以核心素養為導向的高中生物學單元教學探究

袁光勇

（銅仁市第二中學 貴州銅仁 554399）

一、基因的本質與表達單元教學

根據人教版《高中生物學·必修2·遺傳與進化》第3章“基因的本質”和第4 章“基因的表達”等內容，選擇以“DNA 是主要的遺傳物質”“DNA 的結構”“基因通常是有遺傳效應的DNA 片段”“DNA 的復制”“基因指導蛋白質的合成”以及“基因表達與性狀的關系”為最富有挑戰性的復習內容。本單元復習要點為DNA 雙螺旋結構、DNA 分子作為遺傳物質所具備的特性，以及對遺傳物質的復制、轉錄和翻譯等基本機理。幫助學習者基于對生物遺傳的細胞基礎與遺傳過程的基本規律的深刻理解，通過采用模型和討論思維等探究學習方法體驗生物科學發生歷程、習得有關基因組信息結構和功能等生物遺傳的大分子知識，從而發展模型能力、討論能力和批判思維能力等學習能力。

（一）單元學習目標的制定

單元認知目標評價了學生單元閱讀后，在生命理念、科學思考、科技探索和社會責任等層面上的表現。反映高校生命科學教育基本思想，推動學生生物學基礎素質的提高。單元學習任務包含各單元的主要學習任務及各課時預習任務，對課堂教學富有指導性和可操作性，也是生物學科學習的重要依據。

根據課程標準的內容特點、教學指導要點和學習者需求，提出了《基因的本質與表達》的單元學習目標，以反映單元學習后學習者生物學基本素質的發展。

1.總目標

利用遺傳產物研究的典型實踐、對DNA 結構模型研究歷程和遺傳資源多樣化成因的探討，以及對DNA 雙螺旋結構模型建模活動，進一步闡述DNA 為主要的遺傳物質、DNA 分子結構的主要特征和DNA 的復制機理，并闡明基因組結構和遺傳資源之間的重要關聯。能從與遺傳物質構造和功能相適應的觀點，總結科學家們探究基因本質的基本步驟與方式，從而領悟假說—演繹法、建模方法和推論方式的科學價值，并最終建立遺傳物質的多樣化和與共同性相適應的新生命物質觀。以建模、推論等探究性學習方法，通過對有關事例、證據及其比較的分析，進一步闡述基因組信息轉錄和翻譯方法及中心法則，進一步闡述新生命科學領域的系統性。嘗試多角度、多因素化地解析事件，并且利用已學知識和經驗提供假設，從而認識科學實驗、技術進步和團體協作在尋找遺傳物質奧秘的科學研究中的重要意義；認同人們對遺傳產物的認識是不斷深入、不斷完善的過程。

2.課時目標

①通過討論肺炎變異性鏈球菌轉化實驗與噬菌體感染實驗的原理，文章中得出了結論：將父母的遺傳資料，通過DNA傳播給了下一代。嘗試在自變量控制中應用“加法規則”和“減法規則”。并舉例說明了物理和化學方法在生命科學研究中的重大影響。

②通過討論雙螺旋DNA 結構模型的建立過程和雙螺旋DNA 結構模型的建模活動，總結了適合存儲豐富遺傳信息的DNA 結構特征。遺傳物質結構和功能的適應性概念已經形成。認識到團隊合作和多學科合作在DNA 結構研究中的重要作用。

③該文基于有關事實和依據，以討論與探討的方式，探討了“基因是對大多數生物體具有遺傳效應的DNA 片段”，以及基因和遺傳信息之間的關聯。數學模型也說明了DNA 的生物多樣性與特異性。最初的觀點認為，遺傳物質的多樣性必須與社區環境相容。

④分析DNA 半保留復制的實驗證據，并解釋演繹假設方法的基本思想。根據互補堿基配對原理進行DNA 復制建模活動，總結半保留DNA 復制的機制及其生物學意義，進一步形成遺傳物質結構和功能適應性的概念。

⑤論文中根據大量與基因驅動蛋白質產生有關的實驗事例和數據，采用模型研究和演示等實驗科學方式，系統闡述了產生基因與翻譯的機理及其遺傳信息的中心規律，進而給出了生命是物質、能量與信號的統一體的基本理論。根據世界上幾乎每個生物都有一個遺傳密碼這一史實，這將有助于理解生物世界的統一性，從而了解到今天的所有生物都可能有一種共同的起源，從而形成了生物進化的觀念。從基因表達的機制與方法中可以感受邏輯之美、簡單之美與平衡之美。

⑥對有關數據的比較分析給出了一些實例，表明了基因可以通過調控蛋白質合成和與蛋白質結合來調節生物體的特性。也說明了細胞分化過程是基因選擇性表達的結果，并利用模型活動，對比分析了高麗川玉花的外形構造以及小鼠毛色的遺傳現象，并總結了其表觀遺傳現象及機理。了解到基因、環境與特質之間關系的復雜性，人們嘗試以多種視角和因素剖析事件，并運用所學知識和經驗提供假設。人們認為科學技術仍在持續發展，而人們對生物世界的探究也是無窮無盡的。

（二）單元教學效果評價

單元的審查和評估是教育個體設計的重要組成部分，它也是對學生學習成果的評估。它主要側重于評估個體學生的人生前景、科研思想水平以及個體學習后提高科研創新能力的成功程度。主要評估方法包括教學討論、問題解決、技能測試、課外作業、社會實踐評估和考試。由學校領導和老師構成主要的評價隊伍，主要以個體學習者自主評價、同行評論以及老師個人評論的形式，鼓勵個體學生對學習方式的反省與改善。我們應該客觀地記錄和收集學生生物基礎閱讀技能在學習活動中表現的詳細數據，系統地、持續地評估和支持學生生物基礎閱讀的發展，以實現教學的準確改進。

二、基因突變單元教學

（一）單元學習目標的制定

根據人教版《高中生物學·必修2·遺傳與進化》第5章“基因突變”的內容，通過研究人基因組及其染色體結構與數量的變化，可能產生相關蛋白質結構及其細胞功能的改變，從而形成分子結構和功能觀。通過利用生物產生的可遺傳變異為生物進化提供了原料，并通過利用對城鎮區域經濟發展保留大量有利突變，由少量的有利突變逐步累積，最后通過生物質量的互變會形成質變，并由此形成新的社會生物學，從而建立了進化論與適應觀。

通過基因突變和染色體變異的具體例子，可以歸納總結基因突變和染色體變異的定義與特征；根據有性繁殖過程中的基因重組所產生變異的生物多樣性，剖析有性生殖在生物進化過程中的重要性，以訓練科學思想。

通過對統計資料的收集與分類，認識人類遺傳病的種類、發病因素和防治，全面掌握人類基因組檢測技術在遺傳病檢測中的運用，以及人類基因組規劃對科技發展、人體保健、社會倫理等方面產生的深遠影響，從而引導人類健康生活，培育科學能力和社會責任。掌握遺傳學基本原理及其在育種上的運用、遺傳病的監測和防治，可以建立正確的科學價值觀。

（二）單元教學效果評價

每一節課的教育評價都要指導單元課程素養的形成。教師布置了以下的評價題：

1.致突變后的新基因一定會形成新特性？如果基因的結構變化并不會引起其控制的新特性變化，屬于基因突變嗎？（生命觀念）

2.也有人認為在自然界條件下人類基因組的突變率很低，并且這些基因突變對生命體是很不利的，所以它們無法為生物進化提供原料。這個說法合理嗎？（科學思維）

3.基因突變對進化的意義又是什么呢？（科學思維、社會責任）

三、生物的進化單元教學

（一）單元學習目標的制定

按照人教版《高中生物學·必修2·遺傳與進化》第6章“生物的進化”的內容要求、學習要求和學業質量標準，圍繞著培養學習者核心素質的需要，從學習者的角度入手，說明了學習者通過進行單元學習所達到的學習目標。具體目標包括：

1.能從生物化石、細胞代謝、分子構造等方面，說明豐富多樣的生物來自共同的起源。

2.能利用實驗研究、數理模型等方式，理解生物的適應性是社會選擇的必然結果，從而建立“進化與適應觀”。

3.能應用馬克思主義“進化與適應觀”，系統闡述世界生物多樣性的形成過程及其對人類經濟社會發展中的重要作用，能按照國際生物多樣性的保護準則積極參與維護世界生物多樣性的實際活動。

（二）單元教學效果評價

核心素質，是指在解決現實情境中的實際問題時所表現出來的基本價值觀念、必備品格與關鍵能力，因為單元教學比較強調整體和結構性，所以基于核心素質的單元教學評價既要注重實際問題的情境性、整體性、綜合性，也包括對學習者生活中實際情況的記錄檢測和改進。鑒于教師們對日常題目較為熟悉，因此本文中只設置了常用的基于核心知識點的小單元課堂教學測評題目：

1.通過獲取并解析相關的生物進化證據，以研究現存生物來自共同的起源的問題。（科學思維、生命觀念）

2.用圖示的方法建立生物進化理論的基本模式，以探究生物多樣性的成因，并說明超級細菌產生等現象，以提供解決的建議。（科學思維、生命觀念、社會責任）

四、基于高階思維培養的單元教學反思

（一）建立課堂內在邏輯

在這種大型課程單元中，老師特別重視單元的整個課程設計，特別重視前后課間的內在邏輯關系。比如，學生首先進行“研究植物細胞失水和吸水的實驗”，接著在下一節課中通過觀察擴展細胞自由擴散的概念，以訓練學生的科學思考技巧，如用經驗推導和數據分析等，從具體到抽象、綜合和歸納。當本單元研究完成時，老師指導學生通過分析研究中的實踐情境，總結和完善整個單元。而這些實踐活動有助于學生利用學習概念和探究活動樹立良好的世界觀，并發展科學研究技能。

（二）培養學生高階思維

學生活動，如總結和歸納、邏輯推理和推論、模型與建模、批判性思考與創新思維。同時，教材中還貫徹著科學生活觀的教育思想，如物質生活觀、生命結構功能觀、社會生存系統觀、適應進化觀等，為解決現實生活中的問題服務。它實現了學生學習和社會生存之間的直接關聯，并完成了對高級學生分類、綜合、評價、創新等基礎思維技巧的訓練。

（三）利用評價促進學生高階思維

評價模型并不把老師當成單純的評價主體，而是賦予了學生“評估權”，讓教學評價變成了老師與學生一起參加的社會活動，從而全方位、客觀地評價學生，同時從個人發展的視角觀察學生在讀書過程中的發展，從而最大限度地發展學生基本的閱讀能力與高級思考技巧。差異化教學評價還有助于調動學生的學習積極性，以更立體的方法評價學生的學習效果，從而發現每個學生的引爆點。結合課程標準，老師們能夠通過對“1、2、3、4 級”的綜合評估與評價，更加清楚地揭示學生的基本閱讀水平和各項高級思考技巧的提高程度，從而促使學生課堂活動的迅速適應以及對評價成果的有效反饋，讓學生們可以更好地自主評價和積極自我調節。

結語

生物能力主要分為觀察能力、實踐能力、邏輯思維、語言表達能力等。現行教科書對該單元的知識系統做出了界定，這不但降低了課程設計與執行過程中的技能訓練意識，而且減少了部分專業技能訓練，無法開展系統訓練。在長時間的課程考察中，發現學生認真完成知識單元中的全部課程和開展了完整的難題設計練習之后，仍有不少學生的通過觀察和研究問題圖表的能力、實驗設計能力并未明顯提高，同時學生的中考表現也不理想。如此一來，生物課程便面臨著這樣的一個局面：老師通過擴大訓練量來增加生物知識，而學生則只能通過應付訓練內容來完成任務。所以簡單的知識教學和生物訓練主題并不能達到提高生物能力的目的，而提高生物能力需要新的教學方法。

生物學科的技能不是一夜之間就能獲得的，而是需要一個學習、熟練和提高的過程。同時，通過生物教學也提高了學生的學習和研究能力，有效促進學生全方位素質提高。