基于“5E”教學模式的單元復習教學設計
——以“基因和染色體的關系”為例

河南

生物學學科核心素養著眼于學生適應未來社會發展和個人生活需要，以探究為特點的主動學習，獨立運用科學的思維方式解決新的問題，是落實生物學學科核心素養的關鍵?！?E”教學模式是基于建構主義理論，由教師和學生共同創設情境化的探究任務，激發學生廣泛參與和主動探尋知識的形成過程，在遷移和評價中實現科學思維的形成。筆者以“基因與染色體的關系”為例，淺談采用“5E”教學模式的單元復習教學策略。

1.構建單元教學主題

1.1 分析單元教學內容

“基因和染色體的關系”是人教版必修2《遺傳與進化》第2 章的內容。學生在學習人教版必修2 第1 章中的“孟德爾的豌豆雜交實驗”時并不了解基因的物質基礎，而在學習第2 章第2 節“基因在染色體上”中“基因位于染色體上的實驗證據”時，主要精力用在學習摩爾根的果蠅雜交實驗上。基因和染色體的關系是高中階段綜合性較高的程序性知識，因此本節復習課是在學生已經學過教材第2 章后適當的單元整合，體現了遺傳學內在的思想方法。教學設計方案中吸引環節設計的問題來自學生已遇到的疑難點；探究是基于小組內的廣泛交流，在教師和學生預設的任務情境中驗證；解釋是學生經過科學思維方法總結后的知識共建；評價是在典型例題中檢驗學生掌握基因定位方法的程度。

1.2 教學流程

“5E”教學模式指導的教學流程如圖1，采用的是自主質疑與合作學習的開放式課堂，由教師在課堂中出示問題、引導學生進入文本，改變為由學生提出問題，而后在探討中解決問題；由教師出示課堂練習題目、教師評價，改變為由學生自己基于新的情境進行設問、學生間互相評價。教學過程中，教師和學生將基于“科學思維”和“科學探究”能力培養的教學情境進行思維訓練。

圖1 “5E”教學流程圖

2.教學設計方案

2.1 吸引

學生自主回顧高中生物教材必修2 第2 章第2 節“基因在染色體上”和第3 節“伴性遺傳”的內容，而后教師基于教材中摩爾根的果蠅雜交實驗，結合學生已遇到的題型以及已有知識體系提出問題：

為什么摩爾根的果蠅雜交實驗中F2白眼果蠅都是雄性？

如何利用假說-演繹法驗證摩爾根的假設？

還有沒有其他的假設？如何驗證？

如何判斷一個基因在細胞中的位置？

基因在性染色體上的位置關系如何驗證？

設計意圖：基于教材提出有價值的問題串是誘發學生探究和思考的關鍵，是科學探究的“第一步”。因此，以問題串引導學生深度挖掘教材中科學結論得出的過程，運用批判性思維對結論提出合理的質疑，同時回顧并結合已遇到的問題去思考及判斷，是科學思維形成的“原動力”，是培養學生學科核心素養的“起跑線”。

2.2 探究

教師通過創設情境化的問題，引導學生初步構建相關模型。然后教師進行小組討論，交流探究成果。

情境1（學生從遇到過的題目中節選并創設）：在果蠅中，有灰身的也有黑身的，現實驗室有灰身、黑身雌雄蠅若干只。請你利用一代雜交實驗，推斷灰身和黑身的遺傳方式是細胞質遺傳還是細胞核遺傳。

情境2（教師從高考真題中節選并創設）：科學家研究黑腹果蠅時發現，剛毛基因（B）對截剛毛基因（b）為完全顯性。若B/b 這對等位基因存在于X、Y 染色體上的同源區段，則剛毛雄果蠅的基因型可表示為XBYB、XBYb、XbYB；若B/b 僅位于X 染色體上，則剛毛雄果蠅的基因型只能表示為XBY。現有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實驗來推斷B/b 這對等位基因是位于X、Y 染色體的同源區段上還是僅位于X 染色體上，簡要說明推斷過程。

學生獨立思考后初步構建判斷基因位置的模型，如圖2。

圖2 判斷基因位置的模型

設計意圖：情境化的題目會激發學生進行主動思考，運用歸納與概括、演繹與推理、批判性思維得出初步方案。對于控制一對相對性狀的等位基因的位置，先確定大方向即基因位于細胞質還是細胞核，然后再判斷其在染色體上的具體位置，即運用“假說-演繹法”，提出基因在染色體不同位置的不同假設。假設應包括符合邏輯事實的各種猜想，然后設計實驗，分類討論實驗結果所支持的假設。例如：情境1 中基因若位于細胞質，則無論灰身果蠅和黑身果蠅正交還是反交，子代性狀都應該與母本一致；若基因位于細胞核，則無論灰身果蠅和黑身果蠅正交還是反交，子代性狀都應該一致。

2.3 解釋

集各組智慧完成知識共建后，再由學生自主實證，提出思路方法，達成共識后用準確、嚴謹的語言在全班內部進行展示如表 。

展示及評價分工表

展示要求：基于情境闡明解決方案，并歸納出同類題型的解決思路。

設計意圖：小組內合作分享解題思路，組員及時提出改進意見，并表明自己的觀點，便于在展示中得到驗證。通過全員參與共建知識體系，使基因與染色體的位置關系內化為學生認識事物，解決生物學問題的關鍵能力和必備品格。

本環節中教師引導學生提出判斷基因位置方案的過程中，不是簡單地輸出知識和方法，而是通過改善課堂的氣氛，促進學生形成良好的討論氛圍，使學生基于理解、分享、表達進行深度學習，這也是培養學生科學思維和科學探究的關鍵所在。

2.4 遷移

在前面的環節中學生通過合作學習梳理出了判斷基因和染色體位置關系的方法，掌握了判斷、推斷、實證自我假設的方法。這樣的科學思維能力須及時遷移到一定的情境中綜合運用，才能內化為學生個人的關鍵能力。在新情境中，為使課堂所有參與者的學習成果得到驗證，教師可預先設計好一定的實效反饋。

【例1】（2016 年，全國卷Ⅰ，第32 題）已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶灰體∶黃體為1 ∶1 ∶1 ∶1。同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現為隱性。請根據上述結果，回答下列問題：

（1）僅根據同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現為隱性？

（2）請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。（要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果）

【參考答案】（1）不能

（2）實驗1：

實驗2：

設計意圖：教師預設的實效反饋可以使學生合作學習的成果得到及時驗證，同時使學生把新知識的學習及時與應用中的情境結合起來，從而及時檢驗學生通過學習獲得關鍵能力的情況。

2.5 評價

評價貫穿“5E”教學的所有環節，包括學生自評學習過程、學生互評學習過程。學生可自評提出的問題，互評構建的模型圖。教師也可提煉本節重點內容，通過提問檢測的方式，評價本節課的教學效果。

【例2】（2017 年，全國卷Ⅰ，第32 題節選）某種羊的性別決定為XY 型。已知其有角和無角由位于常染色體上的等位基因（N/n）控制；黑毛和白毛由等位基因（M/m）控制，且黑毛對白毛為顯性?；卮鹣铝袉栴}：

（2）某同學為了確定M/m 是位于X 染色體上，還是位于常染色體上，讓多對純合黑毛母羊與純合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛=3 ∶1，我們認為根據這一實驗數據，不能確定M/m 是位于X 染色體上，還是位于常染色體上，還需要補充數據，如統計子二代中白毛個體的性別比例，若_____________________，則說明M/m 是位于X 染色體上；若_____________________________，則說明M/m 是位于常染色體上。

（3）一般來說，對于性別決定為XY 型的動物群體而言，當一對等位基因（如A/a）位于常染色體上時，基因型有_________________種；當其僅位于X 染色體上時，基因型有____________________種；當其位于X和Y染色體的同源區段時 （如圖所示），基因型有___________________種。

【參考答案】（2）白毛個體全為雄性 白毛個體中雄性∶雌性=1 ∶1 （3）3 5 7

設計意圖：評價過程鍛煉了學生的思辨能力和語言表達能力，教師善于運用激勵策略有利于實現教師與學生的“教學雙贏”，落實生物學學科核心素養。

3.教學反思

本節課教學過程中，吸引環節中教師和學生共同提出的問題是調動學生參與積極性的關鍵，因此教師應該提前了解學生在學習遺傳規律和應用時的疑惑點。在探究環節，教師預設的情境要緊密結合學生的疑惑點且難度適中，并要給予學生充足的自主學習和討論的時間，充分相信學生能夠完成預設的情境化任務。學生的主動學習與交流合作能力是建立在實踐基礎上的，“5E”課堂不僅是為了應對高考，更是培養學生科學思維能力的路徑，可為其以后在自然科學領域繼續深造打下基礎。