馬小娟

摘要 以“基因突變”為例，闡述了基于整體備課策略，進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，以核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置核心問(wèn)題、圍繞生物學(xué)重大概念組織并開展教學(xué)活動(dòng)。

關(guān)鍵詞 整體備課 核心素養(yǎng) 單元整體教學(xué)設(shè)計(jì) 基因突變

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出高中生物教學(xué)要“以核心素養(yǎng)為宗旨，內(nèi)容聚焦大概念”等基本理念。培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是高中生物課程的價(jià)值追求，也是課程預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。大概念處于學(xué)科中心位置，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有引領(lǐng)作用的基礎(chǔ)知識(shí)。在生物學(xué)課程中，大概念包括了對(duì)原理、理論等的理解和解釋，是生物學(xué)科知識(shí)的主干部分。

整體備課是指教師從課程、模塊、單元、一節(jié)課四個(gè)層面思考學(xué)科知識(shí)的教育價(jià)值。課程和模塊層面的整體備課是對(duì)課標(biāo)的研究和解讀，單元層面的整體備課是教師落實(shí)課標(biāo)理念的重要環(huán)節(jié)。單元教學(xué)設(shè)計(jì)是一種介于課程規(guī)劃與課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)之間的中觀層面的教學(xué)設(shè)計(jì)。單元教學(xué)設(shè)計(jì)有助于教師突破“只見樹木不見森林”的課時(shí)思維，轉(zhuǎn)變教師只注重零散知識(shí)點(diǎn)落實(shí)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)理念，幫助教師從“長(zhǎng)時(shí)段”整體發(fā)籌劃學(xué)科教學(xué)，注重學(xué)科整體組織化、結(jié)構(gòu)化知識(shí)的建構(gòu)。在單元備課層面，思考單元知識(shí)的育人價(jià)值可以有效地實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)與課堂教學(xué)的對(duì)接。一節(jié)課要為實(shí)現(xiàn)單元教育價(jià)值服務(wù)，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要通過(guò)每一節(jié)課達(dá)成。教師基于整體備課，進(jìn)行單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)，以落實(shí)核心素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)核心問(wèn)題，圍繞生物學(xué)大概念和重要概念組織并開展教學(xué)活動(dòng)，能有效地提高教學(xué)效益，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和遷移應(yīng)用。下面以人教版必修2第五章“基因突變及其他變異”中“基因突變”一節(jié)為例，說(shuō)明基于整體備課以達(dá)成核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

1單元重要概念及解讀

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。遺傳和變異是生物的基本特征，兩者在物種繁衍過(guò)程中是對(duì)立統(tǒng)一的?；蛲蛔?、基因重組和染色體變異是可遺傳變異的來(lái)源，是生物進(jìn)化的原材料?；诳蛇z傳變異，以及變異可能帶來(lái)的生存與繁殖優(yōu)勢(shì)等方面的實(shí)例，解釋了生物的適應(yīng)是自然選擇的結(jié)果。

該教學(xué)單元是大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的重要組成部分，也是學(xué)生理解生物進(jìn)化本質(zhì)的基礎(chǔ)。單元重要概念與其他概念的關(guān)系如圖1所示。

2指向核心素養(yǎng)的單元教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)基因或染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變可能導(dǎo)致相關(guān)蛋白質(zhì)及細(xì)胞功能發(fā)生變化，樹立結(jié)構(gòu)與功能觀。通過(guò)生物產(chǎn)生的可遺傳變異為生物進(jìn)化提供原材料，自然選擇保留有利變異，少量的有利變異逐漸積累，量變會(huì)引起質(zhì)變，形成新的物種，樹立進(jìn)化與適應(yīng)觀。

根據(jù)基因突變和染色體變異的實(shí)例，歸納概括基因突變和染色體變異的概念和特點(diǎn);根據(jù)有性生殖過(guò)程中的基因重組產(chǎn)生變異的多樣性，分析有性生殖在生物進(jìn)化過(guò)程中的意義，培養(yǎng)科學(xué)思維。

通過(guò)對(duì)資料的搜集和分析，了解人類遺傳病的類型、致病原因及預(yù)防，了解基因診斷在遺傳病檢測(cè)中的應(yīng)用，以及人類基因組計(jì)劃對(duì)科學(xué)發(fā)展、人類健康、社會(huì)倫理等方面的影響，指導(dǎo)健康生活，培養(yǎng)科學(xué)探究能力及社會(huì)責(zé)任。

通過(guò)學(xué)習(xí)遺傳學(xué)原理在育種上的應(yīng)用、遺傳病的檢測(cè)與預(yù)防，形成正確的科學(xué)價(jià)值觀。

3單元核心問(wèn)題

為什么生物在遺傳過(guò)程中存在變異現(xiàn)象？其意義和價(jià)值是什么？

4單元重點(diǎn)課例分析：基因突變

4.1教學(xué)內(nèi)容分析

基因突變是基因中堿基序列的改變。這種改變是可遺傳的，可能導(dǎo)致所編碼的蛋白質(zhì)及相應(yīng)的細(xì)胞功能發(fā)生變化，甚至帶來(lái)致命的后果。基因突變是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料，在生物育種上有重要作用。

4.2學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了基因的遺傳規(guī)律、基因的本質(zhì)、

基因的表達(dá)等內(nèi)容，知道基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制的機(jī)制都保證了親代DNA的遺傳信息能夠準(zhǔn)確傳遞給子代DNA。這就與親子代之間、子代個(gè)體之間性狀的變異現(xiàn)象相矛盾。在此基礎(chǔ)上，教師拋出問(wèn)題，使學(xué)生在新舊知識(shí)之間產(chǎn)生疑惑：為什么會(huì)出現(xiàn)變異？發(fā)生的變化對(duì)生物會(huì)產(chǎn)生什么影響？

4.3指向單元核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

概述基因突變的概念，闡明基因突變的結(jié)果，說(shuō)出基因突變的意義及其在育種上的應(yīng)用（生命觀念）;了解生活中的誘變因素，指導(dǎo)健康生活（社會(huì)責(zé)任）;基于已有概念，分析基因突變的特點(diǎn)（科學(xué)思維）。

4.4教學(xué)重難點(diǎn)與核心問(wèn)題教學(xué)重點(diǎn)：基因突變的概念及特點(diǎn);基因突變的原因。教學(xué)難點(diǎn)：基因突變的意義。核心問(wèn)題：基因突變對(duì)于生物的意義和價(jià)值是什么？

4.5教學(xué)過(guò)程

4.5.1任務(wù)1：學(xué)習(xí)基因突變的概念、結(jié)果及誘發(fā)因素

教師展示親本性狀為黃色圓粒和綠色皺粒的豌豆雜交的F2代出現(xiàn)黃色皺粒和綠色圓粒的重組性狀、同種植物在不同環(huán)境下生長(zhǎng)的差異和正常人與鐮形細(xì)胞貧血癥患者的血紅蛋白基因序列及血紅蛋白的氨基酸序列的圖片。教師提出問(wèn)題：哪張圖片中的變異屬于基因突變？原因是什么？

接著，教師以鐮形細(xì)胞貧血癥為例，引導(dǎo)學(xué)生討論基因突變的概念及結(jié)果，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：基因結(jié)構(gòu)的改變，可能導(dǎo)致其所編碼的蛋白質(zhì)功能發(fā)生變化，進(jìn)而使性狀發(fā)生改變。學(xué)生從而樹立結(jié)構(gòu)與功能觀。

學(xué)生結(jié)合生活常識(shí)和生物學(xué)知識(shí)，討論誘發(fā)基因突變的因素，說(shuō)出物理、化學(xué)、生物誘變因素，從而認(rèn)識(shí)到生活方式及飲食習(xí)慣對(duì)于健康的重要性，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

4.5.2

并任務(wù)2：學(xué)習(xí)基因突變的特點(diǎn)教師設(shè)計(jì)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生討論以下問(wèn)題：

1 哪些生物、哪些細(xì)胞、哪些基因可以發(fā)生基因突變？基因突變可能發(fā)生在生長(zhǎng)發(fā)育的哪些時(shí)期？（涉及基因突變的普遍性、隨機(jī)性）

2 誘變因素會(huì)導(dǎo)致基因的堿基發(fā)生定向的變化嗎？（涉及基因突變的不定向性）

3 為什么基因突變發(fā)生的頻率很低？基因突變?cè)谑裁磿r(shí)期最容易發(fā)生？（涉及基因突變的低頻性）

4 為什么大多數(shù)的基因突變對(duì)生物有害？（涉及基因突變的少利多害性）

教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活，討論：為什么吸煙者中患肺癌的比例高？

學(xué)生基于基因突變的概念，聯(lián)系實(shí)例，分析基因突變的特點(diǎn)，發(fā)展科學(xué)思維;通過(guò)對(duì)基因突變的低頻性、少利多害性的討論，建立結(jié)構(gòu)與功能觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀;通過(guò)對(duì)吸煙致癌率高的討論，倡導(dǎo)健康生活，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

4.5.3任務(wù)3：學(xué)習(xí)基因突變的意義

教師提供相關(guān)資料，組織學(xué)生分析基因突變對(duì)人類進(jìn)化及人類社會(huì)生產(chǎn)方式的影響。

資料1——人類語(yǔ)言的發(fā)展與FOXP2的基因突變：通過(guò)比對(duì)不同物種的FOXP2，研究人員發(fā)現(xiàn)除了人類以外，大多數(shù)脊椎動(dòng)物的基因序列幾乎相同。而人類與黑猩猩相比，這個(gè)基因編碼蛋白中的兩個(gè)氨基酸發(fā)生了突變。FOXP2的突變使其編碼產(chǎn)物喪失了作為一種調(diào)控因子誘導(dǎo)大腦神經(jīng)元遷移后分化的重要功能，影響了個(gè)體言語(yǔ)能力的發(fā)展。人類的FOXP2基因在20萬(wàn)年間經(jīng)歷了一系列進(jìn)化。該事實(shí)支持FOXP2基因與人類獨(dú)有的語(yǔ)言功能和創(chuàng)造力有關(guān)的猜測(cè)。

資料2——野生小麥的落粒性突變與人類農(nóng)業(yè)

社會(huì)的關(guān)系。落粒性是糧食作物非常重要的性狀，也是一個(gè)關(guān)鍵的馴化性狀。野生型植株由于對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)，往往具有落粒的特性，即種子成熟后會(huì)散落到土壤中，進(jìn)而增加其繁殖后代的能力。但栽培作物往往具有落?？剐裕@就使得收獲更加容易，產(chǎn)量更加豐厚。植物中對(duì)落粒性狀的馴化在人類文明史上具有重要意義。研究人員通過(guò)將馴化小麥中與落粒性狀相關(guān)的基因與野生小麥中的相應(yīng)基因進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)馴化小麥中名為一類基因發(fā)生了突變并失去功能。

教師提出問(wèn)題：基因突變是可遺傳變異的重要來(lái)源，其對(duì)生物進(jìn)化的意義是什么？

教師還引出：基因突變的隨機(jī)性、不定向性等特點(diǎn)，為人類言語(yǔ)能力的發(fā)展提供了重要條件，又經(jīng)自然選擇最終引發(fā)人類文化嶄新模式的出現(xiàn)。這樣可讓學(xué)生體會(huì)基因突變對(duì)人類進(jìn)化的意義，使學(xué)生關(guān)注生物的變異不僅對(duì)種群的進(jìn)化有重要意義，還能夠影響社會(huì)的生產(chǎn)方式。

4.6教學(xué)評(píng)價(jià)

每一節(jié)課的教學(xué)評(píng)價(jià)要指向單元學(xué)科素養(yǎng)的達(dá)成。教師布置以下評(píng)價(jià)題目：

1突變后的新基因一定會(huì)產(chǎn)生新性狀？如果基因的結(jié)構(gòu)改變并未導(dǎo)致其控制的性狀改變，屬于基因突變嗎？（生命觀念）

2有人認(rèn)為自然條件下基因的突變率很低，而且大多數(shù)基因突變對(duì)生物體是有害的，因此它不能為生物進(jìn)化提供原材料。這種看法正確嗎？（科學(xué)思維）

3基因突變對(duì)于進(jìn)化的意義是什么？（科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任）

5教學(xué)反思

課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)要走的“最后一公里”。在整體備課策略的指導(dǎo)下，教師思考單元的育人價(jià)值，在每一節(jié)課中體現(xiàn)單元教學(xué)的要求。教師依據(jù)本節(jié)課要傳遞的重要概念設(shè)計(jì)核心問(wèn)題，圍繞核心問(wèn)題提供豐富的生物學(xué)事實(shí)，幫助學(xué)生建立概念，使學(xué)生領(lǐng)悟基因突變對(duì)生物進(jìn)化的意義。整體備課使教師胸有全局，心中有觀點(diǎn)（生命觀念），課堂有主線（核心問(wèn)題），靈活、恰當(dāng)?shù)貙⒋罅康乃夭膽?yīng)用于教學(xué)，將知識(shí)作為載體，培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，影響學(xué)生的未來(lái)生活。由于在課程和模塊層面的深入整體備課，教師能夠把握住生物學(xué)科的學(xué)科思想。這樣在具體一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中就會(huì)有意識(shí)地滲透，可提升教學(xué)的有效性與高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：19，58.

[2]周初霞.聚焦生物學(xué)重要概念的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐研究[J].生物學(xué)教學(xué)，2019，（4）：7-10.