單元視角下高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“可遺傳的變異”單元教學(xué)設(shè)計(jì)為例

陳乃雄

（福清市華僑中學(xué)，福建 福州 350300）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》（下文簡(jiǎn)稱課程標(biāo)準(zhǔn)）明確提出生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)（下文簡(jiǎn)稱生物學(xué)核心素養(yǎng)）包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及社會(huì)責(zé)任，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)是高中生物學(xué)課程基本理念及核心任務(wù)。［1］筆者嘗試在高中生物學(xué)教學(xué)中開展單元教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐與研究，探尋生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展策略。

一、單元教學(xué)設(shè)計(jì)的意義

以發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)化、綜合性的特點(diǎn)，可以讓教師打破“只見樹木不見森林”的課時(shí)設(shè)計(jì)思維，轉(zhuǎn)變教師注重零散知識(shí)點(diǎn)落實(shí)的教學(xué)理念，幫助教師從“長(zhǎng)時(shí)段”整體角度設(shè)計(jì)學(xué)科教學(xué)，組織化、結(jié)構(gòu)化教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效果，落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。［2］單元教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括確定單元教學(xué)主題，制訂單元教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)單元學(xué)習(xí)活動(dòng)及實(shí)施單元學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等四個(gè)重要內(nèi)容。［3］

二、例析高中生物學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)

筆者圍繞“遺傳與進(jìn)化”模塊中的重要概念“由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”，遵循單元教學(xué)設(shè)計(jì)原則，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程和教學(xué)評(píng)價(jià)等四方面，設(shè)計(jì)“可遺傳的變異”單元教學(xué)，踐行“核心素養(yǎng)為宗旨”這一課程基本理念。

（一）單元教學(xué)內(nèi)容分析

單元教學(xué)內(nèi)容分析除了分析本單元教學(xué)內(nèi)容在教科書中的地位之外，重點(diǎn)分析本單元教學(xué)內(nèi)容中的事實(shí)性知識(shí)和概念性知識(shí)，厘清概念性知識(shí)中的大概念、重要概念、次位概念等與相關(guān)的事實(shí)性知識(shí)之間的相互關(guān)系，以便突出重要概念、大概念教學(xué)，踐行課程基本理念“內(nèi)容聚焦大概念”。

“可遺傳的變異”單元中的重要概念是在“基因中堿基序列的改變，會(huì)引起基因突變”等六個(gè)次位概念的基礎(chǔ)上形成的，同時(shí)是“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這一大概念的重要支撐，還是學(xué)生學(xué)習(xí)“育種原理”和“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”等知識(shí)的基礎(chǔ)（如圖1）。

圖1 “可遺傳的變異”單元概念之間的關(guān)系

（二）單元教學(xué)目標(biāo)制訂

單元教學(xué)目標(biāo)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本單元內(nèi)容具有指導(dǎo)性作用，是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。教師應(yīng)認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn)這一課程綱領(lǐng)性文件，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求、教學(xué)提示及學(xué)業(yè)要求，并結(jié)合學(xué)情，制訂具體的、可操作的單元教學(xué)目標(biāo)。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)“可遺傳的變異”單元的學(xué)業(yè)要求：科學(xué)思維、科學(xué)探究方面，能夠基于證據(jù)，論證可遺傳的變異來自基因重組、基因突變及染色體變異；運(yùn)用統(tǒng)計(jì)與概率的相關(guān)知識(shí)，解釋并預(yù)測(cè)種群內(nèi)某一遺傳性狀的分布及變化。生命觀念與社會(huì)責(zé)任方面，能夠運(yùn)用遺傳與變異的觀點(diǎn)，解釋常規(guī)遺傳學(xué)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。［1］結(jié)合教科書內(nèi)容，制訂本單元的教學(xué)目標(biāo)是：1.通過鐮狀細(xì)胞貧血、細(xì)胞癌變等實(shí)例，闡明遺傳物質(zhì)在傳遞過程中會(huì)發(fā)生變異，從分子水平和基因水平闡述基因突變的本質(zhì)特征及其意義，為形成生物進(jìn)化觀奠定基礎(chǔ)。2.基于基因中堿基序列的變化、減數(shù)分裂過程中染色體的變化等證據(jù)，論證可遺傳變異來自基因突變、基因重組和染色體變異。學(xué)會(huì)辯證認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)過程中的變化，并將辯證思維遷移到用于認(rèn)識(shí)自然和社會(huì)。3.觀察“低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)中制作的臨時(shí)裝片，比較分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及結(jié)果。參與“調(diào)查人群中的遺傳病”的活動(dòng)，探究紅綠色盲的發(fā)病率，初步學(xué)會(huì)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)人類遺傳病的方法。4.分析人類常見遺傳病實(shí)例，歸納人類遺傳病的類型及遺傳特點(diǎn)，建立關(guān)愛遺傳病患者的意識(shí)，養(yǎng)成健康的生活習(xí)慣。

（三）單元教學(xué)主要過程

圍繞本單元重要概念創(chuàng)設(shè)核心問題情境，根據(jù)“基因中堿基序列的改變，會(huì)引起基因突變”等六個(gè)次位概念設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，開展深度學(xué)習(xí)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)重要概念，為建構(gòu)核心概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”奠定基礎(chǔ)，逐漸發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。［4］本單元教學(xué)計(jì)劃利用7 課時(shí)實(shí)施深度學(xué)習(xí)（表1）。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

圍繞本單元核心問題：什么是基因突變？除基因突變外，可遺傳變異還包括哪些？研究可遺傳的變異有什么現(xiàn)實(shí)意義？以金魚雜交為例，創(chuàng)設(shè)問題情境：（1）什么是基因突變？基因突變的本質(zhì)是什么？（2）談一談你對(duì)基因重組的認(rèn)識(shí)。（3）觀察有關(guān)染色體變異圖片，思考金魚除了發(fā)生基因突變外，染色體的數(shù)目和結(jié)構(gòu)會(huì)不會(huì)發(fā)生改變？（4）觀察常見的人類遺傳病，說明人類遺傳病檢測(cè)與預(yù)防措施。

2.創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)任務(wù)

為了幫助學(xué)生解決上述真實(shí)情境中的實(shí)際問題，創(chuàng)設(shè)系列學(xué)習(xí)任務(wù)：（1）通過實(shí)例分析推理，主動(dòng)構(gòu)建基因突變的概念，并探討基因突變的原因和意義。（2）比較分析基因突變和基因重組的區(qū)別。（3）舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異都可能使得生物的性狀發(fā)生改變甚至死亡。（4）舉例說明人類遺傳病是可以檢測(cè)和預(yù)防的。

表1 “可遺傳變異”單元教學(xué)計(jì)劃表

3.開展學(xué)習(xí)活動(dòng)

為了促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，完成上述學(xué)習(xí)任務(wù)，開展一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)：（1）觀察正常紅細(xì)胞和鐮狀紅細(xì)胞的電鏡照片，分析該病形成的原因，小組討論、總結(jié)基因突變的概念。閱讀課本，小組討論基因突變和生物性狀的關(guān)系，總結(jié)基因突變的特點(diǎn)、意義及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。（2）小組討論、復(fù)習(xí)自由組合定律和減數(shù)分裂過程，探究基因重組的概念和類型。比較分析基因突變和基因重組的意義和區(qū)別，并以表格形式呈現(xiàn)。（3）思考、討論：野生馬鈴薯體細(xì)胞中有幾條染色體？標(biāo)記為2 號(hào)的兩條染色體是什么關(guān)系？2 號(hào)與3 號(hào)染色體又是什么關(guān)系？野生馬鈴薯的體細(xì)胞中同源染色體有幾對(duì)？野生馬鈴薯配子中又有幾條染色體？這些染色體的形態(tài)和功能一樣嗎？它們之間是什么關(guān)系？［5］總結(jié)染色體組的概念。思考、討論：如果把配子（精子或卵細(xì)胞）中的染色體看作一組，野生馬鈴薯體細(xì)胞中含幾組染色體？如果野生馬鈴薯在減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體不分離，所形成的配子（精子或卵細(xì)胞）中有幾個(gè)染色體組？如果在減數(shù)分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂后，姐妹染色單體未分離、進(jìn)入同一個(gè)子細(xì)胞中，所形成的配子中有幾個(gè)染色體組？這樣的配子與正常的配子結(jié)合，發(fā)育成的個(gè)體的體細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組？［5］小組合作以概念圖的形式構(gòu)建二倍體和多倍體概念模型。觀察“低溫誘導(dǎo)植物細(xì)胞染色體數(shù)目的變化”實(shí)驗(yàn)過程中提前制作好的臨時(shí)裝片，閱讀教科書第90 頁“染色體結(jié)構(gòu)的變異”相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及結(jié)果。（4）交流“人類遺傳病的調(diào)查”過程及結(jié)果，總結(jié)遺傳病類型及其本質(zhì)。思考、討論：為什么我國(guó)婚姻法禁止直系血親和三代以內(nèi)的旁系血親結(jié)婚？高齡孕婦怎么樣做才能確保生出一個(gè)健康的孩子？為什么要進(jìn)行遺傳病的檢測(cè)和預(yù)防？可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行？有哪些遺傳咨詢的內(nèi)容和步驟？有哪些產(chǎn)前診斷的方法？［5］

4.單元教學(xué)評(píng)價(jià)制訂

單元教學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生單元學(xué)習(xí)過程的總體表現(xiàn)及其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)，是單元教學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。單元教學(xué)評(píng)價(jià)以單元教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)，促進(jìn)教師的教和學(xué)生的學(xué)。［3］評(píng)價(jià)方式主要有課堂討論、問題回答、課后作業(yè)及單元測(cè)驗(yàn)等。

“可遺傳的變異”單元評(píng)價(jià)目標(biāo)：（1）能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，解釋變異的本質(zhì)和意義，為形成生物進(jìn)化觀奠定基礎(chǔ)。（2）能基于事實(shí)和證據(jù)，采用歸納與推理，模型與建模等方法，進(jìn)行質(zhì)疑與論證，形成“可遺傳變異來自基因突變、基因重組和染色體變異”這一重要概念。（3）能正確操作顯微鏡進(jìn)行臨時(shí)裝片的觀察，并通過比較分析所觀察的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及結(jié)果。能通過調(diào)查活動(dòng)，探究紅綠色盲的發(fā)病率，討論分析調(diào)查結(jié)果，正確撰寫調(diào)查報(bào)告。（4）能針對(duì)本地常見的遺傳病進(jìn)行分析討論，提出自己的意見，制定并踐行健康生活計(jì)劃。

根據(jù)“可遺傳的變異”單元教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)“調(diào)查人群中的遺傳病”評(píng)價(jià)表（表2），引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)。

表2 “調(diào)查人群中的遺傳病”評(píng)價(jià)表

單元教學(xué)的根本目的是引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，單元教學(xué)內(nèi)容的選擇要從整體上把握內(nèi)容的內(nèi)在邏輯性及思維的進(jìn)階性。單元教學(xué)目標(biāo)要明確、具體、可測(cè)量，聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。以“情境—任務(wù)—活動(dòng)”為主線設(shè)計(jì)單元教學(xué)過程，幫助學(xué)生在深度學(xué)習(xí)過程中逐步發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。單元教學(xué)評(píng)價(jià)目標(biāo)要和單元教學(xué)目標(biāo)高度一致，發(fā)揮單元教學(xué)評(píng)價(jià)的診斷及激勵(lì)作用，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自我、建立自信、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。