唐建烽

（中央民族大學附屬中學 北京 100000）

1 教材分析與設計思路

“人類遺傳病”是人教版《必修2·遺傳與進化》中的第五章第三節(jié)內容，是“基因突變”和“染色體變異”兩節(jié)內容的延伸，包括人類遺傳病的產生、類型、特點以及檢測和預防的方法。

本節(jié)課從遺傳病“腎上腺-腦白質營養(yǎng)不良”這一實例入手，首先組織學生設計調查方案，利用已掌握的伴性遺傳的相關知識推斷遺傳方式。然后，教師引導學生從分子水平和細胞水平分析資料，獲取證據進行推理和論證，從而深刻理解人類遺傳病是由遺傳物質改變而引起的人類疾病這一重要概念。最后，學生通過角色扮演的形式，介紹遺傳病的檢測和預防手段，建立正確的生育觀，落實社會責任。

2 教學目標

①通過設計遺傳病的調查方案，掌握人類遺傳病的調查和統(tǒng)計方法。

②通過對真實遺傳家系案例的分析，推斷遺傳病的遺傳方式和特點，并從細胞和分子水平認識導致人類遺傳病發(fā)生的根本原因。

③通過學習人類遺傳病的檢測和預防方法，建立正確的生育觀念。

3 教學過程

3.1 設計調查方案，繪制遺傳圖譜

教師提供資料，提出問題，引導學生思考：腎上腺-腦白質營養(yǎng)不良（ALD）是一種最常見的遺傳性過氧化物酶體病，由于極長鏈飽和脂肪酸在體內的積累，從而引起腎上腺皮質等功能的衰減。為更好地了解該遺傳病的遺傳方式和發(fā)病率，請設計調查研究思路，并簡要概述調查時需要注意事項。

學生分組討論，提出方案：首先要確定調查小組，根據選擇的遺傳性狀，確定調查對象，編寫和收發(fā)調查問卷，整理調查數據、討論分析做出解釋。調查遺傳方式需要以家系為單位，并保證一定的家系數量，進行合并分析。調查發(fā)病率需要在人群中隨機調查，樣本的數量要足夠大，以保證結果的正確性。在調查過程中需要注意保護調查者的隱私。

教師展示某ALD患病家系的調查結果：某男性患病，其妻子不患病，父母不患病，三位姐妹中有兩位患病。請繪制該家族的遺傳系譜圖。學生分別繪制遺傳系譜圖并展示結果（圖1）。

圖1 學生繪制的遺傳系譜圖

設計意圖：教師創(chuàng)設真實的情景，還原現(xiàn)實生活問題，激發(fā)學生的學習興趣與熱情，從而使學生掌握調查遺傳病的基本思路和方法，提高學生的實驗設計能力。并針對學生繪制的遺傳病系譜圖進行點評，使學生掌握遺傳病系譜圖繪制的相關要求，并為后續(xù)的教學任務做好鋪墊。

3.2 推斷遺傳方式，制造認知沖突

教師要求學生根據繪制的系譜圖，推斷ALD的遺傳方式并說明理由，簡要概括其遺傳特點。學生思考并回答問題：該病的遺傳方式為常染色隱性遺傳，因為Ⅰ-1和Ⅰ-2個體均不患病，而Ⅱ-1、Ⅱ-3和Ⅱ-4患病說明該遺傳性狀為隱性。又因為Ⅱ-3和Ⅱ-4患病，而Ⅰ-2不患病，說明致病基因位于常染色體上。該遺傳病的特點是男女發(fā)病率相等，隱性純合子發(fā)病。學生利用已學過的伴性遺傳相關知識并結合遺傳系譜圖，通過尋找事實和證據對該疾病的遺傳方式進行分析和推理，提升了科學語言表達能力，將邏輯思維能力外顯化。

教師展示材料，引導學生思考：為弄清ALD的發(fā)病機制，提取了該家系4名女性與ALD有關的基因做進一步研究。在PCR操作后，對產物進行酶切和電泳，結果如圖2所示。為什么Ⅰ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-4有4條電泳條帶，Ⅱ-5只有兩個電泳條帶？

圖2 PCR產物電泳圖

學生思考并回答問題：Ⅱ-5表現(xiàn)正常，只有310 bp和118 bp兩個電泳條帶，說明正常基因有一個酶切位點。而Ⅰ-1、Ⅱ-3和Ⅱ-4多了217 bp和93 bp兩個電泳條帶，且217 bp與93 bp之和等于310 bp，說明突變基因有兩個酶切位點，增加的酶切位點位于310 bp的DNA片段中。

教師追問：圖2所示實驗結果是否支持已推斷出的遺傳方式，理由是什么？學生思考并回答問題：不支持，若為常染色隱性遺傳病，Ⅱ-3和Ⅱ-4應為隱性純合子，應該只含有217 bp、118 bp和93 bp三個條帶。教師提供分子水平實驗檢測數據，引導學生基于事實和科學證據對ALD的遺傳方式作出進一步推理，使學生產生知沖突。這樣既激發(fā)學生學習興趣，提升了學生的邏輯推理能力和批判性思維，也為后續(xù)闡述致病機理做下鋪墊。

3.3 闡述致病機理，落實生命觀念

教師提出問題：由圖2是否可推斷出導致基因突變的原因，理由是什么？學生思考并回答問題：突變基因是由于堿基對的替換造成的。因為，突變基因酶切后增加了217 bp和93 bp兩個電泳條帶，二者之和等于310 bp，突變基因的大小并未改變。

教師追問：ALD是由ABCD1基因突變導致，研究者對相關基因進行了基因測序（圖3），實驗結果是否支持以上推測？

圖3 基因測序結果示意圖

學生思考并回答：支持，由圖3可知，正?；虬l(fā)生堿基對A/T→G/C的替換。學生基于科學證據，通過分析、比較和論證，對導致ALD發(fā)生的根本原因進行推理，從分子水平上深刻理解人類遺傳病是由遺傳物質改變而引起的人類疾病這一重要概念。

教師提供資料，引導學生思考：研究發(fā)現(xiàn)，雌性個體進化出在胚胎發(fā)育時期，每個細胞所含有的2條X染色體總有一條保持固縮狀態(tài)。雌性個體細胞中一條X染色保持固縮狀態(tài)對個體基因的表達有何影響？從進化的角度分析，這有何意義？學生思考并回答問題：X染色體保持固縮，不利于基因的轉錄。其意義是保證X染色體上基因的劑量在雌雄個體間是一樣的，避免基因的過量表達對雌性個體產生傷害。

教師提問：突變基因編碼的ALDP蛋白質與極長鏈飽和脂肪酸進入過氧化物酶體進行β氧化有關。結合本節(jié)課所有的信息，解釋Ⅱ-3和Ⅱ-4患病的原因。學生思考并回答問題：該遺傳病的遺傳方式為伴X隱性遺傳，Ⅱ-3和Ⅱ-4均含有致病隱性基因。其含有正?；虻腦染色體隨機失活，突變的ABCD1基因發(fā)生堿基對A/T→G/C的替換，導致ALDP蛋白質的空間結構發(fā)生改變，使得極長鏈飽和脂肪酸無法進入過氧化物酶體進行β氧化，導致在細胞和血液中積累，從而引發(fā)疾病。

設計意圖：教師創(chuàng)設情境，引導學生在復雜的情景中綜合應用已有信息，從分子和細胞水平分析、解釋和推理ALD遺傳病的致病機制，從而達到訓練學生的信息獲取、歸納與概括的能力，有序、有條理地科學表述，將邏輯思維過程外顯出來。

3.4 遺傳病的檢測和預防，落實社會責任

教師提出問題：ALD目前暫無有效的治療方法，為了能夠有效地預防該病的產生，有何檢測和預防手段？學生思考并回答：可通過遺傳咨詢和產前診斷等手段進行檢測和預防。教師追問：假設你是一位遺傳咨詢醫(yī)生，針對咨詢者，你將如何開展工作？若Ⅱ-1和Ⅱ-2（不含致病基因）號準備生一個健康的寶寶，你能提出什么防治對策與建議?理由是什么？

學生思考并回答：首先要對咨詢對象進行準確診斷，確定遺傳方式，計算再發(fā)風險率，針對性提出對策和建議。建議Ⅱ-1和Ⅱ-2做產前診斷，如B超檢查、基因檢測等，根據胎兒的性別選擇性終止妊娠。由于Ⅱ-2不含致病基因，其后代兒子必不患病。Ⅱ-1個體含致病基因且必遺傳給其女兒，由于X染色在體細胞中隨機失活，因此生女兒可能患病。

教師總結：遺傳病的檢測和咨詢貫穿于婚姻和生育的整個過程，在降低出生缺陷、提高國民人口素質、保證家庭幸福上具有重要的意義。優(yōu)生優(yōu)育既是我國的一項基本生育政策，也是每對父母的責任和義務。

設計意圖：學生通過角色扮演的形式，了解遺傳咨詢的流程和產前診斷的方法，在解決現(xiàn)實的生活問題中，利用已學的相關知識提出個人對策和建議，從而加深對生物學知識的理解。這既是從學科走向生活教育理念的落實，也是對學生理論聯(lián)系實際，學以致用能力的培養(yǎng)。讓學生在體驗中建立正確的生育觀念，認識到預防遺傳疾病是每個公民的責任和義務，也是對社會責任這一核心素養(yǎng)的落實。

4 教學反思

4.1 創(chuàng)設真實情景，培養(yǎng)應用能力

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）中明確指出：要注重使學生在現(xiàn)實生活的背景中學習生物學，倡導學生在解實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念。本節(jié)課利用簡化后的科研成果為素材，創(chuàng)設真實情景，以角色扮演的形式還原現(xiàn)實社會問題，不僅有利于激發(fā)學生的探究和解決問題的熱情，還有利于達成對學生的學科素養(yǎng)的落成和綜合應用能力的培養(yǎng)。因此，在高中生物教學中，教師應盡量創(chuàng)設貼近學生真實生活、貼近社會生活的真實情景，培養(yǎng)學生學以致用，理論聯(lián)系實際的能力。

4.2 注重科學思維的培養(yǎng)

《課程標準》明確指出：學生應該在學習過程中逐步發(fā)展科學思維，如能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括，演繹與推理等方法闡釋生命現(xiàn)象。本節(jié)課上，學生基于科研證據，采用推理和論證、歸納與概括的方法，從不同水平解釋了ALD遺傳病的致病機理。學生在基于實證的邏輯論證中，將思辨過程外顯化?？茖W思維是各種思維能力的綜合體現(xiàn)，解決現(xiàn)實中的復雜問題，往往需要科學思維的綜合運用。因此，科學思維還是需要到可還原現(xiàn)實生活的生物學情景中培養(yǎng)。

4.3 注重科學語言的表達

使用正確合適的生物學語言描述和解釋生物學現(xiàn)象，不僅可以反應學生的生物學素養(yǎng)的高低，還可以評價學生對生物學課程理解程度。近幾年的高考試題對學生能否清晰簡潔的文字表達自身觀點、有序有條理的記錄推理、論證過程從而將思維過程外顯提出了較高的要求。因此，本節(jié)課中依據真實科學實驗數據，層層設計多個推理和理由類問題，引導學生對信息進行甄選，獲取證據，對科學現(xiàn)象進行描述和歸納總結、形成解釋、擴展遷移，以期達到提高學生科學語言表述的能力。科學語言表述能力的培養(yǎng)不是一朝一夕就可完成的，需要在對學生日積月累的糾正和調整中逐漸培養(yǎng)。