指向核心素養的高三一輪復習主題教學以“水稻的遺傳與進化”為例

朱瑞

常規的高三生物一輪復習基本為教師梳理基礎知識、學生練習反饋應用，主要目標是提高學生解題能力。在高三一輪復習中，有的學生還會出現對分散的章節知識掌握程度較好，但不能很好地把握整個模塊概念之間的內在聯系，難以深刻理解生命觀念和形成科學思維。如何將高三復習課由培養學生解題能力轉變為培養學生核心素養為主，筆者嘗試以學生實際生活經驗為基礎，以袁隆平雜交水稻的研究過程為背景，設計出水稻的遺傳與進化專題，目的是在高三必修2一輪復習結束時有針對性地整理復習遺傳與進化模塊，開發和重組有關遺傳的細胞基礎、遺傳的分子基礎、遺傳的基本規律、生物變異和育種、生物進化等內容，使學生深入理解遺傳與進化模塊核心概念之間的聯系，綜合運用解決真實情境下的生物學問題。

1 設計理念

水稻作為重要的糧食作物，對我國乃至全世界具有重大的意義，可以引起學生關注關乎國計民生的生物學議題。教師要鼓勵學生查閱資料，引導學生運用生物學知識去嘗試解決相關生物學問題。教師以袁隆平對水稻的研究為背景，可以讓學生深深體會袁隆平院士在科學事業上不斷創新、勇于拼搏的精神，為國家為人類無私奉獻的高尚人格，讓年輕一代自我反思誰才是我們真正該追的“星”。該專題充分體現生物課程的育人價值，貫徹黨以立德樹人為根本任務的教育方針，符合學生終身學習和發展的需要。

2 教學目標

①認同結構與功能觀，能從水稻的分子水平、細胞水平、個體水平舉例說明;認同進化與適應觀，認識人在水稻進化過程中的作用;能夠用生命觀念認識生物多樣性、統一性、獨特性和復雜性，并能運用這些觀念探究較為復雜情景中的生命規律。

②基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法，探討闡釋水稻遺傳變異的現象及規律。

③對生物信息提取、整合、運用的能力，經過觀察、提問、實驗設計以及對結果的交流與討論，增強對生物學現象的好奇心和求知欲，增強合作探究能力。

④關注遺傳學的研究進展，關注其研究成果在生活和生產實踐中的應用。理性看待轉基因生物和轉基因食品安全問題，能識別身邊的虛假宣傳和無科學依據的傳言，向身邊的人普及科學常識。崇尚愛國科學家的科研態度和人文精神，以專業知識和能力為國家和全人類的和平和發展做出貢獻。

3教學重點和難點

重點：構建遺傳進化的概念思維導圖，在真實情境中靈活運用概念解決復雜的問題。

難點：能舉出水稻進化的事實證據，概括性地解釋水稻進化的原因。

4 課前準備

每位學生準備家庭常吃的幾種大米，了解大米的商品名稱和品種名稱，了解大米產地的情況。學生以小組為單位分別搜集有關海水稻、巨型稻、多倍體水稻和轉基因水稻的資料，設計出相關的遺傳學問題，并用科學術語嘗試作出答案，書寫在學案上。

5 教學過程

5.1 環節一：生活實例導入專題

教師組織學生比較從家里帶來的大米。學生通過觀察，選出性狀有差別的幾種大米用展臺顯示，并簡介大米的品種和產地，找出這些大米在性狀上具體的不同之處。教師引導學生聯系所學的遺傳和變異的知識，解釋這些不同性狀出現的原因。

教師設計問題串：

①水稻的遺傳物質是什么？它的哪些結構特點與儲存豐富的遺傳信息相適應？

②親代、子代間的DNA分子怎樣保持連續性？如何證明DNA分子是半保留復制的？

③遺傳物質是怎樣控制水稻性狀的？蛋白質與性狀的表現是什么關系？細胞中基因是怎樣控制蛋白質合成的？細胞中的哪些結構直接參與了蛋白質的合成？

④有性生殖主要包含哪些重要的環節？減數分裂和受精作用的生物學意義是什么？減數分裂過程中染色體發生了怎樣的變化？染色體與基因有何關系？

⑤基因的分離規律和自由自合規律與減數分裂中染色體的變化是什么關系？遺傳規律的揭示有何理論和實踐價值？

⑥水稻性別決定的方式是什么？

⑦水稻變異現象是如何產生的？為什么有些變異不能遺傳，有些變異可以遺傳？可遺傳變異有哪些類型？怎樣判別？

⑧為什么現今水稻的種類如此豐富？水稻的祖先是哪種植物？現代生物進化理論是如何解釋進化機制的？

在學生回答的基礎上，教師引導學生構建概念思維導圖。

設計意圖：教師以水稻遺傳與進化為主題，設置貼近學生生活的真實情境，引出水稻遺傳與進化專題的學習。教師通過設計問題串，引導學生回憶必修二相關的概念。

5.2 環節二：構建概念思維導圖

教師用白板展示遺傳與進化板塊的核心概念“遺傳信息控制生物的性狀，并代代相傳”“生物的多樣性和適應性是進化的結果”，構建概念思維導圖（圖1、圖2），其中的關鍵詞設計成填空的形式，呈現在學案上，學生獨立完成并展示交流。

設計意圖：學生在一輪復習中容易處于“形散神也散”的混亂復習狀態，沒有主線，沒有建立概念之間相互聯系的能力，所以無法綜合運用知識解決較復雜情境中的生物學問題。教師聚焦必修2中遺傳與進化模塊的大概念，促進學生建立概念思維導圖，提升學生歸納與整合知識的能力，培養學生建立模型解決問題的科學思維習慣，為應用概念和模型分析解決實際問題理清思路，為后面的課程作好鋪墊。

5.3 環節三：創設情境一袁隆平培育雜交水稻

教師播放介紹袁隆平雜交水稻研究過程的視頻，并提出問題：

①水稻的生物學特點？依據你學過的育種知識，說說可以如何獲得雜交水稻？

②根據水稻的特點，分析應用該方法時可能會遇到什么困難？

③依據我們做過的相關練習題，你覺得哪些突變體的出現和利用，可以解決上述問題？

④雜交種雖然具有雜種優勢，卻只能種植一代，其原因是什么？這會給實際生產帶來什么麻煩，有沒有好的辦法解決？

小組討論合作，逐一解決問題。教師給予適當的指導和幫助。

教師展示資料：1970年，兩名助手在海南找到了野生稻雄性不育株。袁隆平確認后，將這株珍貴的野生稻命名為“野敗”。1971年，袁隆平無私地將“野敗”材料提供給全國各地的研究者，大大推進了雜交水稻在全國的研究。進一步研究發現該突變株在短日照下表現為可育，長日照下表現為雄性不育。學生完成下列問題：

①為確定其不育性狀是否可以遺傳，應在____的條件下進行_____實驗，觀察子代是否出現雄性不育個體。

②若該突變體的性狀可以遺傳，則將其作為____本進行雜交，獲得雜交種。

③該雄性不育性狀受____和____共同作用。因此可以通過改變____條件，來調整其育性，以達到農業生產的不同目的。培育水稻雜交種應該使其____，利于____交，而保存該突變體應該使其____，利于____交。

設計意圖：培養學生從真實情境下提取、分析、整合和運用信息的能力，教師要引導學生基于生物學事實和證據，促進學生運用已有的生物學知識和邏輯對生物學議題進行思考或展開論證。在這個過程中，學生體會科學家大膽創新嚴謹務實的科研精神和無私奉獻不求回報的人格魅力，從而培養為人類社會穩定和諧貢獻自己一份力量的社會責任感。

5.4 環節四：分組展示，合作交流

教師播放《影響世界的中國植物之水稻篇》關于水稻進化的剪輯片段，提出相關問題：①人類用什么方法開始馴化野生稻的，野生稻與現今的栽培稻有什么區別？

②如何得到令人信服的水稻進化的證據？

③水稻進化的原材料有哪些？如何使原材料更加豐富？

④人類選擇和自然選擇在野生稻向栽培稻進化過程中，誰扮演更重要的角色？

各小組展示搜集到的有關海水稻、巨型稻、多倍體水稻和轉基因水稻的資料，簡要說明資料的來源和搜集方法，并提出每個小組預先設計的問題，由其他小組嘗試解答，將課堂交流討論的答案與設計問題小組預先作出的答案對比，取長補短，去粗存精。教師可以在適當的時機提出問題，引發學生深度思考：

①哪些水稻是新物種？如何證明？

②不同類型水稻種群基因頻率和基因庫的差別是如何產生的？

③基因測序技術在水稻育種過程中起到什么作用？

④轉基因水稻如“黃金水稻”的出現，是否會改變人類的基因從而危害人類健康甚至影響種族繁衍？轉基因生物對生物多樣性有沒有影響？如果有，如何避免？

設計意圖：該紀錄片以水稻的進化過程為主線，蘊含大量的生物學信息，可以培養學生發現真實情境下所包含的生物學信息的能力。學生聯系變異類型、育種和現代生物進化理論相關內容，將生成的知識嵌入到已經構建好的概念思維導圖中。每個小組通過課前領取任務，主動學習，交流合作，提高搜索查閱信息的能力，通過預設答案與課堂生成答案的碰撞融合，促進自我反思，加深對難點易錯點的理解。

5.5 環節五：小結

教師補充：袁隆平團隊對超級雜交水稻的研究在不斷刷新著世界水稻畝產的記錄，不斷創造出品質優良抗逆性強的水稻新品種，海水稻的在沙漠地區大規模種植成功使袁隆平的“雜交水稻覆蓋全球夢”更近一步，下一代的科研工作者敢于創新大膽嘗試，研發出了水稻新品種“巨型稻”使袁隆平的“禾下乘涼夢”更近一步。多倍體水稻的出現無疑也是科研工作者另辟蹊徑尋找到的水稻育種新方向，其作為一個新物種，對植物進化機制的研究也有重大意義。人類在水稻進化的過程中無疑起到巨大的推動作用，加速了選擇淘汰，加速了種群基因頻率的定向改變。除了傳統的誘變、雜交等方法使水稻基因庫更豐富，產生更多的優良變異類型以適應地球不同的生態環境，還需要徹底了解水稻基因組序列，分析基因功能，識別抗病抗蟲抗旱抗鹽基因，進行改良物種，甚至為改進其他谷物的生產提供可能。我們應該理性看待轉基因生物和轉基因食品安全問題，不以訛傳訛，積極參與科學宣傳活動。

5.6 環節六：課后任務

教師明確考綱對遺傳進化內容的考點安排和要求掌握的程度，將考點按遺傳的分子和細胞基礎、遺傳的基本規律、生物變異和生物進化四個模塊劃分，其他相關性較小的考點暫時忽略。學生分成4個小組，每個校區分別負責一個版塊，組內合作借助專業軟件和網站搜集相關經典習題或自主設計習題，完善答案，課上交流。

6 教學反思

在高三生物一輪復習的過程中，教師必須把握好基礎知識的夯實和學生能力提高的關系;必須處理好學生獵奇的求知欲和復習舊知的矛盾關系;必須調和好學生主動參與和教師主導梳理知識的關系。本節課上，教師創設水稻遺傳和進化的主題，提供袁隆平雜交水稻研究的背景資料，學生查閱多種水稻的相關資料，共同豐富了課程資源。本節課采取學生為主體，教師為主導的師生互動、生生互動的教學模式，梳理了相關概念及概念之間的聯系，并綜合利用這些概念解決了復雜情境下的生物學問題，同時讓學生認識到在一輪復習必修二結束時重新回顧教材，穿線整理的必要性，對學生提升知識體系的層次性，整體性和關聯性具有重要的意義，為復習必修三提供方法和策略。這個過程也讓教師在教學中注意從大局出發，以培養學生核心素養為目標，重組開發與當下熱點議題相關的教學資料，激發學生的學習興趣，提高運用課堂所學解決現實問題的意識和能力，激發學生擔當社會責任的正能量。