朱滿員

摘 要：為減少教學設計中重設計而不重教材的不良傾向，以“遺傳的染色體學說”的教學設計為例，通過挖掘模塊2前3章的教材編排邏輯，將孟德爾定律整合入減數(shù)分裂過程，再利用表格及3個標注基因的活動，來完成染色體學說對基因分離定律與自由組合定律的解釋。 以此說明，用好教材，基于教材邏輯的教學設計才是設計教學最靠譜的方式。

關鍵詞：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)學化”。通過數(shù)學的方式揭示遺傳的秘密，正是現(xiàn)代科學主導的方法論。③孟德爾的雜交實驗，既有嚴密的推理過程，又有可靠的實驗數(shù)據(jù)支持，符合現(xiàn)代科學實證主義的要求。這些都標志著遺傳學從此走上現(xiàn)代科學之路。所以，當時的學界對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，邁出了最堅實的一步。正因為如此，遺傳的染色體學說的內容雖只有一句話，但第一次將一組具體的事實（染色體行為）和另一組假設（基因行為）統(tǒng)一起來；第一次把遺傳與細胞學完美地結合起來，將遺傳學導向了微觀領域的研究，從而加快了染色體理論向基因論過渡的進程。

所以，本節(jié)教學設計的核心思想就是從教材的邏輯中挖掘出科學史思路，將遺傳的染色體學說的提出與應用邏輯化。旨在希望通過本節(jié)內容的學習，使學生清楚基因和染色體的關系，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質，把遺傳與減數(shù)分裂、基因與染色體的關系真正融合起來，使抽象的基因具象化。

【學習重點】 遺傳的染色體學說的提出以及利用遺傳的染色體學說解釋孟德爾遺傳規(guī)律[1]。

【教學難點】 利用遺傳的染色體學說解釋孟德爾遺傳規(guī)律。

二、學情分析

學生在學習本內容之前，已經(jīng)學習了有絲分裂和減數(shù)分裂，也清楚了分離定律和自由組合定律的相關內容，并且高中生已具備較強的分析、推理等抽象思維能力，為本節(jié)課的學習奠定了知識與能力上的基礎。

三、教學目標

1.嘗試運用類比推理的方法，推測基因與染色體的關系，并能理解基因與染色體的平行關系。

2.能用染色體學說解釋孟德爾遺傳規(guī)律的實質，培養(yǎng)表達能力以及理性的思辨能力。

3.通過了解染色體學說的提出背景及內容，領悟學說的提出或建立是一個求實證、講邏輯、重修正的過程，有助于學生養(yǎng)成實證、創(chuàng)新、合作的科學精神與態(tài)度。

四、教學的基本流程

五、教學過程

1.導入

教師提問：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結構的完整性。

學生：思考過后表示沒有想過這個問題。

教師：要弄清這個問題，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，人們對基因備感興趣，想弄明白基因僅是個抽象的概念還是存在的實體？即要搞清“基因是什么”。時值顯微鏡與染色技術有了長足的進步，科學家已成功觀察并描述了減數(shù)分裂過程。孟德爾的支持者就試圖將孟德爾的理論與細胞理論及進化論聯(lián)系起來，畢竟孟德爾理論當初不被認可的重要原因之一就是孟德爾的文章只是“純粹事實”的收集羅列，不能與現(xiàn)有的理論結構（尤其是進化論、漸成論）銜接。孟德爾理論的最佳“銜接者”就是減數(shù)分裂了，因為孟德爾的分離定律與自由組合定律都是發(fā)生在F1產(chǎn)生配子時。配子就是通過減數(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自然規(guī)律的認知過程。

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與規(guī)律后，人類中心主義的現(xiàn)代科學則自覺地用于對自然界的改造上；第4章就是利用遺傳的規(guī)律來改造生物的表現(xiàn)型以滿足人類的需求。

設計意圖：①此問題并不是真的要讓學生回答，而是借這個問題讓學生從不同的角度去解讀教材。其最終意圖是讓教師帶領學生一起捋教材思路。②將教材的編排邏輯這樣挖掘，不僅回答了上述問題，還水到渠成地銜接到減數(shù)分裂的復習，提升了教學設計的整體性與自洽性。

2.【環(huán)節(jié)一】 減數(shù)分裂復習

教師：在黑板上板畫減數(shù)分裂的細胞輪廓圖，并請一位同學上黑板來完成以2對同源染色體為例的減數(shù)分裂過程示意圖（如圖2）。

教師巡視學生的畫寫情況。當學生基本畫完減數(shù)分裂過程后，教師進行評價與修改。

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，并圈出關鍵詞后提問：孟德爾對基因行為描述用詞，與減數(shù)分裂過程中描述染色體行為用詞一樣，是不是說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有其他的相似處？可以參考教材34頁上的內容，完成表1（表格內容讓學生填）。

教學商榷：對于這部分教學設計，有些教師采用的是讓學生分別畫出2對相對性狀雜交的遺傳圖解與圖2的減數(shù)分裂過程，從而讓學生從2個圖解的比較中得出基因與染色體行為的一致性。甚至在比較過程中教師不允許學生看書，或許是認為書上得來終覺淺，自己得出的結論才深刻?？墒谴朔ㄓ行┏C枉過正。一則，教材就是學生最好的自主學習文本，歷次的選考表明，教材的作用是越來越重要。二則，不讓學生看書，學生反而知道教師要的答案就在書上，他們會機智的從書上找到教師想要的答案。所以，索性要求學生看書，將教材中的內容轉化為表格中的內容，這種形式的轉換也是學生對知識的內化過程，有助于理解“基因位于染色體上”的假說。

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

設問意圖：①教材中并未提及“基因就是染色體”的推測，而直接得出“基因可能位于染色體上”的推測難免邏輯不嚴?，F(xiàn)通過此設問，彌補了教材邏輯上的漏洞。②激發(fā)學生深度思考，引導學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基因”的推測，以提高學生邏輯推理的嚴謹性。③通過對2種推測的比較探討，讓學生體悟到該學說的建立是一個求實證、講邏輯、重修正的過程。

4.【環(huán)節(jié)三】 染色體學說對孟德爾定律的解釋

教師提問：一種學說或理論要為大眾所認可，它要么有可靠的證據(jù)支持，要么具很強的解釋力。而這種學說或理論要上升到科學的層面，則需要兩者兼而有之。關于“基因位于染色體上”的證據(jù)，下一節(jié)內容再討論。本節(jié)課主要任務是用該學說去解釋孟德爾的遺傳定律，也就是孟德爾本人也無法解釋的三個問題：①基因為什么是成對存在的？②在F1產(chǎn)生配子時，等位基因為什么是分離的？③非等位基因為什么會自由組合？

教師示范：作為示范性，先回答第一個為什么，即“體細胞中基因為什么是成對存在的”。并以一對同源染色體，一對等位基因A、a為例進行板演等位基因位于染色體上的4種情況，如圖3。

設計意圖：①連續(xù)拋出三個“為什么”還是很震撼的，能激起學生深入思考。②通過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個的一致性。③學生第一次面臨將基因標注于染色體上，會直覺地認為基因可在染色體上的任何位置，而顯得無所適從。通過教師的示范板演，預先將幾種錯誤情況排除，從而將“等位基因位于同源染色體的相同位置上”作為核心概念在學生的認識結構中“錨定”下來，為后續(xù)的教學做好知識鋪墊，大大提高學習效率。

教師提出標注任務1：現(xiàn)就用染色體學說來嘗試解釋第2個為什么，請將Yy這一對等位基因標于減數(shù)分裂示意圖上。

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

教師巡視、評價完后，再提出標注任務2：現(xiàn)將孟德爾研究的第2對基因Rr也標注到減數(shù)分裂的示意圖中。

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

設計意圖：①通過將等位基因逐對標注到減數(shù)分裂過程圖中的方法，把大任務拆分成2個小任務，采取“小步慢進”的方式，不斷引導學生認同“等位基因位于同源染色體相同位置上”的觀點。同時，對于學習遷移能力一般的學生而言，也有了一個緩步上升的小臺階，減少其學習的難度。②學生在標注過程中，教師還要引導學生看書，教材中對孟德爾定律的細胞學解釋仍比較抽象。如果學生能通過閱讀教材內容，將2對等位基因準確地標注到減數(shù)分裂過程圖中，那也是一種很好的內化與提升。

5.小結與提升

教師提問：結合板圖，請同學們回答第2個為什么——等位基因為什么會分離和第3個為什么——非等位基因為什么會自由組合？

設問意圖：這兩個“為什么”的答案在圖中已顯而易見，此設問旨在讓學生學會用教材中的語言來回答問題，以培養(yǎng)學生精準、規(guī)范的表達。同時也小結了本節(jié)課的學習重點。

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

學生活動：一位學生到黑板上進行標注（只要標在精原細胞上即可），其他學生思考。

設計意圖：①通過2對同源染色體，3對等位基因，創(chuàng)設一個有沖突的情境，讓學生的思維得到進一步的激發(fā)。②這是一個反饋性的設問，如果學生能正確標注出，說明學生對本節(jié)課的學習效果較好。③無論學生將E、e標在已有的2對同源染色體上還是標在添加的第3對同源染色體上，都需要學生對自己的標注進行解釋與說明。通過師生的問答互動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，從而引導學生關注自由組合定律的適用條件。

六、教學反思

1.本節(jié)課的設計亮點

①引入設問新穎。教師通過設問：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，并順利地過渡到對減數(shù)分裂的復習環(huán)節(jié)中。②緊扣教材。本節(jié)課2次引導學生閱讀教材；整節(jié)課從挖掘教材的邏輯出發(fā)，最終又用教材的語言歸納重點，教材的利用率高。筆者認為教材是專家團隊幾易其稿，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設計最靠譜的方法。

2.遵從教材的邏輯性

有時，教師會覺得對教材“按部就班”，有點照本宣科，沒有新意。于是教師為體現(xiàn)“設計感”，而對教學內容作大幅度的重組。這并不是不可以，但學生很可能一時不知道教師在講哪塊內容，這就無形中增加了學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，會從“上帝視角”去設計教學。但學生是初學者，這個差距教師應考慮。若只是為改變而改變的設計，既無意義又徒增學生的學習難度。

3.教材的邏輯性遵從科學史的發(fā)展

科學發(fā)展史是一部人類認識自然的過程史，也是人類對自然現(xiàn)象由表象到本質的探究史。教材往往是按科學史的邏輯來編排的，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的邏輯性，還符合人的認知規(guī)律與概念的發(fā)展規(guī)律，也是最容易為學生所理解與接受的。

總之，在沒能設計出更好的教學邏輯之前，請盡可能地利用好教材本身的邏輯性。

參考文獻：

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

[2] 吳相鈺，劉恩山.普通高中課程標準實驗教科書 生物學 必修2 遺傳與進化.杭州：浙江科學技術出版社，2005：34.