基于情境創設的學科核心素養落實
——“伴性遺傳”教學設計

耿 芳

（上海市上海中學 上海 200237）

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）對教學內容進行了更新，其中提出要以主題為引領，使課程內容情境化，從而促進包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任的學科核心素養落實。除此之外，2019年7月，中共中央、國務院頒布了《關于深化教育教學改革全面提高義務教育質量的意見》，文件中提出“要重視情境教學”。由此可見情境創設對于提高教學效果而言十分重要。基于此，筆者將主要結合自身實際教學經驗，以“伴性遺傳”一節的教學設計為例，通過創設情境落實生物學科核心素養。

1 教材分析及設計思路

本節是2022年滬科版《必修2·遺傳與進化》（以下簡稱新教材）第二章“有性生殖中的遺傳信息傳遞”第三節的內容。第二章第一節從細胞層面引入減數分裂，說明了有性生殖過程中遺傳信息通過配子傳遞給子代。第二節闡述了分離定律和自由組合定律，并明確基因位于染色體上。本節是分離定律在性染色體上的應用，同時是后續人類遺傳病課程的基礎。

《課程標準》中與本節相關的次位概念是“3.2.4概述性染色體上的基因傳遞和性別相關聯”。《課程標準》同時指出在本模塊內教師應引導學生發現和提出問題，學習相關概念、原理、規律等，應用有關知識分析和解決實踐中的問題，體驗科學家探索遺傳的過程。

與滬科版舊教材相比，新教材將摩爾根探究果蠅的眼色遺傳與性別關系的歷程放到了正文部分。學習摩爾根的研究歷程有利于培養學生的科學思維及科學探究能力。因此，教師創設英國王室血友病這一情境，結合摩爾根發現伴性遺傳規律的科學史，基于科學探究思維應用推理與演繹的方法闡明伴性遺傳的特點，并利用情境培養學生的社會責任，培養學生的生物學學科核心素養。

2 教學目標

①概述性別決定的主要方式；通過對摩爾根果蠅實驗的分析，闡明伴性遺傳的特點。

②通過實例，了解伴性遺傳規律在日常生活和生產實踐中的應用。

3 教學重難點

教學重點：位于性染色體上的基因，其遺傳方式與性別有關。

教學難點：通過對摩爾根果蠅實驗的分析，闡明伴性遺傳的特點。

4 教學過程

4.1 情境創設，問題驅動學習

課堂伊始，教師播放一段介紹“英國王室血友病”的視頻。視頻中提及自維多利亞女王之后，在英國王室中血友病頻發。視頻還對血友病患者的表現進行了簡單介紹，即患者體內缺乏凝血因子蛋白質，因此一旦受傷便會血流不止。教師提出問題：根據已學知識中心法則，血友病患者體內為什么會缺乏凝血因子蛋白質？學生討論，得出血友病發病的根本原因在于指導凝血因子合成的基因存在問題。

教師向學生展示維多利亞女王及部分后代血友病患病情況簡圖（圖1），并提出問題：為什么在維多利亞女王家族中血友病患者均為男性？

設計意圖：“英國王室血友病”這一真實情境可以激發學生的學習熱情，以直觀的方式展現伴性遺傳的特點，引發學生對于血友病發病的思考，引導學生意識到血友病發病與性別相關聯，從而引出人類的性別決定方式。

4.2 情境深入，引出生命觀念

教師向學生展示男性和女性體細胞染色體組成示意圖，并提出問題：男性和女性的染色體組成有什么區別？學生會關注到X和Y兩條染色體與性別相關，從而思考出人類性別的決定方式：人體存在兩條性染色體X和Y，男性體細胞內為XY，女性體細胞內為XX。教師追問：所有生物都和人類是一樣的性別決定方式么？在學生回答后，教師介紹其他幾種性別決定類型，如ZW型性染色體決定型、基因決定型和環境決定型。

教師將血友病的發病機制與人類性別相結合，提問：為什么血友病發病與性別相關聯？學生可能會聯想到血友病致病基因可能位于性染色體上。依據維多利亞家族中患者均為男性這一特點，學生有可能會進一步猜想血友病致病基因位于Y染色體上。此時，教師無需給出準確答案，要鼓勵學生大膽假設，小心求證，在課程結尾依據所學內容驗證自己的假設。

設計意圖：在“英國王室血友病”情境下，教師基于人類的性別決定方式，引導學生理解血友病與性別相關聯的原因是血友病致病基因位于性染色體上，幫助學生進一步在頭腦中構建“基因位于染色體上”的具體模型。除此之外，還引導學生思考、分析、概括其他性別決定方式，培養了學生的生命觀念。

4.3 科學探究，培養科學思維

聯系以上情境，在學生理解了某些與性別相關聯的原因是致病基因位于性染色體上后，教師引出性染色體的基因傳遞是伴性遺傳，提供摩爾根發現伴性遺傳規律的相關科學史料，引導學生按照科學探究的思路進行思考與歸納，在沉浸式探究過程中培養學生的科學思維。

①觀察現象并提出問題。教師提供資料：摩爾根選取的實驗動物為果蠅。果蠅常見于各類腐爛的水果周圍，是一種XY型性別決定的昆蟲。其生活周期短、生命力強，容易飼養，是遺傳學研究的好材料。野生型果蠅眼睛的顏色都是紅色。摩爾根的夫人偶然發現了一只白眼果蠅，摩爾根將其視如珍寶，裝在單獨的瓶子里隨身攜帶，哪怕睡覺也要放在身旁。摩爾根用這只白眼雄果蠅與一只紅眼雌果蠅進行了雜交實驗，結果顯示F1全部為紅眼。教師提出問題：果蠅的眼色遺傳遵循什么規律呢？紅眼和白眼哪個是顯性性狀？學生思考后，回答：讓F1代個體雌雄交配，F2代中紅眼果蠅的數量與白眼果蠅的數量這比約等于3∶1。因此，果蠅眼色的遺傳遵循分離定律。然后，教師追問：為什么F2中白眼果蠅都是雄性？

②作出假設。依據“英國王室血友病情境”，學生思考F2中白眼果蠅都是雄性的原因并作出假設。有學生可能會作出假設為控制眼色的基因位于Y染色體上，有的學生可能會假設控制眼色的基因只位于果蠅X染色體上。接著，教師將提出不同假設的學生進行分組，分小組繼續后續科學探究歷程。

③設計實驗。教師向學生展示現有實驗材料，即紅眼雌果蠅和白眼雄果蠅。學生分小組討論、設計實驗，并利用推理與演繹的方法，借助遺傳圖解得出理論實驗結果。在小組討論過程中，教師啟發學生思考親本中父本母本表型互換是否會影響實驗結果，并鼓勵學生身臨其境，假想自己作為科學家摩爾根如何利用現有實驗材料創造更多不同的實驗材料，進而完成實驗。

④實施實驗并分析數據。學生分小組展示自己設計的實驗，師生共同探討實驗的可行性及是否能夠驗證假設。教師向學生展示摩爾根所做的幾組實驗，引導學生比較自己設計的實驗。學生將摩爾根所做實際實驗結果與通過演繹推理所得出的理論實驗結果相驗證，進而得出結論。除此之外，在實驗條件允許的情況下，教師可以鼓勵學生課后進行真實實驗，實現實驗設計。

⑤得出結論。教師提出問題：根據實際實驗數據，哪個假設是正確的？學生通過模擬真實的科學探究過程，明確控制眼色的基因位于果蠅X染色體上。

設計意圖：以摩爾根果蠅實驗科學史為線索，學生沿著科學家的研究道路、科學探究思路，運用演繹與推理的方法探討、闡明伴性遺傳的特點，從而培養科學思維。摩爾根實驗的科學史從舊教材的“發現之路”板塊被調整到新教材正文中，蘊含著摩爾根鍥而不舍、追求真理的科學探究精神，具有很高的教育價值，能夠很好地培養學生的科學素養。

4.4 情境應用，培養社會責任

回歸情境，教師再次向學生展示維多利亞女王及部分后代血友病患病情況簡圖（圖1），圖中灰色代表患者。教師提問：血友病致病基因位于什么染色體上？在學生回答的基礎上，教師繼續追問：為什么？并引導學生分析原因，展現運用推理與演繹的方法過程，進而驗證課堂伊始學生提出的假設是否正確，回答情境導入時引出的問題，以評價學生們對于本節內容的理解和應用情況。

教師展示全國范圍內血友病患病相關材料：全國約有13.6萬血友病患者，其中男性患者數量明顯多于女性。并提出問題：結合伴性遺傳的特點，為什么男性血友病患者數量多于女性？學生基于血友病致病基因為位于X染色體的隱性基因，進行解釋。教師繼續向學生展示血友病患者生活中的諸多不便，如很小的創傷對于血友病患者而言就有可能奪取他們的生命，進而激發學生們的社會責任感，如思考如何避免血友病這一遺傳疾病的產生、如何從社會和個人層面關愛血友病患者等。

設計意圖：課堂開始創設的情境貫穿整節課程設計，教師幫助學生完成知識的遷移和應用，引導學生自主學習意識，基于課程內容回答自己提出的問題，深化課程理解，并通過真實材料及疾病的數據，培養學生的社會責任。

5 教學反思

本節課通過“英國王室血友病”的情境，教師由“講述者”轉變為“素材的提供者”，以學生為主導、以問題為驅動啟發學生自主探究，并在探究過程中潛移默化地落實生物學科素養，讓生物學習真實發生。

“英國王室血友病”這一情境滿足了“情”和“境”兩方面的要求。一方面，血友病作為遺傳疾病嚴重威脅人類生命健康，關于血友病的認知有利于激發學生的學習興趣與熱情；另一方面，這一情境也為學生的學習提供認知停靠點，整節課圍繞血友病展開和深入，逐步達成教學目標。

高中遺傳學相關內容聯系緊密，教師可將“英國王室血友病”作為大情境融入到教學內容中，從而將遺傳的分子基礎、遺傳信息傳遞和可遺傳的變異三章內容有機串聯起來，避免情境的碎片化，實現單元化教學課程內容的關聯與融通。