遼寧
隨著教育水平的不斷提高,學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得越來越重要。讓學生擁有正確的學習方式和方法、在快樂中學習、對學習充滿興趣是教育的真正目的。只有在教學過程中融入學科核心素養(yǎng),才能真正提升學生在生物方面的學習能力和理解能力,讓學生真正達到生物學素養(yǎng)的提升和綜合能力的提高。因此,生物教師在教學活動中,應(yīng)該明確教學思想導向,以學科核心素養(yǎng)為基準,對高中生物課堂進行創(chuàng)新。本文以高中生物學2019 年版人教版教材必修2 中“染色體變異”一節(jié)為例,解讀教材結(jié)構(gòu)設(shè)計與培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的關(guān)系,探索培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的教學策略。
“染色體變異”是2019 年版人教版教材必修2《遺傳與進化》 第5 章“基因突變及其他變異”第2 節(jié)的內(nèi)容,包括染色體數(shù)目的變異、探究·實踐活動低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化以及染色體結(jié)構(gòu)的變異三部分內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容分兩課時完成,一課時完成染色體數(shù)目的變異、染色體結(jié)構(gòu)的變異的學習,另一課時在實驗室完成低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目變化的探究實驗。本文針對于第一課時,設(shè)計適合培養(yǎng)學生生物學學科核心素養(yǎng)的內(nèi)容。
本節(jié)“問題探討”部分以馬鈴薯和香蕉的染色體數(shù)目的分析與比較為例,從生活中的實例出發(fā),引發(fā)學生思考,從而引出教材的第一部分“染色體數(shù)目的變異”。教材中這部分介紹了染色體組、二倍體、多倍體、單倍體的概念,教材的編寫是遵循染色體組、二倍體、三倍體、多倍體這些概念之間的內(nèi)在聯(lián)系而逐漸展開的,比如教材正文中,在龐大的蜜蜂家族中有三種類型的蜜蜂,它們是蜂王、雄蜂和工蜂。通過對蜂王和工蜂的分析,學生建構(gòu)了二倍體的概念;通過模仿,學生建構(gòu)了三倍體和四倍體的概念。教材旁欄中,“在被子植物中,約有33%的物種是多倍體。例如,普通小麥、棉、煙草、菊、水仙等都是多倍體。某些品種的蘋果、梨、葡萄也是多倍體”,其中,普通小麥是六倍體、棉花和煙草是四倍體、水仙是三倍體,這使學生建構(gòu)了多倍體的概念。緊接著,通過對雄蜂的描述——體細胞中的染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同,學生又建構(gòu)了單倍體的概念。這樣的內(nèi)容安排符合學生的認知規(guī)律,有利于學生層層遞進式的學習。訓練學生對低溫或秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍的原理以及在培育三倍體無子西瓜無子的原因的描述,意在培養(yǎng)學生科學思維,同時介紹了單倍體育種的原理,讓學生認識到生物學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用,培養(yǎng)了學生的社會責任。第二部分是“低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化”的探究·實踐活動。通過實踐探究培養(yǎng)學生科學探究的能力。第三部分是“染色體結(jié)構(gòu)的變異”,教材以圖文結(jié)合的形式,介紹了染色體的缺失、重復、易位和倒位4 種情況,4 種情況都以果蠅為例。變異往往會導致生物性狀的改變,這種改變往往是不利的,甚至導致死亡,教材介紹此內(nèi)容意在培養(yǎng)學生的生命觀念。
本節(jié)教材內(nèi)容的設(shè)計深刻體現(xiàn)了生物學的四個學科核心素養(yǎng):(1)生命觀念。教材介紹了染色體的缺失、重復、易位和倒位4 種情況。通過學習此部分內(nèi)容,學生能夠關(guān)注自己以及他人的生命健康問題,養(yǎng)成良好的生活習慣。(2)科學探究?!暗蜏卣T導植物細胞染色體數(shù)目的變化”的探究·實踐活動,能培養(yǎng)和鍛煉學生的科學探究能力,培養(yǎng)學生大膽提出疑問并勇于探索的精神。(3)科學思維。教師可以根據(jù)教材旁欄的“本節(jié)聚焦”“相關(guān)信息”及課后練習的“拓展應(yīng)用”部分,設(shè)計一系列問題,促進學生在思考中解決問題,提升學生的科學思維。(4)社會責任?!芭c社會的聯(lián)系”和“拓展應(yīng)用”這兩部分涉及單倍體育種原理及無子西瓜的培育,讓學生認識到生物學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用,有利于學生樹立為社會做貢獻的社會責任意識。
“染色體變異”一節(jié)教學分為兩個課時。第一課時主要學習染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及其影響,染色體組、二倍體、三倍體、多倍體以及單倍體的概念,染色體數(shù)目變異及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。筆者以培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)為主線設(shè)計了本課時的教學,力求落實《普通高中生物學課程標準(2017 年版2020 年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)的要求。
新課導入一般有情境導入法、問題導入法和復習導入法等。不管哪一種導入方法,都是為了引起學生的好奇心,激發(fā)其學習興趣。2019 年版人教版教材本節(jié)課的問題探討部分為“馬鈴薯和香蕉的染色體數(shù)目的分析與比較”,由此可以直接引入本節(jié)課重點內(nèi)容“染色體數(shù)目的變異”。為了增強學生的感官體驗,筆者結(jié)合此問題探討的內(nèi)容,收集了野生型和栽培型馬鈴薯及香蕉的圖片,讓學生從外觀、表型方面猜測哪個是野生型,哪個是栽培型,并說出猜測理由。用生活中人們經(jīng)常見到的蔬菜水果為例導入新課,讓知識源于生活,從而激發(fā)學生探究的欲望,進而提問:“同學們知道導致它們表型出現(xiàn)差異的根本原因是什么嗎?”從而回歸教材問題探討中的問題。這充分體現(xiàn)了新教材問題探討欄目設(shè)置源于生活的設(shè)計意圖,在激發(fā)學生學習興趣的同時,問題探討的第3 題又是點睛之筆,學生在課堂上可以提出各種各樣的問題,比如什么是一套非同源染色體?香蕉沒有種子應(yīng)該如何繁殖?人們?nèi)绾瓮ㄟ^人工誘導的方式來培育這些新品種?這些本節(jié)課要研究的重點內(nèi)容由學生自然提出,真正體現(xiàn)倡導學生主動學習的課程理念。
針對2019 年版人教版教材“染色體數(shù)目的變異”這一內(nèi)容,筆者對課堂上學生針對教材問題探討部分提出的一系列問題進行梳理,設(shè)計了問題串的引導,學生通過討論交流、歸納總結(jié),建立系統(tǒng)的知識體系:(1)什么是一個染色體組?(2)如何理解一個染色體組中的染色體具有控制該生物生長、發(fā)育、遺傳、變異的全套遺傳信息?(3)結(jié)合染色體組的概念,舉例說明什么是二倍體、三倍體、多倍體、單倍體。(4)染色體數(shù)目的變異在無子西瓜培育過程中如何應(yīng)用?(5)在無子西瓜培育過程中人工(低溫或秋水仙素)誘導染色體數(shù)目加倍的原理是什么?(6)無子西瓜無子的原因是什么?這個問題串層層遞進,目的是挖掘?qū)W生的深度思考能力,培養(yǎng)學生的科學思維。教師在此基礎(chǔ)上可設(shè)置課后思考題:(1)利用染色體數(shù)目變異的原理,你能想出一種快速獲得純合子的方法嗎?(2)在使用秋水仙素時,應(yīng)注意什么?請結(jié)合相關(guān)信息說說秋水仙素有劇毒的原因?同學們可以在課后查找資料獲得相關(guān)信息,作為本節(jié)課思維能力的拓展延伸訓練,從而提升學生的科學思維。
筆者所在學校每個班都已經(jīng)分好了生物學學習小組,每組6 人左右,主要在課上和課下討論生物學疑難問題及與生物學相關(guān)的社會問題,目的是為了提高學生合作探究能力和生物學成績。
本節(jié)課涉及染色體組、二倍體、三倍體、多倍體、單倍體的概念以及無子西瓜培育的流程等較難理解的問題,學習小組可先用10 分鐘左右的時間進行討論交流,小組成員分享自己的觀點,得出小組的結(jié)論。
在學生討論過程中,教師還可以給學生設(shè)置模型構(gòu)建活動,借此來促進學生對相應(yīng)知識點的深入理解。針對本節(jié)課的教學內(nèi)容,筆者設(shè)計三個模型構(gòu)建活動:(1)閱讀教材,討論什么是染色體組,并構(gòu)建給定細胞的一個染色體組。(2)模擬無子西瓜的培育流程。通過任務(wù)驅(qū)動討論交流,切實培養(yǎng)學生的合作探究能力。(3)閱讀教材,小組合作,利用手中的資料袋(資料袋中有兩對同源染色體,同學們需要用剪刀剪下發(fā)生易位的染色體片段,并重新粘貼),構(gòu)建染色體發(fā)生易位之后的模型。
在討論交流、整理知識后,小組可以采用各種各樣的方式展示討論成果。教師鼓勵學生展示、質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、糾錯、補充。比如前兩個模型構(gòu)建活動,學生可以將構(gòu)建好的模型拍照后傳到大屏幕上,然后,小組同學描述本組的成果,其他小組進行補充、糾正,真正實現(xiàn)了全班同學共同參與課堂內(nèi)容的構(gòu)建。第3 個模型構(gòu)建活動則可以用電子白板的觸屏拖動功能(將含有不同的染色體組數(shù)的圖片移動到相應(yīng)位置)來實現(xiàn)無子西瓜培育過程的模擬,學生模擬的過程中對該過程進行講解。對于問題中的前3 個問題,學生通過閱讀、思考及小組討論之后進行模型構(gòu)建,在模型展示與糾錯過程中,學生認同一個染色體組是一組非同源染色體,同源染色體上的等位基因控制的是同一性狀的不同表現(xiàn)類型,所以一個染色體組具有控制該生物生長、發(fā)育、遺傳、變異的全套遺傳信息。從而引出第3 個問題——二倍體、三倍體、多倍體、單倍體的概念。學生結(jié)合教材旁欄中的相關(guān)信息,舉例說明:由受精卵發(fā)育而來,體細胞中有兩個染色體組是二倍體、有三個染色體組是三倍體、有三個和三個以上染色體組稱為多倍體。由配子發(fā)育而來的個體無論有幾個染色體組都是單倍體。問題中的第4、5、6 個問題,學生通過模型構(gòu)建活動及模擬低溫或秋水仙素誘導細胞有絲分裂的過程,深入理解抑制紡錘體形成導致染色體數(shù)目加倍的原理,并嘗試模擬三倍體西瓜減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程,發(fā)現(xiàn)染色體無法均等分配的事實。認同無子西瓜無子的原因是染色體聯(lián)會紊亂無法形成正常的配子。
通過層層遞進的問題,學生一步步理解了本節(jié)課的重點知識,形成了專屬的知識框架,培養(yǎng)了科學思維,落實了學科核心素養(yǎng)。雖然有些問題是學生通過查閱資料才能解決的,但這也是一個探索知識的過程,比教師直接告知、灌輸式的學習效果好得多,也有利于學生對知識的理解、掌握和記憶。
這節(jié)課學習了染色體結(jié)構(gòu)的變異和染色體數(shù)目的變異的類型及影響,筆者在講解完此內(nèi)容后,播放視頻介紹染色體的變異在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、介紹通過人工誘導染色體變異培育出的果實大、營養(yǎng)物質(zhì)含量高的農(nóng)產(chǎn)品,使學生真切地體會到生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。同時激發(fā)學生用知識服務(wù)社會的意識,增強學生的社會責任感。
教師同時也需要引導學生了解科學技術(shù)是一把雙刃劍,生物的變異對生物個體而言往往是不利的,然而生物技術(shù)合理的利用又可以服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活。因此,筆者鼓勵學生好好學習,長大后用所學知識及生物技術(shù)改造生物的同時一定要兼顧生物與生物、生物與環(huán)境之間的關(guān)系,合理地利用生物技術(shù),使生物技術(shù)真正造福于地球,以此使學生形成生命觀念。
通過深入研讀教材以及設(shè)計知識結(jié)構(gòu),筆者發(fā)現(xiàn)2019 年版人教版教材非常適合培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。本節(jié)課的設(shè)計著重培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力,并激發(fā)學生的社會責任意識。這樣的設(shè)計有利于達成教學目標,也能激發(fā)學生學習生物學的興趣與信心。作為一線教師,要擔當起教書育人的責任,認真鉆研教材、《課程標準》,把培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)落到實處。
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