基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“胚胎工程的專題復(fù)習(xí)”為例

天津耀華濱海學(xué)校 王 帥

筆者以“胚胎工程的專題復(fù)習(xí)”為例，探索高三生物復(fù)習(xí)教學(xué)中提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的方案。

一、確定生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)

生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生科學(xué)世界觀的組成部分，是滿足學(xué)生終身發(fā)展所必須的生命觀念、思維和方法，是學(xué)生知識(shí)、能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀的傳統(tǒng)三維目標(biāo)的提煉與升華?！芭咛スこ獭笔侨私贪孢x修三內(nèi)容，由于是高三復(fù)習(xí)課，學(xué)生已有胚胎工程的理論基礎(chǔ)，而胚胎工程與基因工程、細(xì)胞工程等現(xiàn)代生物生物科技專題有密切關(guān)系。“基因工程”“細(xì)胞工程”等是胚胎工程的上游技術(shù)，而“胚胎工程”則屬于下游技術(shù)。

筆者在分析學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，確定了基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)：

（1）利用生物學(xué)概念認(rèn)識(shí)生命世界、解釋生命現(xiàn)象，形成學(xué)生的生命觀念。學(xué)生能簡(jiǎn)述胚胎工程的相關(guān)原理、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程及動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)；關(guān)注胚胎工程與細(xì)胞工程、基因工程研究進(jìn)展和綜合應(yīng)用。

（2）設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)路線，解決實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)生理性思維和科學(xué)探究的能力。學(xué)生

能根據(jù)社會(huì)生產(chǎn)生活實(shí)際，設(shè)計(jì)試管牛、克隆牛、轉(zhuǎn)基因牛的技術(shù)路線，培養(yǎng)理性思維和科學(xué)探究能力

（3）參與小組討論，培養(yǎng)學(xué)生嘗試解決生產(chǎn)生活中的生物學(xué)問題，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)。學(xué)生能通過設(shè)計(jì)試管牛、克隆牛、轉(zhuǎn)基因牛的技術(shù)路線，培養(yǎng)學(xué)生注意觀察、思考實(shí)際問題，利用所學(xué)知識(shí)解決問題，服務(wù)社會(huì)的意識(shí)和能力。

二、基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)策略

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)生物學(xué)情境，聚焦生物學(xué)重要概念，落實(shí)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)

課前讓學(xué)生了解現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展史，重點(diǎn)思考近期中國(guó)科學(xué)家完成的克隆猴中中、華華所涉及到的相關(guān)技術(shù)，引入與動(dòng)物相關(guān)的胚胎工程的專題復(fù)習(xí)。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

問題1：中國(guó)本地黃牛適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境能力強(qiáng)，目前每頭奶牛產(chǎn)乳量為3000Kg，而國(guó)際上良種奶牛（荷斯坦牛）平均產(chǎn)乳量可達(dá)10000Kg，但國(guó)際良種奶牛飼養(yǎng)條件要求較高。如何改良本地奶牛品種，提高產(chǎn)乳量？

問題2：國(guó)外荷斯坦奶牛產(chǎn)乳量高，可以從國(guó)外引進(jìn)優(yōu)良品種，而引進(jìn)一頭成年牛需要3萬～5萬元，依靠大量引進(jìn)良種牛來提高產(chǎn)量的做法是不現(xiàn)實(shí)的。而且，牛的生育率很低，一頭牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次，如何實(shí)現(xiàn)少量引進(jìn)良種牛但能快速大量繁殖呢？

2.學(xué)生在通過小組合作，科學(xué)探究實(shí)際問題的解決方法，既幫助學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的生物學(xué)概念，又能聯(lián)系實(shí)際，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和意識(shí)。

（二）基于評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

1.學(xué)生評(píng)價(jià)

小組1：在家禽、家畜的育種過程中，雜交育種較為常見。國(guó)外的純種荷斯坦牛產(chǎn)乳量很高，飼養(yǎng)條件要求也很高。將國(guó)外的荷斯坦牛引進(jìn)后，在我國(guó)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的馴化，與當(dāng)?shù)攸S牛進(jìn)行雜交和選育，逐漸形成適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的優(yōu)良種（中國(guó)荷斯坦牛）。這不僅極大地降低飼養(yǎng)成本，還能獲得較高的產(chǎn)乳量，（選育雜交牛）符合中國(guó)國(guó)情和廣大散養(yǎng)農(nóng)戶的需要。但是傳統(tǒng)雜交育種進(jìn)程比較緩慢，過程繁瑣，雜交后代會(huì)出現(xiàn)性狀分離的現(xiàn)象。

小組2：牛的生育率雖然低，但是母牛體內(nèi)的卵母細(xì)胞卻相對(duì)多，公牛產(chǎn)生的精子就更多了。分別采集牛的精子和卵母細(xì)胞，進(jìn)行體外受精并發(fā)育成早期胚胎，再將這些胚胎移植到本地牛（如黃牛）體內(nèi)“借腹懷胎”，就可以實(shí)現(xiàn)良種牛的大量繁殖。這其實(shí)就是試管動(dòng)物的技術(shù)路線。

同時(shí)，利用基因工程技術(shù)，可以使乳用牛本身變成“批量生產(chǎn)藥物的工廠”。我們可以將藥用等具有重要應(yīng)用價(jià)值的蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體后，使其長(zhǎng)成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因雌性動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以在乳汁中獲得所需的物質(zhì)。這其實(shí)就是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的技術(shù)路線。

關(guān)于轉(zhuǎn)基因牛后代性狀分離的問題，可以采用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)行克隆，并將重組細(xì)胞培養(yǎng)成重組胚胎，并最終發(fā)育成個(gè)體，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良性狀的保存。這其實(shí)就是克隆動(dòng)物的技術(shù)路線。

現(xiàn)代生物技術(shù)操作要求比較精確，只能在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，成本也較高。試管動(dòng)物的成功率和存活率都有待提升。同時(shí)，由于人們不能控制外源基因插入宿主基因組的部位，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的存活率很低，且容易會(huì)出現(xiàn)一些人們意想不到的后果。此外，克隆動(dòng)物的成功率也較低。生出的部分個(gè)體可能表現(xiàn)出生理或免疫缺陷，克隆動(dòng)物還會(huì)發(fā)現(xiàn)有早衰跡象。

2.教師評(píng)價(jià)

小組1同學(xué)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，正是中國(guó)荷斯坦牛的選育過程。中國(guó)荷斯坦牛飼養(yǎng)條件比較寬松，符合廣大散養(yǎng)戶的訴求，也符合中國(guó)的實(shí)際國(guó)情。

小組2同學(xué)更多的運(yùn)用了選修三中所學(xué)到的現(xiàn)代生物技術(shù)，并成功規(guī)劃出了試管牛、轉(zhuǎn)基因牛和克隆牛的技術(shù)路線，雖然有些技術(shù)還存在一定的問題，但我們應(yīng)以發(fā)展的眼光看問題，小組2同學(xué)的技術(shù)路線值得肯定。

（三）概念教學(xué)，基于建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生生命觀念形成

在學(xué)生方案中涉及到育種工程以及試管動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和克隆動(dòng)物的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，師生共同梳理主體知識(shí)，重溫試管動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、克隆動(dòng)物所涉及的概念及原理，深化對(duì)胚胎工程的整體認(rèn)識(shí)。利用思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生快速構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和思維體系，對(duì)基因工程、細(xì)胞工程和胚胎工程的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)。

三、教學(xué)反思

本教學(xué)過程從實(shí)際問題出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)構(gòu)建不同的技術(shù)路線。巧妙利用試管動(dòng)物、克隆動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的技術(shù)設(shè)計(jì)路線總結(jié)出動(dòng)物工程中主要涉及的技術(shù)要點(diǎn)，較好的提高了課堂教學(xué)效果。同時(shí)，學(xué)生在搜集資料、互相評(píng)價(jià)過程中，提高了學(xué)生合作意識(shí)、生命觀念、科學(xué)思維思維和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。但以核心素養(yǎng)為根本宗旨的課堂教學(xué)也衍生出了新問題，如如何評(píng)價(jià)課堂教學(xué)過程中學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平？如何準(zhǔn)確定位每節(jié)課核心素養(yǎng)的立足點(diǎn)、切入點(diǎn)等?？傊谡n程改革的道路上，我們且思且實(shí)踐。