基于進化與適應觀的“遺傳與環境”教學實踐

游亞平

摘要 以“遺傳與環境”教學實踐為例，介紹合理選擇問題串、模型建構、自主探究等方法滲透進化與適應觀，有效培養生物學核心素養的途徑。

關鍵詞 學科核心素養 進化與適應觀 生物學教學

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱課標）明確提出了生物學學科核心素養，凝練形成生命觀念、科學探究、科學思維和社會責任四個要素。“生命觀念”作為學科核心素養之首，以其內涵和要求出發指導課堂教學，形成影響學生十年甚至終生的想法或觀點，高度體現了生物學學科的育人價值。其中“進化與適應觀”作為生命觀念的重要內容，能夠幫助學生理解生命的歷史來源、各種生物、生物與環境之間的關系，甚至預想未來的生命變化，對生命依賴的環境提出了一個普遍認可的準則，為搭建以進化為中心的生物體系創建了一個整體框架。下面以“遺傳與環境”為例，探討生物學科核心素養在初中生物學課堂教學中的應用實踐。

1 教材分析與思路設計

“遺傳與環境”為北師大版八年級上冊第二十章第五節的教學內容。教師在設計教學設計時，要考慮學生已經掌握的學習基礎，包括知識基礎和生活感悟，對于舊知做到“聯舊立新”，對于錯誤的認識及觀點做到“破舊立新”，最終促進學生自主搭建知識體系。本節課是滲透“進化與適應觀”這一生命觀念的重要內容：知識基礎方面，學習本課之前學生已經了解生物與環境的相互影響、生態系統及其穩定性、人與環境等相關知識，同時也已掌握動物運動方式適應不同環境等相關的舊知基礎;生活感悟方面，學生在生活中比較容易觀察到同種植物在不同區域的性狀表現差異。本節課的學習能幫助學生解釋這些現象的產生，更為高中階段進一步學習遺傳與進化、穩態與調節、生物與環境打下良好的基礎。教學思路是調動學生利用已有的舊知，聯系生活中的實際問題，通過情境分析、提出問題、模型建構、模型修正、模型應用，歸納并總結得出遺傳和環境對性狀表現的影響模型。

2 教學目標

（1）通過對生活中的遺傳、變異、適應和進化現象相關資料的分析，舉例說明可遺傳與不可遺傳變異;由表及里、由淺入深理清性狀表現分別與遺傳和環境之間的關系;舉例說出遺傳育種在實踐上的應用，初步形成進化與適應觀，并能應用這些觀點解釋其他相關現象。

（2）通過對生物界適應和進化的實例分析，運用歸納與概括的方法得出遺傳和環境對性狀表現的影響，構建基因型、表現型和環境之間的影響模型，并能用批判性思維論證生活中一些錯誤的觀點。能夠通過性狀變異的遺傳特性區分可遺傳變異和不可遺傳變異，并能歸納總結遺傳特性主要的衡量標準是遺傳物質即基因組成是否發生改變，進而得出基因組成發生改變的遺傳為可遺傳變異。

（3）通過對課外活動“觀察環境條件對生物性狀表現的影響”的結果進行思辨討論，探究影響性狀表現的因素，能夠得出結論性狀表現不受唯一因素的影響，而是基因型和表現型共同作用的結果。

（4）關注環境變化對生物性狀、物種進化的影響，通過學科興趣活動、專題宣講等方式向他人宣傳降低物理、化學、生物因素對環境危害的措施，共建健康綠色環境。結合當地資源參觀一些作物種植基地，了解遺傳育種在實踐上的應用。

3 教學過程

3.1 整合資源，拋出問題

新課程理念特別強調情境化的教學，以提升學科教學與科學、社會生活之間的聯系。課標明確提出在設計和組織教學活動時，要圍繞重要概念靈活選擇具有代表性的事實輔助概念的形成。因此，對教材的資源進行重排、解析和拓展，創設貫徹本節課情境主線“小美的心愿——人類的美白之路”，采用“問題串”教學方式，依次呈現資料、問題串（圖1）、補充證據，層層遞進激發學生的思考，引出研究的2個核心問題：核心問題①——在特定的環境是否會影響生物的性狀表現？核心問題②——環境變化引起的生物性狀改變可遺傳嗎？

3.2 剖析內因，解決問題

課標在倡導探究性學習的同時，也建議教師應提供更多地機會讓學生進行觀察、描述、提出問題、作出解釋等，而且要能與他人合作和交流，即具備通過語言表達、文字描述、數字表格、示意圖等多元化的方式呈現結果的能力。教師有意識地給學生創設小組討論和課堂語言表達的機會，在鍛煉學生表達能力的同時，可及時發現學生思維可延展區，挖掘深度思維。如部分學生認為在極端條件下曬黑的膚色不可能再變白，膚色可能不遺傳，這些結論的得出都必須經過批判性思辨，側面反映部分學生已經在理解“性狀表現同時受基因型和環境影響”這一概念的基礎上具備對特定現象進行分析判斷的能力。

教師在授課一周前布置學生完成小組課外探究活動“觀察環境條件對生物性狀表現的影響”。學生通過親身體驗和表達反饋，切實理解將實驗材料替換為綠豆的原因，掌握實驗現象的觀察方法、數據記錄及分析的要領。在課堂上，小組分享實驗結果，最終揭示基因型、表現型與環境三者之間的關系，加深對概念的理解。

教師通過一系列問題串，從膚色、基因組成出發，引導學生回憶基因型、表現型的概念。接著，引入太陽這一外界環境，讓學生自主發現并歸納得出外界環境同樣也能影響膚色，呼應并提醒學生回歸印證本章第二節“性狀遺傳的物質基礎”中的原話“基因雖然能控制生物性狀，但也不能控制生物體的全部生命活動。有很多性狀表現是由遺傳物質和環境共同作用的結果”。同時，留下環境改變的膚色能否遺傳給下一代的問題，啟發學生進一步思考變異的可遺傳性。教師在培養學生歸納與概括、批判性思維等思維能力的同時，引導學生回歸教材，從課程總體設計角度構建知識體系。

3.3 總結規律，建構模型

經過前期的學習，學生已經掌握了性狀表現與基因型之間的關系，加上新增證據1“長期曬太陽的非黑色人種膚色也有可能變黑”、證據2圖文資料“環境對水毛莨葉片形狀的影響”、證據3“喜馬拉雅白色家兔毛色隨溫度發生變化”，引導學生從人、植物、動物三個代表事實中歸納出“環境也能影響生物性狀”這一規律，形成初步模型（圖2）。教師引導學生利用模型解決核心問題①，由學生用語言表達完成第一個概念的描述“性狀表現是由基因組成與環境共同作用的結果”。通過問題⑥引發學生思考，補充證據4“世界上皮膚癌發病率逐年升高”，讓學生意識到紫外線加強、臭氧層破壞等環境變化對人類的危害，引導學生關注環境變化，文明出行共創綠色家園，提升社會責任意識。

3.4 分析證據，修正模型

教師提出問題⑦引入核心問題②——環境變化引起的生物性狀改變可遺傳嗎？提供證據5“高桿和矮桿雜交遺傳圖解”，師生共同分析變異可遺傳本質的原因是基因組成發生改變。提供證據6“通過整容手術形成雙眼皮的父母（原為單眼皮）無法將雙眼皮的性狀遺傳給下一代”這一事實，使學生得出僅由外界環境或人力改變所一起的變異是不可遺傳的。最后，引導學生總結提升為：環境引起的生物變異，如果引起基因組成（遺傳物質）變化的是變異可遺傳，否則變異不可遺傳。學生依據規律進一步完善模型，得到遺傳與環境對性狀表現的影響模型（圖3）。

3.5 聯系實際，應用模型

教師提供圖文新情境，要求學生解釋、預測并提出建議。

情境1：某些檢驗科醫生手臂經常受X光照射，皮膚細胞中基因發生改變會遺傳給后代嗎？為什么？

情境2：科學家選擇矮桿（抗倒伏）低產和高桿高產的水稻進行雜交獲得了矮桿高產的水稻植株，大大提高了農業產值，新產生的矮桿高產的性狀能遺傳給下一代嗎？為什么？可遺傳的變異都是有利的？

情境3：某工業地區，長期白色粉塵和工業廢氣污染，使當地的某種昆蟲翅膀顏色由黑色變成了白色，如果工業污染不停止，經過一段較長的時間后，你能估計這種昆蟲的所有個體中翅膀為白色的個體數量會發生什么變化？對此現象環保部門面向社會征集解決措施，你有什么建議？

教師引導學生聯系生活與社會實踐，促進學生對環境與變異兩者內在影響關系的理解，使學生做到“知理善用”。并借助情境3，培養學生的“進化與適應觀”，使學生能夠從時間長線看待生物不斷進化，適應環境，同時生物也能影響環境。另外，也順應紙筆測試的趨勢，要求學生具備用已有知識組織科學語言表達自己觀點的能力。最后，回歸問題⑦，完成整節課的主線探究，引導學生利用所學知識分析并正確看待整容這一社會熱點問題，使學生形成心靈美和健康美的正確態度。在課外拓展方面，教師可組織課外興趣活動，如征集降低物理、化學、生物因素對環境危害的標語，開展集中展示和宣講，也可結合當地資源參觀一些作物種植基地，了解遺傳育種在實踐上的應用。

4 教學反思

新課程理念下，教師必須關注學生生物學科核心素養的發展。教師在進行本節課的整體設計時，緊抓社會熱點問題，貫穿一條主線，通過問題串、模型構建、自主探究等一些方法為學生提供臺階（即事實證據），并創設主動學習和多元表達的機會，幫助學生理清基因型、表現型、環境三者之間的關系和影響方式，有意識地滲透了生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的素養理念。教育的效果是一種“獲得性遺傳”，教師個人首先要具有的專業學識和人文素養，才能通過課堂落實生物學科核心素養，充分體現生物學科最核心的價值。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2018，1.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2011版）[S]_北京：北京師范大學出版社，2012，1.