指向核心素養(yǎng)的高三一輪復(fù)習(xí)主題教學(xué)以“水稻的遺傳與進(jìn)化”為例

朱瑞

常規(guī)的高三生物一輪復(fù)習(xí)基本為教師梳理基礎(chǔ)知識(shí)、學(xué)生練習(xí)反饋應(yīng)用，主要目標(biāo)是提高學(xué)生解題能力。在高三一輪復(fù)習(xí)中，有的學(xué)生還會(huì)出現(xiàn)對(duì)分散的章節(jié)知識(shí)掌握程度較好，但不能很好地把握整個(gè)模塊概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，難以深刻理解生命觀念和形成科學(xué)思維。如何將高三復(fù)習(xí)課由培養(yǎng)學(xué)生解題能力轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為主，筆者嘗試以學(xué)生實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以袁隆平雜交水稻的研究過(guò)程為背景，設(shè)計(jì)出水稻的遺傳與進(jìn)化專題，目的是在高三必修2一輪復(fù)習(xí)結(jié)束時(shí)有針對(duì)性地整理復(fù)習(xí)遺傳與進(jìn)化模塊，開(kāi)發(fā)和重組有關(guān)遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)、遺傳的分子基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律、生物變異和育種、生物進(jìn)化等內(nèi)容，使學(xué)生深入理解遺傳與進(jìn)化模塊核心概念之間的聯(lián)系，綜合運(yùn)用解決真實(shí)情境下的生物學(xué)問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)理念

水稻作為重要的糧食作物，對(duì)我國(guó)乃至全世界具有重大的意義，可以引起學(xué)生關(guān)注關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的生物學(xué)議題。教師要鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)去嘗試解決相關(guān)生物學(xué)問(wèn)題。教師以袁隆平對(duì)水稻的研究為背景，可以讓學(xué)生深深體會(huì)袁隆平院士在科學(xué)事業(yè)上不斷創(chuàng)新、勇于拼搏的精神，為國(guó)家為人類無(wú)私奉獻(xiàn)的高尚人格，讓年輕一代自我反思誰(shuí)才是我們真正該追的“星”。該專題充分體現(xiàn)生物課程的育人價(jià)值，貫徹黨以立德樹(shù)人為根本任務(wù)的教育方針，符合學(xué)生終身學(xué)習(xí)和發(fā)展的需要。

2 教學(xué)目標(biāo)

①認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能觀，能從水稻的分子水平、細(xì)胞水平、個(gè)體水平舉例說(shuō)明;認(rèn)同進(jìn)化與適應(yīng)觀，認(rèn)識(shí)人在水稻進(jìn)化過(guò)程中的作用;能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生物多樣性、統(tǒng)一性、獨(dú)特性和復(fù)雜性，并能運(yùn)用這些觀念探究較為復(fù)雜情景中的生命規(guī)律。

②基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討闡釋水稻遺傳變異的現(xiàn)象及規(guī)律。

③對(duì)生物信息提取、整合、運(yùn)用的能力，經(jīng)過(guò)觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及對(duì)結(jié)果的交流與討論，增強(qiáng)對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象的好奇心和求知欲，增強(qiáng)合作探究能力。

④關(guān)注遺傳學(xué)的研究進(jìn)展，關(guān)注其研究成果在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。理性看待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全問(wèn)題，能識(shí)別身邊的虛假宣傳和無(wú)科學(xué)依據(jù)的傳言，向身邊的人普及科學(xué)常識(shí)。崇尚愛(ài)國(guó)科學(xué)家的科研態(tài)度和人文精神，以專業(yè)知識(shí)和能力為國(guó)家和全人類的和平和發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：構(gòu)建遺傳進(jìn)化的概念思維導(dǎo)圖，在真實(shí)情境中靈活運(yùn)用概念解決復(fù)雜的問(wèn)題。

難點(diǎn)：能舉出水稻進(jìn)化的事實(shí)證據(jù)，概括性地解釋水稻進(jìn)化的原因。

4 課前準(zhǔn)備

每位學(xué)生準(zhǔn)備家庭常吃的幾種大米，了解大米的商品名稱和品種名稱，了解大米產(chǎn)地的情況。學(xué)生以小組為單位分別搜集有關(guān)海水稻、巨型稻、多倍體水稻和轉(zhuǎn)基因水稻的資料，設(shè)計(jì)出相關(guān)的遺傳學(xué)問(wèn)題，并用科學(xué)術(shù)語(yǔ)嘗試作出答案，書(shū)寫(xiě)在學(xué)案上。

5 教學(xué)過(guò)程

5.1 環(huán)節(jié)一：生活實(shí)例導(dǎo)入專題

教師組織學(xué)生比較從家里帶來(lái)的大米。學(xué)生通過(guò)觀察，選出性狀有差別的幾種大米用展臺(tái)顯示，并簡(jiǎn)介大米的品種和產(chǎn)地，找出這些大米在性狀上具體的不同之處。教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的遺傳和變異的知識(shí)，解釋這些不同性狀出現(xiàn)的原因。

教師設(shè)計(jì)問(wèn)題串：

①水稻的遺傳物質(zhì)是什么？它的哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與儲(chǔ)存豐富的遺傳信息相適應(yīng)？

②親代、子代間的DNA分子怎樣保持連續(xù)性？如何證明DNA分子是半保留復(fù)制的？

③遺傳物質(zhì)是怎樣控制水稻性狀的？蛋白質(zhì)與性狀的表現(xiàn)是什么關(guān)系？細(xì)胞中基因是怎樣控制蛋白質(zhì)合成的？細(xì)胞中的哪些結(jié)構(gòu)直接參與了蛋白質(zhì)的合成？

④有性生殖主要包含哪些重要的環(huán)節(jié)？減數(shù)分裂和受精作用的生物學(xué)意義是什么？減數(shù)分裂過(guò)程中染色體發(fā)生了怎樣的變化？染色體與基因有何關(guān)系？

⑤基因的分離規(guī)律和自由自合規(guī)律與減數(shù)分裂中染色體的變化是什么關(guān)系？遺傳規(guī)律的揭示有何理論和實(shí)踐價(jià)值？

⑥水稻性別決定的方式是什么？

⑦水稻變異現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？為什么有些變異不能遺傳，有些變異可以遺傳？可遺傳變異有哪些類型？怎樣判別？

⑧為什么現(xiàn)今水稻的種類如此豐富？水稻的祖先是哪種植物？現(xiàn)代生物進(jìn)化理論是如何解釋進(jìn)化機(jī)制的？

在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念思維導(dǎo)圖。

設(shè)計(jì)意圖：教師以水稻遺傳與進(jìn)化為主題，設(shè)置貼近學(xué)生生活的真實(shí)情境，引出水稻遺傳與進(jìn)化專題的學(xué)習(xí)。教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生回憶必修二相關(guān)的概念。

5.2 環(huán)節(jié)二：構(gòu)建概念思維導(dǎo)圖

教師用白板展示遺傳與進(jìn)化板塊的核心概念“遺傳信息控制生物的性狀，并代代相傳”“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”，構(gòu)建概念思維導(dǎo)圖（圖1、圖2），其中的關(guān)鍵詞設(shè)計(jì)成填空的形式，呈現(xiàn)在學(xué)案上，學(xué)生獨(dú)立完成并展示交流。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在一輪復(fù)習(xí)中容易處于“形散神也散”的混亂復(fù)習(xí)狀態(tài)，沒(méi)有主線，沒(méi)有建立概念之間相互聯(lián)系的能力，所以無(wú)法綜合運(yùn)用知識(shí)解決較復(fù)雜情境中的生物學(xué)問(wèn)題。教師聚焦必修2中遺傳與進(jìn)化模塊的大概念，促進(jìn)學(xué)生建立概念思維導(dǎo)圖，提升學(xué)生歸納與整合知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立模型解決問(wèn)題的科學(xué)思維習(xí)慣，為應(yīng)用概念和模型分析解決實(shí)際問(wèn)題理清思路，為后面的課程作好鋪墊。

5.3 環(huán)節(jié)三：創(chuàng)設(shè)情境一袁隆平培育雜交水稻

教師播放介紹袁隆平雜交水稻研究過(guò)程的視頻，并提出問(wèn)題：

①水稻的生物學(xué)特點(diǎn)？依據(jù)你學(xué)過(guò)的育種知識(shí)，說(shuō)說(shuō)可以如何獲得雜交水稻？

②根據(jù)水稻的特點(diǎn)，分析應(yīng)用該方法時(shí)可能會(huì)遇到什么困難？

③依據(jù)我們做過(guò)的相關(guān)練習(xí)題，你覺(jué)得哪些突變體的出現(xiàn)和利用，可以解決上述問(wèn)題？

④雜交種雖然具有雜種優(yōu)勢(shì)，卻只能種植一代，其原因是什么？這會(huì)給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)什么麻煩，有沒(méi)有好的辦法解決？

小組討論合作，逐一解決問(wèn)題。教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助。

教師展示資料：1970年，兩名助手在海南找到了野生稻雄性不育株。袁隆平確認(rèn)后，將這株珍貴的野生稻命名為“野敗”。1971年，袁隆平無(wú)私地將“野敗”材料提供給全國(guó)各地的研究者，大大推進(jìn)了雜交水稻在全國(guó)的研究。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該突變株在短日照下表現(xiàn)為可育，長(zhǎng)日照下表現(xiàn)為雄性不育。學(xué)生完成下列問(wèn)題：

①為確定其不育性狀是否可以遺傳，應(yīng)在____的條件下進(jìn)行_____實(shí)驗(yàn)，觀察子代是否出現(xiàn)雄性不育個(gè)體。

②若該突變體的性狀可以遺傳，則將其作為_(kāi)___本進(jìn)行雜交，獲得雜交種。

③該雄性不育性狀受____和____共同作用。因此可以通過(guò)改變____條件，來(lái)調(diào)整其育性，以達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同目的。培育水稻雜交種應(yīng)該使其____，利于____交，而保存該突變體應(yīng)該使其____，利于____交。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生從真實(shí)情境下提取、分析、整合和運(yùn)用信息的能力，教師要引導(dǎo)學(xué)生基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用已有的生物學(xué)知識(shí)和邏輯對(duì)生物學(xué)議題進(jìn)行思考或展開(kāi)論證。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生體會(huì)科學(xué)家大膽創(chuàng)新嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科研精神和無(wú)私奉獻(xiàn)不求回報(bào)的人格魅力，從而培養(yǎng)為人類社會(huì)穩(wěn)定和諧貢獻(xiàn)自己一份力量的社會(huì)責(zé)任感。

5.4 環(huán)節(jié)四：分組展示，合作交流

教師播放《影響世界的中國(guó)植物之水稻篇》關(guān)于水稻進(jìn)化的剪輯片段，提出相關(guān)問(wèn)題：①人類用什么方法開(kāi)始馴化野生稻的，野生稻與現(xiàn)今的栽培稻有什么區(qū)別？

②如何得到令人信服的水稻進(jìn)化的證據(jù)？

③水稻進(jìn)化的原材料有哪些？如何使原材料更加豐富？

④人類選擇和自然選擇在野生稻向栽培稻進(jìn)化過(guò)程中，誰(shuí)扮演更重要的角色？

各小組展示搜集到的有關(guān)海水稻、巨型稻、多倍體水稻和轉(zhuǎn)基因水稻的資料，簡(jiǎn)要說(shuō)明資料的來(lái)源和搜集方法，并提出每個(gè)小組預(yù)先設(shè)計(jì)的問(wèn)題，由其他小組嘗試解答，將課堂交流討論的答案與設(shè)計(jì)問(wèn)題小組預(yù)先作出的答案對(duì)比，取長(zhǎng)補(bǔ)短，去粗存精。教師可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生深度思考：

①哪些水稻是新物種？如何證明？

②不同類型水稻種群基因頻率和基因庫(kù)的差別是如何產(chǎn)生的？

③基因測(cè)序技術(shù)在水稻育種過(guò)程中起到什么作用？

④轉(zhuǎn)基因水稻如“黃金水稻”的出現(xiàn)，是否會(huì)改變?nèi)祟惖幕驈亩：θ祟惤】瞪踔劣绊懛N族繁衍？轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生物多樣性有沒(méi)有影響？如果有，如何避免？

設(shè)計(jì)意圖：該紀(jì)錄片以水稻的進(jìn)化過(guò)程為主線，蘊(yùn)含大量的生物學(xué)信息，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)真實(shí)情境下所包含的生物學(xué)信息的能力。學(xué)生聯(lián)系變異類型、育種和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論相關(guān)內(nèi)容，將生成的知識(shí)嵌入到已經(jīng)構(gòu)建好的概念思維導(dǎo)圖中。每個(gè)小組通過(guò)課前領(lǐng)取任務(wù)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，交流合作，提高搜索查閱信息的能力，通過(guò)預(yù)設(shè)答案與課堂生成答案的碰撞融合，促進(jìn)自我反思，加深對(duì)難點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)的理解。

5.5 環(huán)節(jié)五：小結(jié)

教師補(bǔ)充：袁隆平團(tuán)隊(duì)對(duì)超級(jí)雜交水稻的研究在不斷刷新著世界水稻畝產(chǎn)的記錄，不斷創(chuàng)造出品質(zhì)優(yōu)良抗逆性強(qiáng)的水稻新品種，海水稻的在沙漠地區(qū)大規(guī)模種植成功使袁隆平的“雜交水稻覆蓋全球夢(mèng)”更近一步，下一代的科研工作者敢于創(chuàng)新大膽嘗試，研發(fā)出了水稻新品種“巨型稻”使袁隆平的“禾下乘涼夢(mèng)”更近一步。多倍體水稻的出現(xiàn)無(wú)疑也是科研工作者另辟蹊徑尋找到的水稻育種新方向，其作為一個(gè)新物種，對(duì)植物進(jìn)化機(jī)制的研究也有重大意義。人類在水稻進(jìn)化的過(guò)程中無(wú)疑起到巨大的推動(dòng)作用，加速了選擇淘汰，加速了種群基因頻率的定向改變。除了傳統(tǒng)的誘變、雜交等方法使水稻基因庫(kù)更豐富，產(chǎn)生更多的優(yōu)良變異類型以適應(yīng)地球不同的生態(tài)環(huán)境，還需要徹底了解水稻基因組序列，分析基因功能，識(shí)別抗病抗蟲(chóng)抗旱抗鹽基因，進(jìn)行改良物種，甚至為改進(jìn)其他谷物的生產(chǎn)提供可能。我們應(yīng)該理性看待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品安全問(wèn)題，不以訛傳訛，積極參與科學(xué)宣傳活動(dòng)。

5.6 環(huán)節(jié)六：課后任務(wù)

教師明確考綱對(duì)遺傳進(jìn)化內(nèi)容的考點(diǎn)安排和要求掌握的程度，將考點(diǎn)按遺傳的分子和細(xì)胞基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律、生物變異和生物進(jìn)化四個(gè)模塊劃分，其他相關(guān)性較小的考點(diǎn)暫時(shí)忽略。學(xué)生分成4個(gè)小組，每個(gè)校區(qū)分別負(fù)責(zé)一個(gè)版塊，組內(nèi)合作借助專業(yè)軟件和網(wǎng)站搜集相關(guān)經(jīng)典習(xí)題或自主設(shè)計(jì)習(xí)題，完善答案，課上交流。

6 教學(xué)反思

在高三生物一輪復(fù)習(xí)的過(guò)程中，教師必須把握好基礎(chǔ)知識(shí)的夯實(shí)和學(xué)生能力提高的關(guān)系;必須處理好學(xué)生獵奇的求知欲和復(fù)習(xí)舊知的矛盾關(guān)系;必須調(diào)和好學(xué)生主動(dòng)參與和教師主導(dǎo)梳理知識(shí)的關(guān)系。本節(jié)課上，教師創(chuàng)設(shè)水稻遺傳和進(jìn)化的主題，提供袁隆平雜交水稻研究的背景資料，學(xué)生查閱多種水稻的相關(guān)資料，共同豐富了課程資源。本節(jié)課采取學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的教學(xué)模式，梳理了相關(guān)概念及概念之間的聯(lián)系，并綜合利用這些概念解決了復(fù)雜情境下的生物學(xué)問(wèn)題，同時(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在一輪復(fù)習(xí)必修二結(jié)束時(shí)重新回顧教材，穿線整理的必要性，對(duì)學(xué)生提升知識(shí)體系的層次性，整體性和關(guān)聯(lián)性具有重要的意義，為復(fù)習(xí)必修三提供方法和策略。這個(gè)過(guò)程也讓教師在教學(xué)中注意從大局出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，重組開(kāi)發(fā)與當(dāng)下熱點(diǎn)議題相關(guān)的教學(xué)資料，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高運(yùn)用課堂所學(xué)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的意識(shí)和能力，激發(fā)學(xué)生擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任的正能量。