基于生物學核心素養的一輪復習策略

陳誼誼

【摘要】本文以《基因突變和基因重組》一節復習課為例，探討如何在高三生物一輪復習中培養學生的生物學核心素養。

【關鍵詞】生物學核心素養 一輪復習 基因突變

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）48-0160-02

新一輪高考改革中，考試中心把“立德樹人，服務選才，引導教學”作為高考的核心功能，進一步深化了高考考試內容的改革，生物學科命題注重考查學生的核心素養。高三生物教學應該是基于學科核心素養的教學。指向學科核心素養培養的教學，其目標定位在體驗知識的發現過程和領悟知識的意義，其教學過程是通過調取原有經驗將新舊知識前后貫通與自主思考或探究獲得學習經驗的過程，是學科經驗累積進階后歸納提升獲得的關于學科價值、自然規律、社會問題的一般看法的過程。本文以《基因突變和基因重組》一節復習課為例，對生物學一輪復習中如何培養學生的核心素養提出以下幾點思考。

1.聯系生活，培養社會責任

“社會責任”是指基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產生活的生物學問題的擔當和能力。高三一輪復習中，教師要善于聯系生活，結合社會熱點話題，精選教學素材，引發學生對相關問題的思考，并在問題解決中形成正確的態度和價值觀，提升社會責任意識。

以《基因突變和基因重組》這節復習課為例，課前筆者對網絡上一則“用基因療法改造皮膚，拯救蝴蝶男孩”的新聞加以加工整理，以此生活案例為教學主線展開復習教學。在課堂伊始，我截取其中的一個片段以故事的形式作為課堂導入：

哈桑（Hassan）就要死了，他才7歲。2015年6月，哈桑被送進了德國波鴻魯爾大學（Ruhr University）附屬兒童醫院燒傷科，他看上去就像受過非人的虐待——整個人都是血紅色，全身上下的皮膚幾乎都是破損、水泡和感染。住院后不久，他失去了全身60%的皮膚。又過了幾周，他失去了80%的皮膚。只有頭部和左腿上還剩了點整塊的皮膚（圖片展示）。只有注射嗎啡，才能略為緩解他的痛苦。

哈桑問他的父親：“為什么我會得這種病？為什么我要過這樣的生活？”

父親無言以對。

故事到此我作了暫停，學生深深被故事中小男孩的遭遇所震撼，都急于知道哈桑得了什么病，能不能治好？

我接著講述：皮膚中，在表皮與真皮之間有一層“細胞外間質”，把表皮牢牢地“粘”在真皮之上。細胞外間質中的層黏連蛋白-332（laminin-332），其編碼基因有兩個，其中一個叫LAMB3基因，編碼這個蛋白的β3亞基。哈桑正是LAMB3基因出了問題。2個微小的堿基突變，讓哈桑的這種蛋白失去了作用。他的皮膚變得像紙一樣脆弱。那些普通人根本不會在意的微小劃痕，在他身上都會變成一個巨大的傷口。

這種先天遺傳病，叫交界型大皰性表皮松解癥（JEB）。大概200萬個人里才會有一個人出現這種變異。

然后筆者結合故事情景，提出問題，讓學生應用已學知識進行解答。問題如下：

①層黏連蛋白是細胞結構中的哪種蛋白質？它有什么功能？

②為什么哈桑的LAMB3基因發生了2個堿基的突變，會使層黏連蛋白失去了黏性？

③“大概200萬個人里才會有一個人出現這種變異”體現了基因突變的什么特點？基因突變還有其它什么特點？

以生活案例為故事導入，以問題引發學生思考，引導學生把生活中出現的問題與他們所學的知識進行聯系，并嘗試用所學知識解釋這些問題，可以喚起學生的共鳴，拉近學生與科學知識的距離，逐步養成自覺關注社會問題的習慣，提升社會責任意識。

2.重構核心概念，培養生命觀念

“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是經過實證后的想法或觀點，是能夠理解或解釋相關事件和現象的品格和能力。學生只有在較好地理解生物學的核心概念的基礎上才能形成生命觀念。高三復習教學中，要特別重視引導學生對所學的核心概念進行重構，在概念重構中建立知識體系，發展思維，形成生命觀念。

以《基因突變和基因重組》這節復習課為例，在圍繞哈桑所患的疾病，我繼續進行設問：

①請根據上述資料概括什么叫做基因突變？

②基因突變對基因、DNA、蛋白質、染色體、生物個體性狀分別會造成什么影響？

③基因結構具有相對的穩定性，為什么會突變呢？基因突變通常發生在什么時間？

④基因突變會不會遺傳給后代？

問題①的目的是讓學生在資料分析的基礎上概括基因突變的概念，使學生在獲得感性材料的真切體驗中生成概念，真正理解基因突變的內涵。問題②的目的是使學生理清基因突變的結果：在基因層面，分子結構發生改變，產生新基因，從而可能改變其編碼蛋白質的結構，進而使生物體性狀發生改變。而對于DNA或染色體，除突變的基因以外的其它基因不變，甚至基因的數量和位置也不會發生改變。問題③和問題④則是對基因突變概念的補充，若學生思維陷入僵局，則需要教師及時給學生搭建思維臺階，“細胞分裂的什么時期基因結構會變得不穩定？生物個體生長發育過程中又是什么時期會發生細胞分裂？基因突變發生在體細胞中會不會遺傳？若發生在生殖細胞中呢？”最終使學生清楚誘發基因突變的因素、基因突變發生的時間、以及基因突變的遺傳方式。

學生基于上述案例中的生物學事實和證據的基礎上，重構“基因突變”的概念模型，清晰認識了基因結構與其功能的關系，形成正確的結構與功能觀。

3.問題解決，培養科學思維

“科學思維“是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物，解決實際問題的思維習慣和能力。高三生物復習教學中，要精心設置問題情境，以問題激發學生的學習興趣，引發學生的高階思維，促進深度學習，培養科學思維能力。

以《基因突變和基因重組》這節復習課為例，在學生重建了基因突變的概念之后，筆者繼續回應最初的情境，請學生結合案例，應用所學知識為哈桑的疾病治療提出一個合理建議。

這個問題具有一定的挑戰性，需要教師搭建思維的臺階，引導學生結合哈桑的病因，應用高中階段所學的基因工程和干細胞培養的相關知識去尋找治療方案。學生進行思考討論后提出建議，教師及時給以評價，最后呈現科學家治愈哈桑的過程：第一步，從哈桑的左腿內側，取下一小塊邊長4厘米的、比較完好的皮膚。在體外培養他的皮膚細胞。第二步，制造帶有完好LAMB3基因的逆轉錄病毒。第三步，將逆轉錄病毒加入皮膚細胞里，等著病毒將基因插入皮膚細胞的基因組內。然后這些細胞就會帶著完好的LAMB3基因不斷復制。這些在纖維蛋白基質上長成單層細胞，都被貼到哈桑身上，覆蓋了哈桑80%的皮膚。而且沒有排異反應出現，免疫系統毫無反抗地接受了新皮膚。

建構主義認為，學習不是教師把知識傳遞給學生的被動接受過程，而是學生在一定情境中主動建構知識結構、發展思維能力的過程。學生對哈桑的病情非常關切，此時讓學生為哈桑的疾病治療提供建議，他們學習的積極性被充分調動起來，深入思考，積極探索，思維得到鍛煉與提升。當他們把自己的方案與科學家的治療方案進行對比時，既可以體驗成功的樂趣，也能發現自身方案的不足，思維品質得到進一步改善。

4.引用經典例題，培養科學探究能力

“科學探究“是指能夠發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論的能力。高三生物復習時培養科學探究能力，除了可以引用課本中的科學史經典實驗加強對學生的實驗方法和實驗思想的訓練外，還可以引用歷年的經典高考試題，訓練學生進行實驗設計，培養學生的科學探究能力。

以《基因突變和基因重組》這節復習課為例，在課堂訓練環節，筆者引用了13年全國1卷31題作為例題：一對相對性狀可受多對等位基因控制，如某植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）。這對相對性狀就受多對等位基因控制。科學家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了5個基因型不同的白花品系，且這5個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學在大量種植該紫花品系時，偶然發現了1株白花植株，將其自交，后代均表現為白花。回答下列問題：

（1）假設上述植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）這對相對性狀受8對等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為________；上述5個白花品系之一的基因型可能為______。（寫出其中一種基因型即可）

（2）假設該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述5個白花品系中的一個，則：該實驗的思路______。

預期的實驗結果及結論。

參考答案：（1）AABBCCDDEEFFGGHH；aaBBCCDDEEFFG

GHH（寫出其中一種即可）（2）用該白花植株的后代分別與5個白花品系雜交，觀察子代花色；若雜交子一代全部是紫花則該白花植株為一個新等位基因突變造成的；若在5個雜交組合中如果4個組合的子代為紫花，與其中的1個組合的雜交子一代為白花，則該白花植株的突變與之為同一對等位基因造成的。

這道題目第（1）小題基因型的書寫使學生清楚認識基因和基因之間的關系、基因和性狀之間的關系，鞏固并加深學生對基因突變理解和應用。第（2）小題要求學生設計實驗方案，并對結果和結論進行討論，鍛煉學生的邏輯推理能力和表達能力，使學生掌握科學探究的思路和方法。

通過這道題目的訓練使學生清楚認識基因突變在個體水平對生物性狀造成的影響，也培養了學生的科學探究能力。