孟凡龍

摘要從個(gè)體異常性狀、細(xì)胞層次分析、分子角度探究等方面結(jié)合一系列層層遞進(jìn)的問題串展開對基因突變的內(nèi)涵、外延及其本質(zhì)深入探究，注重由外而內(nèi)、由表及里、由宏觀到微觀來分析。

關(guān)鍵詞批判性思維 問題化教學(xué) 基因突變

批判性思維就是通過一定的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)思維，進(jìn)而改善思維，是合理的、反思性的思維，既包括思維技能，也包括思維傾向。批判性思維的發(fā)展歷程為：蘇格拉底思想與古希臘哲學(xué)→杜威的反省性思維→波普爾的批判理性主義→非形式邏輯運(yùn)動(dòng)的發(fā)展→Deiphi報(bào)告。批判性思維的精髓是以獨(dú)立判斷和獨(dú)立人格為基礎(chǔ)的理性精神和健康而富有創(chuàng)造性的懷疑精神。批判性并不意味著批評，而意味著看到更遠(yuǎn)處或內(nèi)外反思，是通過分析和評估做出更好的判斷。批判性思維也是生物學(xué)核心素養(yǎng)中理性思維所提倡的。

問題化教學(xué)是指以一系列精心設(shè)計(jì)的類型豐富、質(zhì)量優(yōu)良的有效教學(xué)問題來貫穿教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決問題的認(rèn)知能力與高級思維技能的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)其對課程內(nèi)容持久深入理解的一種教學(xué)模式。問題化教學(xué)的關(guān)鍵在于創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)認(rèn)知沖突，將學(xué)生置身于由教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化而來的問題情境中，使其嘗試尋找答案，在新舊認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不斷轉(zhuǎn)換中經(jīng)歷同化順應(yīng)過程，進(jìn)而達(dá)到新的認(rèn)知平衡。本節(jié)教學(xué)過程中，教師努力將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)換成一系列的問題化處理，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1呈現(xiàn)個(gè)體異常性狀，激發(fā)探究欲望

教師展示DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的三幅圖片，引導(dǎo)學(xué)生理解：DNA獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)和堿基互補(bǔ)配對原則保證了遺傳信息的精確傳遞，同時(shí)堿基互補(bǔ)配對原則還保障遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯在后代中準(zhǔn)確表達(dá)，產(chǎn)生正常的生物性狀。那么生物界中會(huì)出現(xiàn)異常性狀嗎？這些異常的生物性狀都與遺傳信息的傳遞和表達(dá)異常有關(guān)嗎？教師呈現(xiàn)資料：①在北京培育的優(yōu)質(zhì)甘藍(lán)品種，葉球最大的有3.5 kg，當(dāng)引種到拉薩后，由于晝夜溫差大、日照時(shí)間長、光照強(qiáng)，葉球可重達(dá)7kg左右。但再引回北京后，葉球又只有3.5 kg。②從1945年愛爾蘭科學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素后，各國科學(xué)家用紫外線照射的方法處理青霉菌，使青霉素的產(chǎn)量迅速提高，價(jià)格大幅下降。③長期食用隔夜飯菜、腌制食品、燒烤等可能會(huì)致癌。④接種HPV（人乳頭瘤病毒）疫苗可以有效預(yù)防宮頸癌的發(fā)生。

通過資料的比較分析，教師引導(dǎo)學(xué)生理解生物的表現(xiàn)型是由基因型和環(huán)境共同控制的，進(jìn)而提出不可遺傳變異和可遺傳變異，引導(dǎo)學(xué)生理解它們的區(qū)別是是否引起了遺傳物質(zhì)的改變。教師針對表現(xiàn)型和基因型的關(guān)系，進(jìn)一步提出問題：基因突變與環(huán)境之間有怎樣的關(guān)系？學(xué)生總結(jié)出影響基因突變的物理因素、化學(xué)因素和生物因素，這些因素在自然狀況下對生物造成的基因突變稱為自發(fā)突變。教師呈現(xiàn)不同生物的不同基因的自發(fā)突變頻率表，引導(dǎo)學(xué)生得出自然條件下基因突變的頻率很低這一重要特征。教師進(jìn)一步提出問題：科學(xué)家如何才能在較短時(shí)間內(nèi)獲得能產(chǎn)生更多青霉素的高產(chǎn)青霉菌株呢？學(xué)生很自然地想到用物理因素、化學(xué)因素或生物因素進(jìn)行人工誘發(fā)青霉菌發(fā)生突變，稱為人工誘變。教師呈現(xiàn)人工誘發(fā)青霉菌突變的模擬圖，進(jìn)一步提出問題：這些青霉菌經(jīng)過人工誘變后都變成了高產(chǎn)青霉菌嗎？學(xué)生經(jīng)過討論分析后可以得出青霉菌經(jīng)過人工誘變后可能會(huì)出現(xiàn)的三種情況。教師進(jìn)一步設(shè)問：這是為什么呢？這就需要從細(xì)胞水平進(jìn)行分析了。

2注重細(xì)胞層次分析，加強(qiáng)比較拓展

教師呈現(xiàn)果蠅體細(xì)胞中的染色體圖和果蠅眼色基因突變不定向示意圖，引導(dǎo)學(xué)生分析生物體內(nèi)的一個(gè)基因可以向不同方向發(fā)生變異，從而產(chǎn)生一個(gè)以上的等位基因，這個(gè)等位基因是生物細(xì)胞之前沒有的基因。因此基因突變是產(chǎn)生新基因的重要途徑，是生物變異的根本來源，是生物進(jìn)化的原始材料，這就形成了基因突變的重要意義。學(xué)生通過以上分析很自然地得出基因突變具有不定向性這一特征。

基因突變與染色體、DNA有怎樣的關(guān)系呢？細(xì)胞在正常的分裂過程中可能會(huì)發(fā)生各種可遺傳變異，那么變異類型與細(xì)胞分裂又有什么樣的關(guān)系呢？教師呈現(xiàn)圖1，請學(xué)生分析圖中分別可能發(fā)生了什么樣的變異，通過圖甲和圖乙的分析，引導(dǎo)學(xué)生深入理解基因突變可能發(fā)生在有絲分裂、減數(shù)分裂，甚至無絲分裂中，而基因重組一般發(fā)生在減數(shù)分裂中。教師進(jìn)一步提出問題：基因突變?nèi)舭l(fā)生在有絲分裂的體細(xì)胞中，會(huì)遺傳給后代嗎？引導(dǎo)學(xué)生拓展思維，如植物細(xì)胞可以通過植物組織培養(yǎng)等無性繁殖方式傳遞給后代。針對圖丙，教師設(shè)計(jì)一系列問題：①染色體片段的缺失、增多屬于基因突變嗎？②基因突變后染色體上的片段發(fā)生改變嗎？③基因突變后基因的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、位置發(fā)生改變嗎？引導(dǎo)學(xué)生深入理解基因突變與染色體變異之間的區(qū)別。同時(shí)教師進(jìn)一步提出問題：基因突變是怎樣突變成它的等位基因的？進(jìn)而進(jìn)入分子水平的研究。

3深入分子角度探究，把握基因突變本質(zhì)

教師呈現(xiàn)基因突變典型案例：鐮刀型細(xì)胞貧血癥，請三位學(xué)生分別模擬醫(yī)生、病人、血檢員的角色，以對話的方式從病人的個(gè)體水平上和血細(xì)胞水平上的表現(xiàn)，并結(jié)合病人的家族遺傳圖譜（教師呈現(xiàn)）分析該病的有關(guān)情況。教師根據(jù)血紅蛋白異常一氨基酸的異常→mRNA異?！鶧NA異常逐步引導(dǎo)學(xué)生追溯該病的根本原因，進(jìn)而得出基因突變的概念。

同時(shí)針對該概念，教師提出問題：堿基對的替換、缺失、增添一定會(huì)引起氨基酸序列的改變嗎？每個(gè)學(xué)習(xí)小組分發(fā)一張圖2，教師呈現(xiàn)密碼子表，請學(xué)生按照學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論交流，并總結(jié)n或3n對堿基的替換、缺失、增添對氨基酸序列可能造成的影響（注意引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)生在終止密碼上的情況）。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生完善結(jié)論。

在此基礎(chǔ)上，教師呈現(xiàn)真核細(xì)胞中基因結(jié)構(gòu)圖，提出問題：基因突變不一定會(huì)改變生物性狀的可能原因有哪些？并引導(dǎo)學(xué)生從不同角度總結(jié)提升：①基因本身不用表達(dá)；②基因突變發(fā)生在顯性純合子中；③密碼子改變但其決定的氨基酸不變；④有些突變改變了蛋白質(zhì)中個(gè)別氨基酸的位置，但該蛋白質(zhì)的功能不變；⑤基因突變發(fā)生在精子的細(xì)胞質(zhì)基因中；⑥基因突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)及編碼區(qū)的內(nèi)含子等情況下也不一定引起生物性狀的改變。

最后，教師提出問題：地球上的任何生物的任何基因都會(huì)發(fā)生基因突變嗎？由此引導(dǎo)學(xué)生一起理解基因突變的普遍性和隨機(jī)性，進(jìn)而完善基因突變的特征。同時(shí)教師嘗試提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任：生活中我們應(yīng)該如何預(yù)防基因突變導(dǎo)致的癌癥呢？教師引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)健康地生活，并主動(dòng)向家人朋友宣傳健康知識(shí)。

通過以批判性思維的視角對基因突變有關(guān)內(nèi)容的深度分析，也提醒教師在教學(xué)過程中不能僅僅停留在知識(shí)層次本身的“是什么”，還要更多的對知識(shí)產(chǎn)生“為什么”的疑問，進(jìn)而深度理解知識(shí)概念的內(nèi)涵與外延，促進(jìn)學(xué)生掌握學(xué)科的核心知識(shí)，理解學(xué)習(xí)的過程，把握學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、高級的社會(huì)性情感、積極的態(tài)度、正確的價(jià)值觀，成為既具獨(dú)立性、批判性、創(chuàng)造性又有合作精神、基礎(chǔ)扎實(shí)的優(yōu)秀的學(xué)習(xí)者，成為未來社會(huì)歷史實(shí)踐的主人。