貫穿式情境創(chuàng)設(shè)在高中生物學(xué)一輪復(fù)習(xí)中的實(shí)踐與思考

張錄璐 羅惠峰

摘要 通過(guò)創(chuàng)設(shè)“神舟十三號(hào)載人飛船的航天育種”情境，激趣導(dǎo)入;緊扣情境，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題;拓展情境，直面挑戰(zhàn);應(yīng)用情境，實(shí)踐生產(chǎn);發(fā)散情境，原創(chuàng)命題等環(huán)節(jié)組織教學(xué)，提高高三一輪復(fù)習(xí)課堂效率，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 貫穿式情境 基因突變 生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng) 一輪復(fù)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào) G633.91???????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）強(qiáng)調(diào)“有效的教學(xué)情境能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，點(diǎn)燃學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生形成良好的求知心理，從而使學(xué)生主動(dòng)參與對(duì)所學(xué)知識(shí)的探索發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)過(guò)程，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣”。教師通過(guò)在高三生物復(fù)習(xí)課堂中創(chuàng)設(shè)貫穿式情境，圍繞情境設(shè)計(jì)遞進(jìn)式的問(wèn)題，能夠引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移到真實(shí)情境中解決問(wèn)題，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生在真實(shí)情境下解決問(wèn)題的能力。下文以“基因突變”一輪復(fù)習(xí)為例，探討貫穿式情境創(chuàng)設(shè)在高三生物一輪復(fù)習(xí)課堂中的教學(xué)實(shí)踐與思考。

1 教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情分析

“基因突變和基因重組”是2019年人教版高中生物必修2第五章第一節(jié)。本節(jié)復(fù)習(xí)課在基因的規(guī)律、位置和本質(zhì)等基礎(chǔ)上，從基因的變化角度復(fù)習(xí)了生物的變異，既是前面內(nèi)容的延續(xù)，又為后續(xù)生物進(jìn)化內(nèi)容的復(fù)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

高三學(xué)生具有一定的推理分析與邏輯思維能力，但缺乏聯(lián)系現(xiàn)象與本質(zhì)的意識(shí)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活實(shí)際問(wèn)題的能力也有待提高。

2 《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求及教學(xué)目標(biāo)

《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)本部分的內(nèi)容要求為：概述堿基的替換、插入或缺失會(huì)引發(fā)基因中堿基序列的改變;闡明基因中堿基序列的改變有可能導(dǎo)致它所編碼的蛋白質(zhì)及相應(yīng)的細(xì)胞功能發(fā)生變化，甚至帶來(lái)致命的后果;描述細(xì)胞在某些化學(xué)物質(zhì)、射線以及病毒的作用下，基因突變概率可能提高，而某些基因突變能導(dǎo)致細(xì)胞細(xì)胞分裂失控，甚至癌變。

本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)為：①運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，闡明基因突變可導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，乃至性狀改變;②基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納與概括，理解基因突變的本質(zhì)、特點(diǎn)及意義;③分析誘導(dǎo)基因突變的因素、關(guān)注健康的生活方式。

3 教學(xué)組織

3.1創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入

教師聯(lián)系熱點(diǎn)事件，創(chuàng)設(shè)情境，聚焦課題，使學(xué)生產(chǎn)生視聽(tīng)沖擊，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生厚植愛(ài)國(guó)主義情懷，增強(qiáng)制度自信和文化自信。教師播放神舟十三號(hào)載人飛船進(jìn)行航天育種試驗(yàn)的視頻，提出問(wèn)題，引入復(fù)習(xí)：航天育種的生物學(xué)原理是什么？

3.2緊扣情境，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》指出，必備知識(shí)是學(xué)習(xí)者有效地認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題所必須具備的知識(shí)。本節(jié)的必備知識(shí)包括基因突變的實(shí)例和概念、時(shí)間和原因以及特點(diǎn)和意義。在創(chuàng)設(shè)情境的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)緊扣情境，精心創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，層層推進(jìn);通過(guò)實(shí)例分析、模型建構(gòu)、問(wèn)題引導(dǎo)、資料分析等方式，引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)必備知識(shí)的理解和掌握，從而落實(shí)基礎(chǔ)性。

3.2.1歸納實(shí)例，構(gòu)建概念

教師呈現(xiàn)“鐮狀細(xì)胞貧血”“皺粒豌豆的形成機(jī)制”“囊性纖維化的發(fā)病機(jī)理”3個(gè)實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生從形成的直接原因、根本原因以及基因?qū)π誀畹目刂品绞?個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析。在此過(guò)程中，教師重組、整合教材相關(guān)知識(shí)，為學(xué)生構(gòu)建基因突變的概念提供實(shí)證，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納與概括的方法，滲透科學(xué)思維，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

在分析實(shí)例的基礎(chǔ)上，教師通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，深化學(xué)生對(duì)概念的內(nèi)涵與外延的理解，再通過(guò)學(xué)生自主構(gòu)建基因突變的概念圖，攻克概念。

教師提問(wèn)：圖1是某植物細(xì)胞的一個(gè)DNA 分子序列，其中a、b、c 為3個(gè)基因，Ⅰ和Ⅱ?yàn)闊o(wú)效遺傳效應(yīng)的序列，a、b、c 和Ⅰ、Ⅱ都可能發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失和替換。結(jié)合圖1思考，DNA 分子上發(fā)生堿基序列的改變是否一定會(huì)導(dǎo)致基因突變？基因突變的實(shí)質(zhì)是什么？突變后的基因和原基因是什么關(guān)系？在圖2中構(gòu)建出基因突變的概念模型。能否用顯微鏡檢測(cè)出鐮刀型細(xì)胞貧血癥？是否所有的基因突變都可以用顯微鏡檢測(cè)？基因突變是否改變?nèi)旧w及 DNA 上基因的位置及數(shù)量？

3.2.2再現(xiàn)情境，解釋現(xiàn)象

教師再次呈現(xiàn)航天育種的情境，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解釋?zhuān)哼M(jìn)入太空的是普通的休眠種子還是萌發(fā)的種子，原因是什么？這些種子在太空中會(huì)受到哪些因素的影響？如果宇航員沒(méi)有任何防護(hù)措施地長(zhǎng)期處于高輻射的環(huán)境中，可能會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生什么危害？學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際列舉一些導(dǎo)致癌變的不健康的生活方式，并進(jìn)行歸類(lèi)。教師通過(guò)充分挖掘情境的價(jià)值，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變的發(fā)生時(shí)期、導(dǎo)致基因突變的環(huán)境因素等，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際反思自身的生活方式，幫助學(xué)生養(yǎng)成健康的生活方式。整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)滲透生命觀念、科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2.3文本情境，提取信息

教師呈現(xiàn)航天育種的相關(guān)文本資料，引導(dǎo)學(xué)生閱讀并歸納概括基因突變的特點(diǎn)，并用紅色筆在文中標(biāo)注支撐該特點(diǎn)的依據(jù)。根據(jù)學(xué)生的總結(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生辯證地分析基因突變的意義，同時(shí)利用概念圖（圖3）的形式與后續(xù)的進(jìn)化知識(shí)有機(jī)結(jié)合。教師通過(guò)充分利用航天育種的情境素材，培養(yǎng)學(xué)生閱讀文本、獲取信息、整合信息并使用信息的能力，在教學(xué)中進(jìn)一步滲透科學(xué)思維和社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.3拓展情境，直面挑戰(zhàn)

教師追問(wèn)：前述三個(gè)實(shí)例均表現(xiàn)出基因突變會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變。那么，基因突變是否一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變呢？基因中堿基對(duì)的替換、增添和缺失對(duì)氨基酸序列的影響相同嗎？教師呈現(xiàn)改編的2021年廣東高考生物試題第20題的圖解，突破此問(wèn)題。

【例1】（2021·廣東20題改編）（1）結(jié)合圖4，分析突變①、突變②、突變③均發(fā)生了堿基對(duì)的替換，對(duì)氨基酸序列的影響有什么不同？

（2）結(jié)合圖4，分析：①正常核苷酸序列第19個(gè)密碼子的堿基 A 缺失、第19個(gè)密碼子的堿基 A、C 缺失、第19個(gè)密碼子的三個(gè)堿基同時(shí)缺失，可能會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列有何影響？②堿基對(duì)的增添可能會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列有何影響？

學(xué)生自主學(xué)習(xí)，然后小組合作，進(jìn)行展示、交流，并在教師的引導(dǎo)下總結(jié)、歸納出：DNA 分子中堿基對(duì)的替換、缺失和增添均能引起基因堿基序列改變;增添或缺失1個(gè)或2個(gè)堿基往往比增添或缺失3個(gè)堿基對(duì)蛋白質(zhì)中的氨基酸序列影響要大。接著，教師進(jìn)一步設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生得出基因突變是否一定會(huì)導(dǎo)致生物性狀的改變的結(jié)論。教師通過(guò)改編的高考試題，進(jìn)一步幫助學(xué)生利用基因突變的概念演繹推理基因突變對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)而推測(cè)、總結(jié)出基因突變對(duì)生物性狀的影響。整個(gè)過(guò)程先分后總，由易到難，既滲透生命觀念，又培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理和歸納概括的能力。

3.4應(yīng)用情境，實(shí)踐生產(chǎn)

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》強(qiáng)調(diào)“學(xué)生能主動(dòng)靈活地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析并解決社會(huì)生活實(shí)踐中的問(wèn)題”。教師呈現(xiàn)2020年全國(guó)I 卷第32題，引導(dǎo)學(xué)生解析現(xiàn)象、提出問(wèn)題解決方案，再次聯(lián)系生活生產(chǎn)實(shí)踐，檢測(cè)學(xué)生對(duì)真實(shí)情境下的真實(shí)問(wèn)題進(jìn)行分析、提出解決辦法的能力，從而評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

【例2】（2020·全國(guó)I 卷·32題節(jié)選）在誘變育種過(guò)程中，通過(guò)誘變獲得的新性狀一般不能穩(wěn)定遺傳，原因是_____________，若要使誘變獲得的性狀能夠穩(wěn)定遺傳，需要采取的措施是_______________。

3.5發(fā)散情境，原創(chuàng)命題

結(jié)合航天育種的情境素材，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合基因突變的概念、特點(diǎn)等進(jìn)行原創(chuàng)命題。期間，教師鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，發(fā)散思維，從而更深層次地思考問(wèn)題，理解概念的內(nèi)涵和外延。教師通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生嘗試原創(chuàng)命題，能夠深化學(xué)生對(duì)概念的理解，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的辯證認(rèn)識(shí)，刺激學(xué)生反思所學(xué)知識(shí)。教師給予的精心點(diǎn)評(píng)能夠使學(xué)生更加深入地理解相關(guān)的生物學(xué)原理，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

學(xué)生原創(chuàng)命題：2021年10月16日神舟十三號(hào)載人飛船成功發(fā)射，其任務(wù)之一是太空育種。它主要是利用強(qiáng)烈的輻射和太空微重力等多種因素對(duì)種子進(jìn)行誘變作用，使其發(fā)生變異，并進(jìn)行篩選、多代培育，最終獲得符合要求的優(yōu)良種子。以下敘述錯(cuò)誤的是（）

A.在太空多種因素誘導(dǎo)下，種子可能發(fā)生基因突變或染色體變異

B.太空育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是基因的定向改變

C.基因變異后需多代培育說(shuō)明基因突變具有很大的盲目性

D.基因突變可使生物產(chǎn)生新性狀從而適應(yīng)改變的環(huán)境

教師點(diǎn)評(píng)：題干文字量過(guò)多，可精簡(jiǎn)為“2021年我國(guó)‘神舟十三號(hào)’載人飛船搭載了3000多粒水稻種子進(jìn)入太空，進(jìn)行航天育種研究。下列敘述錯(cuò)誤的是（）”。A選項(xiàng)考查育種原理;B選項(xiàng)與A選項(xiàng)考查角度相似，可將其修改為“進(jìn)入太空的3000多粒水稻種子均會(huì)發(fā)生定向改變”;C 選項(xiàng)考查基因突變的特點(diǎn);D 選項(xiàng)設(shè)問(wèn)與題干設(shè)問(wèn)聯(lián)系不夠緊密，可將其修改為“水稻種子經(jīng)過(guò)培育和篩選，將會(huì)淘汰絕大部分變異類(lèi)型”。

4 反思總結(jié)

貫穿式情境的創(chuàng)設(shè)是優(yōu)化整合教學(xué)資源和發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的良好途徑，是情境教學(xué)的一種有效策略。貫穿式情境創(chuàng)設(shè)強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性和內(nèi)在聯(lián)系，有助于實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的優(yōu)化組合，提高教學(xué)資源利用的有效性。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在：①以神舟十三號(hào)飛船順利升空的熱點(diǎn)事件的真實(shí)情境導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生基于事實(shí)和證據(jù)的構(gòu)建基因突變的概念模型，理解概念本質(zhì);②提供情境相關(guān)的文本資料，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息以及語(yǔ)言表達(dá)能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維;③基于情境創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生解決生活生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題，評(píng)價(jià)學(xué)生解決問(wèn)題的能力;④基于《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》“四翼”考查要求，對(duì)情境的應(yīng)用既關(guān)注基礎(chǔ)性、綜合性，又注重應(yīng)用性和創(chuàng)新性。

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