高潔 高曉穎

“遺傳”概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程，是對遺傳這一核心概念在學(xué)生不同發(fā)展階段應(yīng)達(dá)到的水平的一種假設(shè)。通過對大量相關(guān)文獻(xiàn)的考察與研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外對遺傳的學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究較少。但作為描述生命發(fā)展的重要科學(xué)概念，對它的學(xué)習(xí)進(jìn)程的研究顯得十分緊迫和必要。為此，2012年起北京市在中國科協(xié)的引領(lǐng)下，開展了“兒童遺傳概念學(xué)習(xí)進(jìn)程”的課題研究，并基于遺傳學(xué)習(xí)進(jìn)程研究結(jié)果嘗試對小學(xué)高年級學(xué)生進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，積累了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)與大家分享。

構(gòu)建遺傳學(xué)習(xí)進(jìn)程學(xué)習(xí)路徑，整理基本框架

通過對課標(biāo)、教材的研究，課題組發(fā)現(xiàn)國內(nèi)小學(xué)生對“遺傳”的概念并沒有一條清晰的、科學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)?，F(xiàn)行科學(xué)課從小學(xué)3年級開始，對遺傳的真正學(xué)習(xí)開始于在五六年級。教師缺少可參考的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，多是圍繞教材進(jìn)行，呈現(xiàn)出不系統(tǒng)的、零散的、片段式的概念教學(xué)，學(xué)生很難形成科學(xué)的、有層次的概念發(fā)展。

遺傳學(xué)的研究范圍包括遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、遺傳物質(zhì)的傳遞和遺傳信息的實(shí)現(xiàn)3個(gè)方面，不同于爬梯式的概念，遺傳學(xué)作為生物學(xué)的重要分支，包含了許多生物學(xué)科的主干內(nèi)容。在研究遺傳學(xué)之前，首先要建構(gòu)繁殖、細(xì)胞中的相關(guān)概念，而且遺傳中的很多內(nèi)容又與生物進(jìn)化、生物多樣性等概念相互聯(lián)系。因此，遺傳概念的建構(gòu)需要較長的時(shí)間和一定的認(rèn)知基礎(chǔ)，在小學(xué)的學(xué)習(xí)過程中往往會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：在低年級段學(xué)生需要掌握的幾個(gè)概念看似零散，并且相互聯(lián)系較少；隨著年級段的提高，概念發(fā)展，越來越多的概念直接產(chǎn)生了相互的聯(lián)系。

根據(jù)上述分析，以及遺傳學(xué)概念的特點(diǎn)、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律、國內(nèi)外研究文獻(xiàn)及國內(nèi)生物學(xué)專家的指導(dǎo)，課題組確定了學(xué)習(xí)進(jìn)程的3個(gè)主要概念。

遺傳是指繁殖和自身相似的同類，這是生物體的共同特征

遺傳通過繁殖過程實(shí)現(xiàn)，繁殖分為無性繁殖和有性繁殖

變異：生物的后代與原來的生物之間、后代和后代之間并不完全相同，是有差異的

我們將每個(gè)主要概念分為3個(gè)學(xué)段：1-2年級、3-4年級、5-6年級，對小學(xué)生在每個(gè)年級段所掌握的概念進(jìn)行細(xì)分，形成針對這些概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程假設(shè)。課題組以第1個(gè)主要概念為研究問題，采用紙筆測試的評測方法，在北京抽取東城、懷柔、順義、海淀等區(qū)縣的9所小學(xué)，共計(jì)1747名學(xué)生進(jìn)行施測，其中1-2年級578人，3-4年級674人，5-6年級489人。依據(jù)學(xué)生的評測結(jié)果進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)程修訂和完善，最終形成小學(xué)生遺傳概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程（見表1）。

遺傳概念的學(xué)習(xí)進(jìn)程在教學(xué)中的應(yīng)用

結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)程研究結(jié)果和一線教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，課題組嘗試針對學(xué)習(xí)進(jìn)程開展教學(xué)實(shí)踐，在5年級開發(fā)了3節(jié)課，通過教學(xué)實(shí)踐與反思，將經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下供各位教師參考。運(yùn)用學(xué)習(xí)進(jìn)程做教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，課題組主要從以下幾個(gè)方面開展工作。

選定主要目標(biāo)

以概念3.1的教學(xué)為例，該概念“后代與其父母相似，是生物的細(xì)胞中有遺傳物質(zhì)，遺傳物質(zhì)負(fù)責(zé)將親代特征的遺傳信息傳遞給子代”中有3個(gè)較小的概念非常重要。

后代與父母相似是遺傳現(xiàn)象

遺傳物質(zhì)負(fù)責(zé)將親代特征的遺傳信息傳遞給子代

細(xì)胞是生物體的基本組成單位，其中包含了遺傳物質(zhì)

通過宏觀性狀觀察了解遺傳現(xiàn)象；由遺傳現(xiàn)象指向遺傳信息從親代傳遞給子代；而這些遺傳信息是以遺傳物質(zhì)為載體，遺傳物質(zhì)以某種形式存儲在生物體的基本組成單位——細(xì)胞內(nèi)。這是一個(gè)由宏觀到微觀的理解過程。在大多數(shù)的科學(xué)課教材中，細(xì)胞的內(nèi)容被安排在遺傳之后學(xué)習(xí)，且一般只涉及細(xì)胞是生物體的基本組成，而不和遺傳關(guān)聯(lián)。以建構(gòu)3.1為目標(biāo)，依據(jù)前測的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我們嘗試設(shè)計(jì)了3節(jié)課——“我們的相貌特征”“動(dòng)物的遺傳”“認(rèn)識細(xì)胞”，在5年級進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。

第1課時(shí)“我們的相貌特征”，通過比較學(xué)生與父母之間的相貌特征，讓學(xué)生了解到子代與親代之間有很多相似的性狀，知道這是遺傳現(xiàn)象。第2課時(shí)“動(dòng)物的遺傳”，通過對貓子代的推測及驗(yàn)證，形成“親代將自己外貌特征等遺傳信息傳遞給了子代”的概念，而這些遺傳信息是通過遺傳物質(zhì)傳遞的，遺傳物質(zhì)廣泛分布于毛發(fā)、皮膚、血液、唾液等地方。第3課時(shí)“認(rèn)識細(xì)胞”，是讓學(xué)生了解毛發(fā)、皮膚、血液、唾液等物質(zhì)都是由細(xì)胞構(gòu)成的，所以遺傳物質(zhì)都藏在細(xì)胞中，最終形成3.1的概念。

教學(xué)設(shè)計(jì)舉例

課時(shí)1：我們的相貌特征

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過觀察比較多組父母與子女的圖片，知道人類子代與親代之間在相貌特征上有許多相似的特征，知道這種現(xiàn)象叫遺傳。

能力與方法：通過觀察圖片與分析資料，提高分析、歸納、推理等科學(xué)思維能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過讓學(xué)生觀察自己與父母的照片，引起學(xué)生對遺傳現(xiàn)象的興趣。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：通過觀察比較人類子代與親代之間在相貌特征上的相似之處，了解遺傳現(xiàn)象是普遍存在的一種現(xiàn)象。

教學(xué)難點(diǎn)：知道人類子代和親代之間的相似之處部分是遺傳導(dǎo)致（如相貌特征），部分是后天學(xué)習(xí)導(dǎo)致（如興趣愛好）。

教學(xué)材料

教師準(zhǔn)備教師與子女的照片，學(xué)生帶來自己與父母的照片，課件。

教學(xué)過程

看教師準(zhǔn)備的照片判斷誰和誰是一家人，了解子代與親代之間在相貌特征上的相似之處（見圖1）。

對比同學(xué)之間的照片，認(rèn)識多種相貌特征。體型偏胖與偏瘦、白皮膚與黑皮膚、眼睛的形態(tài)、長睫毛與短睫毛、雙眼皮與單眼皮、卷發(fā)與直發(fā)、有耳垂與無耳垂、能卷舌與不能卷舌、大拇指能彎曲與不能彎曲、發(fā)際形態(tài)等（如圖2）。

對比學(xué)生與父母之間的照片，尋找自己的哪些相貌特征與父母相似。

思考為什么子代會與親代之間存在相貌特征上的相似，引出遺傳的概念：人類子代與親代之間在相貌特征上有許多相似的特征，這種現(xiàn)象叫做遺傳。

小組討論。學(xué)生的脾氣、習(xí)慣、興趣、愛好等與父母有沒有相似之處，思考這些相似之處是否是遺傳的結(jié)果。擴(kuò)展對遺傳概念的認(rèn)識。人類子代和親代之間的相似之處部分是遺傳導(dǎo)致（如相貌特征），部分是后天學(xué)習(xí)導(dǎo)致（如興趣愛好等）。

課時(shí)2：動(dòng)物的遺傳

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過觀察比較貓的親代與子代之間的相貌特征和相似之處，了解遺傳現(xiàn)象不僅存在于人類之間，也存在于其他動(dòng)物之中。通過對貓子代的推測及驗(yàn)證，形成“親代將自己外貌特征等遺傳信息傳遞給了子代”的概念，而這些遺傳信息是通過遺傳物質(zhì)傳遞的。通過討論，了解遺傳物質(zhì)廣泛分布于毛發(fā)、皮膚、血液、唾液等地方。

能力與方法：通過觀察圖片與分析資料，提高分析、歸納、推理等科學(xué)思維能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過對圖片、資料的觀察和分析，感受到人和動(dòng)物普遍存在著遺傳現(xiàn)象，引起學(xué)生對遺傳現(xiàn)象的興趣和關(guān)注。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解遺傳現(xiàn)象是人和動(dòng)物普遍存在的一種現(xiàn)象。

教學(xué)難點(diǎn)：知道遺傳是親代把遺傳物質(zhì)傳遞給子代的現(xiàn)象。了解遺傳物質(zhì)的分布。

教學(xué)材料

貓的圖片、標(biāo)有貓?zhí)卣鞯目ㄆ?、記錄單、課件。

教學(xué)過程

呈現(xiàn)1只公貓和2只母貓的照片（如圖3），讓學(xué)生分析每只貓的外貌特征，包括毛色和眼睛的顏色，寫在記錄單上（如表2）。

推測貓后代的樣子。讓學(xué)生選擇圖3中的1只母貓，判斷它與公貓所生的后代可能會是什么樣子，包括毛色和眼睛顏色。小組討論、匯報(bào)。讓學(xué)生初步意識到動(dòng)物親代也會將外貌特征遺傳給子代。

通過觀察貓爸爸、貓媽媽與3只小貓的照片，用實(shí)例驗(yàn)證貓親代與子代之間的遺傳現(xiàn)象（如圖4）。貓爸爸毛發(fā)有斑紋、毛色較淺、短耳，貓媽媽有斑紋、毛色較深、長耳。3只小貓都是長耳像媽媽，左下角的2只小貓毛色像媽媽較深，右下角的小貓毛色像爸爸較淺。通過討論，引出動(dòng)物親代把相似之處傳遞給子代的現(xiàn)象也是遺傳，擴(kuò)展上節(jié)課學(xué)到的遺傳概念。

總結(jié)。貓爸爸、貓媽媽在生小貓時(shí)，把記錄自己的外貌特征等遺傳信息傳遞給了子代，而遺傳信息是以遺傳物質(zhì)為載體的。

思考。如何鑒定失散多年的父子是真的父子？（學(xué)生很容易想到親子鑒定）親子鑒定需要父子提供什么？（學(xué)生可能會答：血液、唾液、頭發(fā)等）教師總結(jié)：遺傳物質(zhì)就藏在血液、唾液、頭發(fā)、皮膚等地方。

課時(shí)3：認(rèn)識細(xì)胞

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能：通過制作和繪制細(xì)胞臨時(shí)裝片，了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。通過資料分析，了解細(xì)胞存在于所有生物體內(nèi)，包括動(dòng)物、植物、細(xì)菌。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。遺傳物質(zhì)存在于細(xì)胞中。

能力與方法：通過觀察圖片與分析資料，提高分析、歸納、推理等科學(xué)思維能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過對圖片、資料的觀察和分析，感受到細(xì)胞存在于所有生物體內(nèi)，是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：理解細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，遺傳物質(zhì)存在于細(xì)胞中。

教學(xué)難點(diǎn)：制作、繪制細(xì)胞臨時(shí)裝片。

教學(xué)材料

顯微鏡、載玻片、蓋玻片、洋蔥、碘液、口腔上皮細(xì)胞裝片和人血細(xì)胞涂片、課件、細(xì)胞的介紹資料。

教學(xué)過程

引入：上節(jié)課我們得出結(jié)論——遺傳物質(zhì)藏在血液、唾液、頭發(fā)、皮膚等地方。到底血液、唾液、頭發(fā)、皮膚有什么共同之處呢？普通肉眼看不到，讓我們用顯微鏡來找一找。

演示制作臨時(shí)裝片：取口腔上皮，制作細(xì)胞裝片，擦-滴-撕-展-蓋-染-吸。

展示裝片，介紹細(xì)胞，學(xué)生分組每人制作1個(gè)口腔上皮細(xì)胞和人血細(xì)胞臨時(shí)裝片。

觀察細(xì)胞并繪制圖片，了解細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)細(xì)胞介紹資料，了解細(xì)胞存在于所有生物體內(nèi)，包括動(dòng)物、植物、細(xì)菌，是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

總結(jié)：血液、唾液、頭發(fā)、皮膚中都有細(xì)胞，而遺傳物質(zhì)就藏在細(xì)胞中。

反思教學(xué)研究

概念3.1的建立需要學(xué)生理解細(xì)胞、遺傳物質(zhì)和遺傳信息傳遞。課題組經(jīng)過多個(gè)學(xué)校反復(fù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)這3節(jié)連續(xù)的課激發(fā)了學(xué)生的興趣與思考。第1節(jié)課是從學(xué)生最熟悉的自己與父母的外貌特征人手的，使得學(xué)生興趣濃厚，他們仔細(xì)觀察自己與父母外貌特征的相似之處，以及他人與父母、自己與他人在外貌上的相同與不同，從而認(rèn)識到親代和子代相似的遺傳現(xiàn)象。第2節(jié)課學(xué)生在教師的引導(dǎo)下將視野擴(kuò)展到動(dòng)物，通過推斷貓的親代與子代，了解遺傳現(xiàn)象是人和動(dòng)物普遍存在的、親代把遺傳物質(zhì)傳遞給子代的現(xiàn)象。再結(jié)合大家熟知的親子鑒定了解到遺傳物質(zhì)分布在血液、唾液、頭發(fā)、皮膚等地方，并以此促發(fā)學(xué)生思考遺傳物質(zhì)是怎樣的，它們到底藏在血液、唾液、頭發(fā)的什么地方。最后1節(jié)課上學(xué)生有機(jī)會通過細(xì)胞臨時(shí)裝片和顯微鏡觀察細(xì)胞，了解血液、唾液、頭發(fā)、皮膚中都含有細(xì)胞，解決了上節(jié)課的問題，了解到細(xì)胞存在于所有生物體內(nèi)，是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，遺傳信息就藏在細(xì)胞中。學(xué)生通過3節(jié)課的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)了從宏觀到微觀的探索過程，將外在的性狀和內(nèi)在的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，不僅幫助學(xué)生了解遺傳現(xiàn)象，也促使他們對遺傳的機(jī)理有所了解，以幫助學(xué)生建構(gòu)3.1這個(gè)概念。

通過實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)程梳理教學(xué)、開展教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)考慮更多的是如何使學(xué)生每節(jié)課收獲的科學(xué)概念都與下一節(jié)課即將建立的科學(xué)概念產(chǎn)生聯(lián)系，如何幫助學(xué)生對原有概念進(jìn)行重新認(rèn)識和完善。因?yàn)橹挥性诓粩嗟厮伎?、充?shí)和完善中，學(xué)生頭腦中的概念才能越來越深入，理解才能越來越深刻。