practical skills, thereby enhancing teaching quality.
High School to Undergraduate Integration Program Biology Course
职业教育是国民教育体系和人力资源开发的重要组成部分。发展职业教育,已经成为世界各国应对经济、社会、人口、环境、就业等方面挑战,实现可持续发展的重要战略选择
在高本贯通生物基础文化课程阶段,模型构建是一种重要的教学方法。通过将生物学知识转化为具体的项目,学生能够更深入地理解和应用这些知识。这种项目式教学能够激发学生的学习兴趣和动机,同时培养其创新思维和实践能力。贯通项目基础文化课程教育阶段由于教学内容知识点零散、抽象概念多,项目化教学示例很少
模型是事物本质特征的表征。在贯通项目生物基础文化课程教育阶段,模型构建共分为3种,概念模型、物理模型、数学模型。其中概念模型是生物学领域常用于建构概念的教学手段,主要内容包括“细胞器之间的分工合作”,“基因突变”,“神经系系统的分级调节”等。物理模型主要有“生物膜结构模型”、“真核细胞的三维结构模型”、“DNA双螺旋结构模型”和“减数分裂中染色体变化的模型”等(如
模型构建项目化教学,通过任务驱动引导学生层层拨开抽象的生物学概念,帮助学生梳理生物结构和功能之间的关系,并提供有效的框架,巩固强化生物概念
(1) 阅读情境描述,画出关键词,明确任务要求;(引导学生扮演职场角色,明确任务要求)
(2) 分析材料的特性,制作工具材料清单;(确定所需材料)
(3) 确定模型的特征和基本结构;(确定模型的结构特征)
(4) 据情境描述,设计模型草图;(对模型成品有预期)
(5) 制定一份完整的模型设计和制作方案。(确保项目有序、高质量完成)
模型 |
序号 |
基本结构 |
特征 |
功能 |
备注 |
*** |
1 |
||||
…… |
(1) 准备制作材料,并为制作准备;
(2) 根据方案和草图的设计,开始模型制作;
(3) 结束任务,提交模型结果,并跟考官沟通展示。
(1) 完成模型制作报告书(见
(2) 提交模型作品,并与考官沟通展示;
(3) 结束任务,做好复位。
在模型构建完成后,教师需要对模型进行评估和验证,比较模型预测结果与实际数据之间的差异。同时,要求对学生的模型构建过程进行评价。
基因的本质包括“DNA是主要的遗传物质”、“DNA的结构”、“DNA的复制”、“基因通常是有遗传效应的DNA片段”四部分内容,其中“DNA结构”起到承上启下的作用
(1) 通过实验和模型构建的方式,让学生更加直观地理解了DNA分子的结构和特点,掌握构建DNA双螺旋模型的方法,促使学生理解模型构建的一般过程(生命观念)。
(2) 以情境描述的方式将学生带入项目情境,总结归纳角色和任务要点;分析材料特性和DNA结构特征,讨论确定材料清单;依据DNA结构特征设计DNA结构草图;探究构建DNA结构模型,完成模型制作报告书(科学思维、科学探究)。
(3) 建构模型的过程,认同科学思维、务实求真科学精神的重要性,培养学生敢于探索、尊重事实的科学思维(科学思维)。
(4) 通过小组分工合作,共同设计并制作模型,培养团结协作的价值取向,增强合作意识,提升团结协作的能力
在DNA双螺旋模型构建的过程中,将项目拆分为四个任务,分别是制定方案和实施、检查、交付以及评估与验证,具体的活动安排见
项目任务 |
学生活动 |
教师支持 |
设计意图 |
|
任务一:制定方案 |
问题1:明确任务要求 |
阅读情境描述,划出关键词,确定任务要求 |
提供情境,引导学生明确任务 |
提升学生分析和归纳的能力 |
问题2:分析材料和工具特征 |
阅读文本资料分析材料的特性,制作工具材料清单 |
提供DNA结构的文本资料 |
培养学生良好的实验操作习惯 |
|
问题3:明确DNA双螺旋模型的结构 |
阅读情境描述和文本资料,写出DNA双螺旋模型的结构特征 |
提供文本资料 |
通过对DNA双螺旋结构的探讨研究,深刻理解结构和功能观的意义 |
|
问题4:设计模型草图 |
设计DNA模型草图 |
引导、评价打分 |
讨论设计模型草图,标注重点,培养学生的科学思维 |
|
问题5:制定一份完整的DNA模型设计和制作方案 |
根据情境描述和考题资料,学生制定一份完整的模型设计和制作方案。交代清楚从准备到模型交付的具体过程及关键的时间节点 |
引导、解惑和规划整体时间 |
锻炼学生完成项目的整体认知和团结协作的意识,培养团结协作的集体主义精神 |
|
任务二:实施 |
准备制作材料 |
明确模型所用仪器、材料和工具等 |
引导和评价 |
为制作做准备 |
开始DNA双螺旋模型制作 |
根据方案和草图的设计,开始模型制作 |
观察和评价 |
提升学生思考和动手能力 |
|
模型展示 |
提交模型结果,并跟考官沟通展示 |
评价 |
培养学生的逻辑思维,提升学生表达沟通的能力 |
|
任务三:检查交付 |
完成DNA模型制作报告书 |
完成DNA模型制作项目的报告书 |
评价 |
训练学生分析问题、归纳、总结的能力,反思总结不足 |
提交DNA模型作品 |
沟通展示DNA模型作品 |
评价 |
培养学生的逻辑思维,提升学生表达沟通的能力 |
|
复位 |
结束任务,做好复位 |
检查、评价 |
养成良好的实验习惯 |
|
任务四:评估与验证 |
多元评价 |
学生互评 |
教师评价 |
反思、学习、改进 |
(1) 一张图阐明DNA的结构特征(
(2) DNA结构模型的作品展示
学生经过45 min课堂设计和DNA模型的制作,90%都可以完成作品的展示和交付。学生制作的模型是具有科学性、观赏性和可行性的,如
① 忽略连接碱基的氢键。A与T之间2个氢键,G与C之间3个氢键相连。如
② 忽略连接核苷酸的磷酸二酯键。如
③ 多数没有呈现双螺旋结构。多数同学很好地设计了DNA的平面结构,没有充分考虑到DNA的立体结构该如何做。因此当DNA的平面结构完成后,如
(3) DNA结构模型制作过程的评价
本项目共设置了五个维度评价学生模型制作过程。包括DNA的结构特征、方案制定、模型制作过程、合作学习和模型展示,部分同学的模型制作过程评价结果如
① 考察学生是否准确理解DNA的结构特征,如双螺旋结构、碱基对的配对规则等。学生是否能在模型中准确地反映这些结构特征,如螺旋的形状、碱基对的排列等。
② 方案制定考察学生的思考和创造能力。学生是否能提出合理的方案,如选择合适的材料和工具、确定模型的比例和尺寸等。他们是否能考虑到制作过程中可能遇到的问题,并提出解决方案。
③ 模型制作过程,可以考察学生的操作技能和耐心程度。学生是否能按照方案进行模型的组装和制作,是否能熟练使用所需的工具,如剪刀、胶水等。他们是否能认真对待每个细节,确保模型的准确性和可视化效果。
④ 合作学习方面的考评,评价学生模型制作过程时,可以考察学生是否能积极参与团队合作,与组员协商和分工合作。他们是否能相互学习和帮助,共同解决遇到的问题。
⑤ 模型展示考察学生的表达能力和理解程度。即学生是否能清晰地介绍模型的结构和特点,是否能回答观众提出的问题,是否能将模型与DNA的结构和功能联系起来,展示出对DNA的深入理解,体现了他们的专业知识和职业素养。
总之,评价学生模型制作过程时应综合考虑DNA的结构特征、方案制定、模型制作、合作学习和模型展示等多个方面,以全面评估学生的模型制作能力和对DNA的理解程度,多数学生评价结果和教师评价结果整体一致。
模型构建在生物教学中的作用是显而易见的,它能够提高生物现象的可视化效果,激发学生的学习兴趣和动手实践能力,培养学生的团队合作和沟通能力。为了最大化地发挥模型构建的作用,需要不断优化方案,营造良好的教学环境和条件,帮助学生更好地运用模型构建的方法,提高生物教学的效果,完善学生的学习体验。此外,模型构建的技巧应考虑可行性、简化性、注重模型修正与融合提高模型的准确性和适应性
本项目以模型构建为情境,将文献查阅、资料整合与学生实践操作相结合,多维度的训练和展示,旨在全方位地培养学生的文献检索、合作探究、归纳总结能力以及高阶的思维能力。可以在以下几个方面进行优化:
(1) 给予学生足够的自主性和创造空间,让他们可以根据个人兴趣和想法构建模型,激发他们的创造力和独立思考能力。
(2) 配备专业的教师团队,提供指导和辅导,加强学生对模型构建的理论基础和技术要求的理解。
(3) 配套教学资源,例如教材、视频、实验等,方便学生进行模型构建之前的预习和学习。
综上所述,项目式教学实践考察了学生的团队合作能力、创新能力、沟通能力和专业知识能力,是学生核心素养的综合呈现,随着教育改革的不断深入和职业教育的不断发展,项目化教学将会成为职业教育的重要教学模式之一,它将会在职业教育中发挥越来越重要的作用
1) 北京市职业技术教育学会“十四五”规划2023~2024年教育科学研究立项课题《高端技术技能人才贯通培养项目公共基础课课程思政建设研究》(ZJXH2023015)。
2) 北京农业职业学院2022年教学改革研究项目《贯通项目基础文化课程核心素养研究项目的成果》(202255)。