基于教材邏輯的教學(xué)設(shè)計(jì)

朱滿員

摘 要：為減少教學(xué)設(shè)計(jì)中重設(shè)計(jì)而不重教材的不良傾向，以“遺傳的染色體學(xué)說(shuō)”的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，通過(guò)挖掘模塊2前3章的教材編排邏輯，將孟德爾定律整合入減數(shù)分裂過(guò)程，再利用表格及3個(gè)標(biāo)注基因的活動(dòng)，來(lái)完成染色體學(xué)說(shuō)對(duì)基因分離定律與自由組合定律的解釋。 以此說(shuō)明，用好教材，基于教材邏輯的教學(xué)設(shè)計(jì)才是設(shè)計(jì)教學(xué)最靠譜的方式。

關(guān)鍵詞：教材邏輯；基因；染色體；減數(shù)分裂；遺傳定律

一、教材分析

自從孟德爾兩大規(guī)律再發(fā)現(xiàn)后，人們才意識(shí)到孟德爾定律的重要性：①遺傳現(xiàn)象竟有規(guī)律可循。②遺傳規(guī)律也可以“數(shù)學(xué)化”。通過(guò)數(shù)學(xué)的方式揭示遺傳的秘密，正是現(xiàn)代科學(xué)主導(dǎo)的方法論。③孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)，既有嚴(yán)密的推理過(guò)程，又有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，符合現(xiàn)代科學(xué)實(shí)證主義的要求。這些都標(biāo)志著遺傳學(xué)從此走上現(xiàn)代科學(xué)之路。所以，當(dāng)時(shí)的學(xué)界對(duì)孟德爾提出的遺傳因子（即基因）充滿了好奇，迫切地想知道基因在哪里？基因是什么？

本節(jié)是《染色體與遺傳》第2節(jié)的內(nèi)容，正是將基因定位于染色體上，為尋找“基因是什么”的答案，邁出了最堅(jiān)實(shí)的一步。正因?yàn)槿绱耍z傳的染色體學(xué)說(shuō)的內(nèi)容雖只有一句話，但第一次將一組具體的事實(shí)（染色體行為）和另一組假設(shè)（基因行為）統(tǒng)一起來(lái)；第一次把遺傳與細(xì)胞學(xué)完美地結(jié)合起來(lái)，將遺傳學(xué)導(dǎo)向了微觀領(lǐng)域的研究，從而加快了染色體理論向基因論過(guò)渡的進(jìn)程。

所以，本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的核心思想就是從教材的邏輯中挖掘出科學(xué)史思路，將遺傳的染色體學(xué)說(shuō)的提出與應(yīng)用邏輯化。旨在希望通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生清楚基因和染色體的關(guān)系，能夠從減數(shù)分裂的角度理解基因的分離和自由組合定律的實(shí)質(zhì)，把遺傳與減數(shù)分裂、基因與染色體的關(guān)系真正融合起來(lái)，使抽象的基因具象化。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 遺傳的染色體學(xué)說(shuō)的提出以及利用遺傳的染色體學(xué)說(shuō)解釋孟德爾遺傳規(guī)律[1]。

【教學(xué)難點(diǎn)】 利用遺傳的染色體學(xué)說(shuō)解釋孟德爾遺傳規(guī)律。

二、學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)本內(nèi)容之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了有絲分裂和減數(shù)分裂，也清楚了分離定律和自由組合定律的相關(guān)內(nèi)容，并且高中生已具備較強(qiáng)的分析、推理等抽象思維能力，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了知識(shí)與能力上的基礎(chǔ)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.嘗試運(yùn)用類比推理的方法，推測(cè)基因與染色體的關(guān)系，并能理解基因與染色體的平行關(guān)系。

2.能用染色體學(xué)說(shuō)解釋孟德爾遺傳規(guī)律的實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)表達(dá)能力以及理性的思辨能力。

3.通過(guò)了解染色體學(xué)說(shuō)的提出背景及內(nèi)容，領(lǐng)悟?qū)W說(shuō)的提出或建立是一個(gè)求實(shí)證、講邏輯、重修正的過(guò)程，有助于學(xué)生養(yǎng)成實(shí)證、創(chuàng)新、合作的科學(xué)精神與態(tài)度。

四、教學(xué)的基本流程

五、教學(xué)過(guò)程

1.導(dǎo)入

教師提問(wèn)：為什么教材中將減數(shù)分裂一節(jié)安排在孟德爾定律之后？如果將減數(shù)分裂與有絲分裂放一起好像更具知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性。

學(xué)生：思考過(guò)后表示沒(méi)有想過(guò)這個(gè)問(wèn)題。

教師：要弄清這個(gè)問(wèn)題，就需要將教材的編排思路梳理一下。1865年孟德爾提出了基因的傳遞規(guī)律，1900年孟德爾定律重新被發(fā)現(xiàn)后，人們對(duì)基因備感興趣，想弄明白基因僅是個(gè)抽象的概念還是存在的實(shí)體？即要搞清“基因是什么”。時(shí)值顯微鏡與染色技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，科學(xué)家已成功觀察并描述了減數(shù)分裂過(guò)程。孟德爾的支持者就試圖將孟德爾的理論與細(xì)胞理論及進(jìn)化論聯(lián)系起來(lái)，畢竟孟德爾理論當(dāng)初不被認(rèn)可的重要原因之一就是孟德爾的文章只是“純粹事實(shí)”的收集羅列，不能與現(xiàn)有的理論結(jié)構(gòu)（尤其是進(jìn)化論、漸成論）銜接。孟德爾理論的最佳“銜接者”就是減數(shù)分裂了，因?yàn)槊系聽柕姆蛛x定律與自由組合定律都是發(fā)生在F1產(chǎn)生配子時(shí)。配子就是通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的，所以將減數(shù)分裂安排在孟德爾遺傳定律之后是符合人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)知過(guò)程。

也因此，浙科版《生物》模塊2前3章的編排邏輯是：第1章提出基因的傳遞規(guī)律；第2章則研究基因在哪里；第3章就揭示出基因是什么。一旦掌握了遺傳的本質(zhì)與規(guī)律后，人類中心主義的現(xiàn)代科學(xué)則自覺(jué)地用于對(duì)自然界的改造上；第4章就是利用遺傳的規(guī)律來(lái)改造生物的表現(xiàn)型以滿足人類的需求。

設(shè)計(jì)意圖：①此問(wèn)題并不是真的要讓學(xué)生回答，而是借這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生從不同的角度去解讀教材。其最終意圖是讓教師帶領(lǐng)學(xué)生一起捋教材思路。②將教材的編排邏輯這樣挖掘，不僅回答了上述問(wèn)題，還水到渠成地銜接到減數(shù)分裂的復(fù)習(xí)，提升了教學(xué)設(shè)計(jì)的整體性與自洽性。

2.【環(huán)節(jié)一】 減數(shù)分裂復(fù)習(xí)

教師：在黑板上板畫減數(shù)分裂的細(xì)胞輪廓圖，并請(qǐng)一位同學(xué)上黑板來(lái)完成以2對(duì)同源染色體為例的減數(shù)分裂過(guò)程示意圖（如圖2）。

教師巡視學(xué)生的畫寫情況。當(dāng)學(xué)生基本畫完減數(shù)分裂過(guò)程后，教師進(jìn)行評(píng)價(jià)與修改。

3.【環(huán)節(jié)二】 梳理基因與染色體行為的一致性

教師用PPT出示孟德爾的兩大定律，并圈出關(guān)鍵詞后提問(wèn)：孟德爾對(duì)基因行為描述用詞，與減數(shù)分裂過(guò)程中描述染色體行為用詞一樣，是不是說(shuō)明基因的行為與染色體的行為有相同之處？基因與染色體的行為還有沒(méi)有其他的相似處？可以參考教材34頁(yè)上的內(nèi)容，完成表1（表格內(nèi)容讓學(xué)生填）。

教學(xué)商榷：對(duì)于這部分教學(xué)設(shè)計(jì)，有些教師采用的是讓學(xué)生分別畫出2對(duì)相對(duì)性狀雜交的遺傳圖解與圖2的減數(shù)分裂過(guò)程，從而讓學(xué)生從2個(gè)圖解的比較中得出基因與染色體行為的一致性。甚至在比較過(guò)程中教師不允許學(xué)生看書，或許是認(rèn)為書上得來(lái)終覺(jué)淺，自己得出的結(jié)論才深刻?？墒谴朔ㄓ行┏C枉過(guò)正。一則，教材就是學(xué)生最好的自主學(xué)習(xí)文本，歷次的選考表明，教材的作用是越來(lái)越重要。二則，不讓學(xué)生看書，學(xué)生反而知道教師要的答案就在書上，他們會(huì)機(jī)智的從書上找到教師想要的答案。所以，索性要求學(xué)生看書，將教材中的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為表格中的內(nèi)容，這種形式的轉(zhuǎn)換也是學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程，有助于理解“基因位于染色體上”的假說(shuō)。

教師提問(wèn)：就表格中基因與染色體行為的一致性來(lái)看，“基因就是染色體”及“基因位于染色體上”兩種推測(cè)都是合理的，但為何薩頓會(huì)修改了他的觀點(diǎn)？

設(shè)問(wèn)意圖：①教材中并未提及“基因就是染色體”的推測(cè)，而直接得出“基因可能位于染色體上”的推測(cè)難免邏輯不嚴(yán)?，F(xiàn)通過(guò)此設(shè)問(wèn)，彌補(bǔ)了教材邏輯上的漏洞。②激發(fā)學(xué)生深度思考，引導(dǎo)學(xué)生去考慮生物性狀的多樣性與生物體染色體數(shù)目的恒定性之間的差異，從而鋪墊出“一條染色體上可以有多個(gè)基因”的推測(cè)，以提高學(xué)生邏輯推理的嚴(yán)謹(jǐn)性。③通過(guò)對(duì)2種推測(cè)的比較探討，讓學(xué)生體悟到該學(xué)說(shuō)的建立是一個(gè)求實(shí)證、講邏輯、重修正的過(guò)程。

4.【環(huán)節(jié)三】 染色體學(xué)說(shuō)對(duì)孟德爾定律的解釋

教師提問(wèn)：一種學(xué)說(shuō)或理論要為大眾所認(rèn)可，它要么有可靠的證據(jù)支持，要么具很強(qiáng)的解釋力。而這種學(xué)說(shuō)或理論要上升到科學(xué)的層面，則需要兩者兼而有之。關(guān)于“基因位于染色體上”的證據(jù)，下一節(jié)內(nèi)容再討論。本節(jié)課主要任務(wù)是用該學(xué)說(shuō)去解釋孟德爾的遺傳定律，也就是孟德爾本人也無(wú)法解釋的三個(gè)問(wèn)題：①基因?yàn)槭裁词浅蓪?duì)存在的？②在F1產(chǎn)生配子時(shí)，等位基因?yàn)槭裁词欠蛛x的？③非等位基因?yàn)槭裁磿?huì)自由組合？

教師示范：作為示范性，先回答第一個(gè)為什么，即“體細(xì)胞中基因?yàn)槭裁词浅蓪?duì)存在的”。并以一對(duì)同源染色體，一對(duì)等位基因A、a為例進(jìn)行板演等位基因位于染色體上的4種情況，如圖3。

設(shè)計(jì)意圖：①連續(xù)拋出三個(gè)“為什么”還是很震撼的，能激起學(xué)生深入思考。②通過(guò)羅列基因位于染色體上的4種情況后，逐一排除1～3情況。確定只有第4種情況，即等位基因位于同源染色體的相同位置上，才能確保同源染色體2條，等位基因也2個(gè)的一致性。③學(xué)生第一次面臨將基因標(biāo)注于染色體上，會(huì)直覺(jué)地認(rèn)為基因可在染色體上的任何位置，而顯得無(wú)所適從。通過(guò)教師的示范板演，預(yù)先將幾種錯(cuò)誤情況排除，從而將“等位基因位于同源染色體的相同位置上”作為核心概念在學(xué)生的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)中“錨定”下來(lái)，為后續(xù)的教學(xué)做好知識(shí)鋪墊，大大提高學(xué)習(xí)效率。

教師提出標(biāo)注任務(wù)1：現(xiàn)就用染色體學(xué)說(shuō)來(lái)嘗試解釋第2個(gè)為什么，請(qǐng)將Yy這一對(duì)等位基因標(biāo)于減數(shù)分裂示意圖上。

學(xué)生活動(dòng)：一位學(xué)生到黑板前將基因標(biāo)注到之前板畫的減數(shù)分裂過(guò)程圖上。其他學(xué)生在自己畫的減數(shù)分裂過(guò)程圖上標(biāo)注，如圖4。

教師巡視、評(píng)價(jià)完后，再提出標(biāo)注任務(wù)2：現(xiàn)將孟德爾研究的第2對(duì)基因Rr也標(biāo)注到減數(shù)分裂的示意圖中。

學(xué)生活動(dòng)：一位學(xué)生到黑板前將基因標(biāo)注到減數(shù)分裂過(guò)程圖上。其他學(xué)生在自己畫的減數(shù)分裂過(guò)程圖上標(biāo)注，如圖5。

設(shè)計(jì)意圖：①通過(guò)將等位基因逐對(duì)標(biāo)注到減數(shù)分裂過(guò)程圖中的方法，把大任務(wù)拆分成2個(gè)小任務(wù)，采取“小步慢進(jìn)”的方式，不斷引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同“等位基因位于同源染色體相同位置上”的觀點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)于學(xué)習(xí)遷移能力一般的學(xué)生而言，也有了一個(gè)緩步上升的小臺(tái)階，減少其學(xué)習(xí)的難度。②學(xué)生在標(biāo)注過(guò)程中，教師還要引導(dǎo)學(xué)生看書，教材中對(duì)孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)解釋仍比較抽象。如果學(xué)生能通過(guò)閱讀教材內(nèi)容，將2對(duì)等位基因準(zhǔn)確地標(biāo)注到減數(shù)分裂過(guò)程圖中，那也是一種很好的內(nèi)化與提升。

5.小結(jié)與提升

教師提問(wèn)：結(jié)合板圖，請(qǐng)同學(xué)們回答第2個(gè)為什么——等位基因?yàn)槭裁磿?huì)分離和第3個(gè)為什么——非等位基因?yàn)槭裁磿?huì)自由組合？

設(shè)問(wèn)意圖：這兩個(gè)“為什么”的答案在圖中已顯而易見，此設(shè)問(wèn)旨在讓學(xué)生學(xué)會(huì)用教材中的語(yǔ)言來(lái)回答問(wèn)題，以培養(yǎng)學(xué)生精準(zhǔn)、規(guī)范的表達(dá)。同時(shí)也小結(jié)了本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

教師再提出標(biāo)注任務(wù)3：如果現(xiàn)在再增加一對(duì)等位基因E與e，如何將這對(duì)基因也標(biāo)注到圖5中？

學(xué)生活動(dòng)：一位學(xué)生到黑板上進(jìn)行標(biāo)注（只要標(biāo)在精原細(xì)胞上即可），其他學(xué)生思考。

設(shè)計(jì)意圖：①通過(guò)2對(duì)同源染色體，3對(duì)等位基因，創(chuàng)設(shè)一個(gè)有沖突的情境，讓學(xué)生的思維得到進(jìn)一步的激發(fā)。②這是一個(gè)反饋性的設(shè)問(wèn)，如果學(xué)生能正確標(biāo)注出，說(shuō)明學(xué)生對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)效果較好。③無(wú)論學(xué)生將E、e標(biāo)在已有的2對(duì)同源染色體上還是標(biāo)在添加的第3對(duì)同源染色體上，都需要學(xué)生對(duì)自己的標(biāo)注進(jìn)行解釋與說(shuō)明。通過(guò)師生的問(wèn)答互動(dòng)自然引出了非等位基因的2種情況，即同源染色體上的非等位基因和非同源染色體上的非等位基因。也只有非同源染色體上的非等位基因才表現(xiàn)為自由組合，從而引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自由組合定律的適用條件。

六、教學(xué)反思

1.本節(jié)課的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

①引入設(shè)問(wèn)新穎。教師通過(guò)設(shè)問(wèn)：為什么教材中將減數(shù)分裂一節(jié)安排在孟德爾定律之后？不僅為學(xué)生捋清了教材的編排邏輯，還自然而然地將遺傳定律與減數(shù)分裂聯(lián)系起來(lái)，并順利地過(guò)渡到對(duì)減數(shù)分裂的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)中。②緊扣教材。本節(jié)課2次引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材；整節(jié)課從挖掘教材的邏輯出發(fā)，最終又用教材的語(yǔ)言歸納重點(diǎn)，教材的利用率高。筆者認(rèn)為教材是專家團(tuán)隊(duì)幾易其稿，多方審查，打磨了數(shù)年才開發(fā)而成的，是集體智慧的結(jié)晶。所以教材的編排一定有其深意，挖掘出教材的邏輯性正是教學(xué)設(shè)計(jì)最靠譜的方法。

2.遵從教材的邏輯性

有時(shí)，教師會(huì)覺(jué)得對(duì)教材“按部就班”，有點(diǎn)照本宣科，沒(méi)有新意。于是教師為體現(xiàn)“設(shè)計(jì)感”，而對(duì)教學(xué)內(nèi)容作大幅度的重組。這并不是不可以，但學(xué)生很可能一時(shí)不知道教師在講哪塊內(nèi)容，這就無(wú)形中增加了學(xué)生聽課的盲目性與難度。另一方面，教師因有一定的專業(yè)背景，會(huì)從“上帝視角”去設(shè)計(jì)教學(xué)。但學(xué)生是初學(xué)者，這個(gè)差距教師應(yīng)考慮。若只是為改變而改變的設(shè)計(jì)，既無(wú)意義又徒增學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

3.教材的邏輯性遵從科學(xué)史的發(fā)展

科學(xué)發(fā)展史是一部人類認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程史，也是人類對(duì)自然現(xiàn)象由表象到本質(zhì)的探究史。教材往往是按科學(xué)史的邏輯來(lái)編排的，如伴性遺傳一節(jié)，從“染色體組型的概念與分析方法、意義→性別決定→伴性遺傳的發(fā)現(xiàn)→人類的伴性遺傳現(xiàn)象”，這樣的編排不僅尊重知識(shí)的邏輯性，還符合人的認(rèn)知規(guī)律與概念的發(fā)展規(guī)律，也是最容易為學(xué)生所理解與接受的。

總之，在沒(méi)能設(shè)計(jì)出更好的教學(xué)邏輯之前，請(qǐng)盡可能地利用好教材本身的邏輯性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 浙江省基礎(chǔ)教育課程改革專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).浙江省普通高中學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見（2014年版）.杭州：浙江教育出版社，2014：22.

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