蔡偉強

摘 要 以“生物的變異”專題復(fù)習(xí)為例，闡述以核心概念為本的教學(xué)如何開展。教師引導(dǎo)學(xué)生在信息加工的基礎(chǔ)上建構(gòu)核心概念，從整體上把握教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)；使學(xué)生在問題解決的情境中運用核心概念，實現(xiàn)思維高層次的認知整合。

關(guān)鍵詞 核心概念 生物的變異 概念建構(gòu)

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》 （以下簡稱《課程標準》）在“教學(xué)過程重實踐”這一基本理念的闡述中，倡導(dǎo)“加深對生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，進而能用科學(xué)的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現(xiàn)實生活中的某些問題”。這一闡述表明，學(xué)生可從理解概念出發(fā)，指向問題解決，在此過程中提升學(xué)科能力，發(fā)展科學(xué)精神。思維的基本形式是概念，高階形式則是解決問題，可見，學(xué)生對概念的理解水平與問題解決能力相關(guān)。核心概念則可看作是概念體系的中心，是以學(xué)科事實為基礎(chǔ)，通過歸納、推理等思維過程，形成的具有較強概括性、統(tǒng)攝性與主導(dǎo)性的大概念。學(xué)生聚焦核心概念，有助于從學(xué)科整體的視角形成學(xué)科的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，教師開展以核心概念為本的教學(xué)，首先可引導(dǎo)學(xué)生在一般事實的加工基礎(chǔ)上建構(gòu)核心概念，使學(xué)生系統(tǒng)、有條理地掌握學(xué)科內(nèi)容，接著，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，實現(xiàn)思維高層次的認知整合。下文以“生物的變異”專題復(fù)習(xí)為例進行闡述。

1 在信息加工的基礎(chǔ)上建構(gòu)核心概念

建構(gòu)核心概念，既是學(xué)生形成知識系統(tǒng)性、層次性的過程，也是學(xué)生實現(xiàn)知識的有效遷移、發(fā)展思維的基礎(chǔ)。開展以核心概念為本的教學(xué)時，教師需帶領(lǐng)學(xué)生梳理清楚哪些是核心概念？核心概念統(tǒng)領(lǐng)哪些重要概念？重要概念有哪些次要概念支撐？哪些是一般事實？教師引導(dǎo)學(xué)生對瑣碎的一般事實進行抽象、概括，賦予其意義，學(xué)生以此為基礎(chǔ)建構(gòu)核心概念。根據(jù)《課程標準》的表述，教師對本節(jié)課的概念類型和內(nèi)容歸類，見表1。

教師從學(xué)科體系概貌的視角，以“控制生物性狀的遺傳信息可能發(fā)生改變，并可遺傳”核心概念的建構(gòu)為出發(fā)點組織教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生以問題串等為“支架”拾級而上，分析鐮狀細胞貧血的病因與危害，闡明配子基因組成具有多樣性的原因，說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異及其危害，并以核心概念的建構(gòu)為“靶標”進行知識的意義建構(gòu)。

1.1 分析鐮狀細胞貧血癥的病因與危害

學(xué)生已經(jīng)具備遺傳與變異的基礎(chǔ)知識，他們欠缺的是知識的融會貫通。因此，教師以鐮狀細胞貧血癥的病因分析為例，設(shè)計問題串，引導(dǎo)學(xué)生圍繞遺傳的分子學(xué)和細胞學(xué)基礎(chǔ)知識，從分子、細胞和個體水平分析鐮狀細胞貧血患者所發(fā)生的變化。教師設(shè)計的問題串包括：① 基因是指什么？② 基因的基本組成單位是什么？③ 鐮狀細胞貧血患者的基因發(fā)生了什么改變？④ 基因為什么能夠儲存大量的遺傳信息？⑤ 基因中堿基的替換為什么能夠改變血紅蛋白的功能？⑥ 鐮狀細胞貧血患者的紅細胞形態(tài)發(fā)生了怎樣的改變？有何危害？

通過問題①-③，學(xué)生復(fù)習(xí)基因突變的定義，并指出，DNA堿基的替換、增添或缺失，會導(dǎo)致基因堿基序列的改變。通過問題④、⑤，學(xué)生明確基因堿基序列的變化，不但導(dǎo)致遺傳信息發(fā)生改變，而且可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生改變。學(xué)生分析問題⑥時，教師可進行生命觀念教育，如引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度認識鐮狀細胞貧血癥，即血紅蛋白結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致紅細胞由兩面凹的圓餅狀變成鐮刀形，氧氣運輸受阻，細胞膜容易破碎，且不易變形，從而容易堵塞血管。學(xué)生最終由此問題串形成次位概念1“堿基的替換、插入或缺失會引發(fā)基因中堿基序列的改變”，以及次位概念2“基因中堿基序列的改變有可能導(dǎo)致它所編碼的蛋白質(zhì)及相應(yīng)的細胞功能發(fā)生變化，甚至帶來致命的后果”。

1.2 闡明配子多樣性的成因

教師展示減數(shù)分裂圖解，引導(dǎo)學(xué)生從減數(shù)分裂的視角，分析配子基因組成具有多樣性的原因，并總結(jié)：在減數(shù)第一次分裂的前期，同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生交叉互換，導(dǎo)致同源染色體上的非等位基因重組；在減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合，導(dǎo)致非同源染色體上的非等位基因重組。學(xué)生由此形成次位概念3：進行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，染色體所發(fā)生的自由組合和交叉互換，會導(dǎo)致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現(xiàn)變異。

1.3 復(fù)習(xí)染色體變異

學(xué)生復(fù)習(xí)染色體結(jié)構(gòu)變異類型時，教師準備以下疾病的染色體圖示：貓叫綜合征（缺失）、不良妊娠史患者（倒位）、雌果蠅的棒眼性狀（重復(fù)）、慢性粒細胞白血?。ㄒ孜唬?，學(xué)生進行再認、區(qū)分和比較。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：圖1中A與B分別發(fā)生了什么類型的變異？并讓學(xué)生列表比較，見表2。

染色體數(shù)目變異的學(xué)習(xí)采用認知沖突策略。認知沖突是學(xué)習(xí)者原有知識體系、認知系統(tǒng)與新情境信息之間的矛盾或失衡狀態(tài)。學(xué)生在學(xué)習(xí)染色體數(shù)目變異時，較易產(chǎn)生錯誤概念與科學(xué)概念的矛盾，故染色體數(shù)目變異適合采用認知沖突策略復(fù)習(xí)。教師引發(fā)學(xué)生的認知沖突，學(xué)生在解決認知沖突的過程中建構(gòu)科學(xué)的知識與認知結(jié)構(gòu)，見表3。

在解決認知沖突時，學(xué)生復(fù)習(xí)了染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的定義，并對三倍體、三體和單體進行比較。學(xué)生由此形成次位概念 4：染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡。

學(xué)生對一般事實進行加工，形成次位概念，接著將次位概念抽象，概括成重要概念，然后從不同角度、不同層次建構(gòu)核心概念（圖2）。

2 在問題解決的情境中運用核心概念

問題解決能力是概念理解程度的表征。學(xué)生是否理解概念，并非表現(xiàn)在是否能夠背誦概念，而是表現(xiàn)在能否運用核心概念解決具體情境問題。問題解決的過程是學(xué)習(xí)者獲取信息突破障礙，使問題初始狀態(tài)的矛盾得以解決，轉(zhuǎn)化為目標狀態(tài)的過程。

教師以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，采用問題解決策略，拋出育種中有待解決的問題（問題產(chǎn)生），展現(xiàn)當前的已有品種（初始狀態(tài)），明確育種目標（目標狀態(tài)），指出存在的困難（障礙），引導(dǎo)學(xué)生運用核心概念和其它已有知識（獲取信息、采取措施）突破障礙，使學(xué)生利用已有品種，采用適當?shù)募夹g(shù)培育出新品種，解決育種問題（圖3、圖4）。

在問題解決的過程中，學(xué)生歸納基因突變的發(fā)生時期、原因和特點。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：作物新品種的出現(xiàn)，可能來源于什么變異類型？對于該作物的進化有何意義？學(xué)生據(jù)此總結(jié)基因突變和基因重組的意義。

學(xué)生建構(gòu)核心概念并以此為基點解決情境問題，是以核心概念為本的教學(xué)的基本思路。教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)核心概念，是組織教學(xué)內(nèi)容的手段，也是檢測學(xué)習(xí)效果的方法。教師創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，是驅(qū)動學(xué)生積極學(xué)習(xí)的策略，也是學(xué)生深入理解核心概念，實現(xiàn)知識的深層次和靈活性理解的內(nèi)在要求。因此，以核心概念為本的教學(xué)，既可以幫助學(xué)生理解學(xué)科結(jié)構(gòu)，又可以提升學(xué)生高層次思維整合水平。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部. 普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版，2020年修訂）. 北京：人民教育出版社，2020：2.

［2］（美）H.Lynn Erickson著. 蘭英譯. 概念為本的課程與教學(xué)［M］. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003：74.

［3］朱正威，趙占良. 生物：遺傳與進化［M］. 北京：人民教育出版社，2007：87.