遺傳學核心概念發展圖的構建及對生物學教學的啟示

李永勝 賴新華 張春雷

(1 成都市實驗外國語學校五龍山校區 成都 610500； 2 浙江省嵊泗中學 舟山 202450； 3 華東師范大學教師教育學院 上海 200062)

遺傳學知識在當代社會應用廣泛并且與現實生活聯系緊密。鑒于遺傳學知識的重要性，在中小學教育階段學習遺傳學相關的核心概念就顯得十分必要。現行生物學教材遺傳學部分在不同的學段之間往往缺乏連貫性、知識間存在重復或不符合學生認知[1]。本研究對遺傳學核心概念進行了篩選，確定了核心概念的學段分布與學習序列，從而嘗試構建更符合學生認知水平和學科邏輯的遺傳學核心概念發展圖，為連貫一致的生物學課程設計和教學提供參考。

1 研究方法

結合中國知網、Web of Science等中外文數據庫的相關文獻，整理遺傳學相關的核心概念[2，3]，并根據中小學教育階段課程標準和教材涉及到的遺傳學相關內容，初步確定了中小學教育階段的遺傳學核心概念共45個備選條目。隨后將通過文獻研究法初步篩選的遺傳學核心概念制成調查問卷I，調查45個概念條目的重要性(賦分1～7)。回收問卷，統計各條目的賦值平均分，保留賦值平均分不小于4的條目，并將其制成核心概念調查量表II，讓教師判斷每一個核心條目應該分布的學段，隨后將四種分類概念的學習順序進行排序。

參與本研究的教師教齡15年以上，周課時數10節以上，職稱為高級的初高中骨干教師，來自四川、上海等11個省市。兩次問卷調查共發放35份問卷，回收32份，回收率達91.42%，其中有效問卷32份，有效率為100%。

為了提高研究結果的信度與效度，本研究將構建的遺傳學核心概念發展圖草圖呈遞給3位相關領域的專家，最后參考專家意見修正核心概念的表述、學段分布和核心概念發展圖，最終形成正式的遺傳學核心概念發展圖。

2 研究結果及分析

2.1 核心概念篩選與學段分布 將調查問卷I平均得分大于等于4的條目分類進行整理并歸類，包括遺傳與繁殖(A)、遺傳與變異(B)、遺傳與細胞(C)及遺傳機制(D)等四個方面共36個條目(表1)。

表1 核心概念及其學段分布

圖1 與A1有關的概念銜接及其頻數

2.2 核心概念的學習序列 通過核心概念調查量表II篩選出各個核心概念之間銜接關系，其中與“A1 生命延續”建立聯系的概念如圖1所示。

由量表Ⅱ發現61%的教師認為“生命延續→生殖類型”應該建立銜接關系。保留概念間關系占比不小于20%的所有銜接關系，為下一步構建核心概念發展圖做好了鋪墊，其中“A 遺傳與繁殖”內容中概念間關系匯總結果如表2。

根據統計結果，遺傳與繁殖相關概念發展序列見圖2；以此類推，其他三類概念的發展順序見圖3。

表2 部分概念間關系統計表

圖2 遺傳與繁殖概念發展序列

圖3 其他三類概念發展序列

2.3 遺傳學核心概念草圖的擬定 綜合高級教師所作的遺傳學核心概念間關系統計結果，結合《科學素養的導航圖》、遺傳學核心概念發展順序相關的學習進階研究文獻、課程標準以及知識之間的邏輯關系，構建完整的遺傳學核心概念進展草圖。構建步驟為：①確定小學階段核心概念；②縱向向上延伸概念；③左右排布概念；④用箭頭標明概念間關系；⑤編輯排版加以精制。

2.4 專家咨詢修正遺傳學核心概念發展圖 將構建好的核心概念草圖傳送給生物學課程與教學論的3位專家，針對本圖中核心概念的橫向與縱向排布、箭頭指向的概念之間的聯系進行咨詢。綜合專家的建議，本研究對核心概念的選擇、學段分布、概念間關系進行最后的優化。基于以上工作，結合概念之間本身具有的學科邏輯關系，構建中小學教育階段遺傳學核心概念發展圖如圖4所示。

圖4 遺傳學核心概念發展圖

該圖直觀描述了遺傳學核心概念的學段分布、概念間關系、以及概念發展順序，是生物學課程設計以及教學的重要參考。總體而言，遺傳學概念的學習應該遵循從左到右、從下到上的學習順序。小學階段學生應關注遺傳學現象，對遺傳有直觀認識；初中階段的學習在細胞水平，學生通過學習生物的生長發育，理解遺傳現象背后具有物質基礎；高中階段學生在學習細胞分裂的具體過程、掌握孟德爾遺傳學定律等遺傳學知識的基礎上，再學習分子層面的遺傳學知識，特別是有絲分裂、孟德爾遺傳學定律、DNA的編碼、DNA的轉錄和翻譯、基因的突變與重組、染色體變異等概念的學習。

3 對生物學教學的啟示

3.1 對我國中小學生物學課程設計與教育教學具有重要意義 為生物學課程在遺傳學主題上進行連貫一致的整合設計奠定了基礎。本研究將生物學遺傳學領域的核心概念進行了一次整體的梳理，精簡了遺傳學相關的教學內容，同時優化了這些核心概念的學段分布，對日后課程的設計、教材的研發提供了一定的參考依據。

3.2 為一線教師更合理地開展遺傳學教學提供了參考 教師在了解遺傳學知識脈絡的基礎上，可以更好地圍繞最近發展區為學生的學習搭建腳手架。例如，高中階段符合認知規律的知識學習順序應為：有絲分裂、減數分裂、基因的分離和組合定律、基因、DNA結構、DNA的復制、轉錄、翻譯、基因與性狀、基因突變、基因重組、染色體變異、遺傳工程。

3.3 為構建其他主題的概念發展圖提供范式 本研究為構建概念發展圖提供了可行的方法流程和范式，有利于在生物學教學實踐中真正落實“少而精”的課程理念，促進學生達成對核心概念的深度學習和問題解決，而不是僅僅停留在對內容的表層學習而無法遷移。