基于進(jìn)化與適應(yīng)觀的“遺傳與環(huán)境”教學(xué)實踐

游亞平

摘要 以“遺傳與環(huán)境”教學(xué)實踐為例，介紹合理選擇問題串、模型建構(gòu)、自主探究等方法滲透進(jìn)化與適應(yīng)觀，有效培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)的途徑。

關(guān)鍵詞 學(xué)科核心素養(yǎng) 進(jìn)化與適應(yīng)觀 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 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）》（以下簡稱課標(biāo)）明確提出了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，凝練形成生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維和社會責(zé)任四個要素。“生命觀念”作為學(xué)科核心素養(yǎng)之首，以其內(nèi)涵和要求出發(fā)指導(dǎo)課堂教學(xué)，形成影響學(xué)生十年甚至終生的想法或觀點，高度體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科的育人價值。其中“進(jìn)化與適應(yīng)觀”作為生命觀念的重要內(nèi)容，能夠幫助學(xué)生理解生命的歷史來源、各種生物、生物與環(huán)境之間的關(guān)系，甚至預(yù)想未來的生命變化，對生命依賴的環(huán)境提出了一個普遍認(rèn)可的準(zhǔn)則，為搭建以進(jìn)化為中心的生物體系創(chuàng)建了一個整體框架。下面以“遺傳與環(huán)境”為例，探討生物學(xué)科核心素養(yǎng)在初中生物學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用實踐。

1 教材分析與思路設(shè)計

“遺傳與環(huán)境”為北師大版八年級上冊第二十章第五節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。教師在設(shè)計教學(xué)設(shè)計時，要考慮學(xué)生已經(jīng)掌握的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，包括知識基礎(chǔ)和生活感悟，對于舊知做到“聯(lián)舊立新”，對于錯誤的認(rèn)識及觀點做到“破舊立新”，最終促進(jìn)學(xué)生自主搭建知識體系。本節(jié)課是滲透“進(jìn)化與適應(yīng)觀”這一生命觀念的重要內(nèi)容：知識基礎(chǔ)方面，學(xué)習(xí)本課之前學(xué)生已經(jīng)了解生物與環(huán)境的相互影響、生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性、人與環(huán)境等相關(guān)知識，同時也已掌握動物運(yùn)動方式適應(yīng)不同環(huán)境等相關(guān)的舊知基礎(chǔ);生活感悟方面，學(xué)生在生活中比較容易觀察到同種植物在不同區(qū)域的性狀表現(xiàn)差異。本節(jié)課的學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生解釋這些現(xiàn)象的產(chǎn)生，更為高中階段進(jìn)一步學(xué)習(xí)遺傳與進(jìn)化、穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)、生物與環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)思路是調(diào)動學(xué)生利用已有的舊知，聯(lián)系生活中的實際問題，通過情境分析、提出問題、模型建構(gòu)、模型修正、模型應(yīng)用，歸納并總結(jié)得出遺傳和環(huán)境對性狀表現(xiàn)的影響模型。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對生活中的遺傳、變異、適應(yīng)和進(jìn)化現(xiàn)象相關(guān)資料的分析，舉例說明可遺傳與不可遺傳變異;由表及里、由淺入深理清性狀表現(xiàn)分別與遺傳和環(huán)境之間的關(guān)系;舉例說出遺傳育種在實踐上的應(yīng)用，初步形成進(jìn)化與適應(yīng)觀，并能應(yīng)用這些觀點解釋其他相關(guān)現(xiàn)象。

（2）通過對生物界適應(yīng)和進(jìn)化的實例分析，運(yùn)用歸納與概括的方法得出遺傳和環(huán)境對性狀表現(xiàn)的影響，構(gòu)建基因型、表現(xiàn)型和環(huán)境之間的影響模型，并能用批判性思維論證生活中一些錯誤的觀點。能夠通過性狀變異的遺傳特性區(qū)分可遺傳變異和不可遺傳變異，并能歸納總結(jié)遺傳特性主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是遺傳物質(zhì)即基因組成是否發(fā)生改變，進(jìn)而得出基因組成發(fā)生改變的遺傳為可遺傳變異。

（3）通過對課外活動“觀察環(huán)境條件對生物性狀表現(xiàn)的影響”的結(jié)果進(jìn)行思辨討論，探究影響性狀表現(xiàn)的因素，能夠得出結(jié)論性狀表現(xiàn)不受唯一因素的影響，而是基因型和表現(xiàn)型共同作用的結(jié)果。

（4）關(guān)注環(huán)境變化對生物性狀、物種進(jìn)化的影響，通過學(xué)科興趣活動、專題宣講等方式向他人宣傳降低物理、化學(xué)、生物因素對環(huán)境危害的措施，共建健康綠色環(huán)境。結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源參觀一些作物種植基地，了解遺傳育種在實踐上的應(yīng)用。

3 教學(xué)過程

3.1 整合資源，拋出問題

新課程理念特別強(qiáng)調(diào)情境化的教學(xué)，以提升學(xué)科教學(xué)與科學(xué)、社會生活之間的聯(lián)系。課標(biāo)明確提出在設(shè)計和組織教學(xué)活動時，要圍繞重要概念靈活選擇具有代表性的事實輔助概念的形成。因此，對教材的資源進(jìn)行重排、解析和拓展，創(chuàng)設(shè)貫徹本節(jié)課情境主線“小美的心愿——人類的美白之路”，采用“問題串”教學(xué)方式，依次呈現(xiàn)資料、問題串（圖1）、補(bǔ)充證據(jù)，層層遞進(jìn)激發(fā)學(xué)生的思考，引出研究的2個核心問題：核心問題①——在特定的環(huán)境是否會影響生物的性狀表現(xiàn)？核心問題②——環(huán)境變化引起的生物性狀改變可遺傳嗎？

3.2 剖析內(nèi)因，解決問題

課標(biāo)在倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)的同時，也建議教師應(yīng)提供更多地機(jī)會讓學(xué)生進(jìn)行觀察、描述、提出問題、作出解釋等，而且要能與他人合作和交流，即具備通過語言表達(dá)、文字描述、數(shù)字表格、示意圖等多元化的方式呈現(xiàn)結(jié)果的能力。教師有意識地給學(xué)生創(chuàng)設(shè)小組討論和課堂語言表達(dá)的機(jī)會，在鍛煉學(xué)生表達(dá)能力的同時，可及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生思維可延展區(qū)，挖掘深度思維。如部分學(xué)生認(rèn)為在極端條件下曬黑的膚色不可能再變白，膚色可能不遺傳，這些結(jié)論的得出都必須經(jīng)過批判性思辨，側(cè)面反映部分學(xué)生已經(jīng)在理解“性狀表現(xiàn)同時受基因型和環(huán)境影響”這一概念的基礎(chǔ)上具備對特定現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷的能力。

教師在授課一周前布置學(xué)生完成小組課外探究活動“觀察環(huán)境條件對生物性狀表現(xiàn)的影響”。學(xué)生通過親身體驗和表達(dá)反饋，切實理解將實驗材料替換為綠豆的原因，掌握實驗現(xiàn)象的觀察方法、數(shù)據(jù)記錄及分析的要領(lǐng)。在課堂上，小組分享實驗結(jié)果，最終揭示基因型、表現(xiàn)型與環(huán)境三者之間的關(guān)系，加深對概念的理解。

教師通過一系列問題串，從膚色、基因組成出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生回憶基因型、表現(xiàn)型的概念。接著，引入太陽這一外界環(huán)境，讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)并歸納得出外界環(huán)境同樣也能影響膚色，呼應(yīng)并提醒學(xué)生回歸印證本章第二節(jié)“性狀遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”中的原話“基因雖然能控制生物性狀，但也不能控制生物體的全部生命活動。有很多性狀表現(xiàn)是由遺傳物質(zhì)和環(huán)境共同作用的結(jié)果”。同時，留下環(huán)境改變的膚色能否遺傳給下一代的問題，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考變異的可遺傳性。教師在培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、批判性思維等思維能力的同時，引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，從課程總體設(shè)計角度構(gòu)建知識體系。

3.3 總結(jié)規(guī)律，建構(gòu)模型

經(jīng)過前期的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了性狀表現(xiàn)與基因型之間的關(guān)系，加上新增證據(jù)1“長期曬太陽的非黑色人種膚色也有可能變黑”、證據(jù)2圖文資料“環(huán)境對水毛莨葉片形狀的影響”、證據(jù)3“喜馬拉雅白色家兔毛色隨溫度發(fā)生變化”，引導(dǎo)學(xué)生從人、植物、動物三個代表事實中歸納出“環(huán)境也能影響生物性狀”這一規(guī)律，形成初步模型（圖2）。教師引導(dǎo)學(xué)生利用模型解決核心問題①，由學(xué)生用語言表達(dá)完成第一個概念的描述“性狀表現(xiàn)是由基因組成與環(huán)境共同作用的結(jié)果”。通過問題⑥引發(fā)學(xué)生思考，補(bǔ)充證據(jù)4“世界上皮膚癌發(fā)病率逐年升高”，讓學(xué)生意識到紫外線加強(qiáng)、臭氧層破壞等環(huán)境變化對人類的危害，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境變化，文明出行共創(chuàng)綠色家園，提升社會責(zé)任意識。

3.4 分析證據(jù)，修正模型

教師提出問題⑦引入核心問題②——環(huán)境變化引起的生物性狀改變可遺傳嗎？提供證據(jù)5“高桿和矮桿雜交遺傳圖解”，師生共同分析變異可遺傳本質(zhì)的原因是基因組成發(fā)生改變。提供證據(jù)6“通過整容手術(shù)形成雙眼皮的父母（原為單眼皮）無法將雙眼皮的性狀遺傳給下一代”這一事實，使學(xué)生得出僅由外界環(huán)境或人力改變所一起的變異是不可遺傳的。最后，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)提升為：環(huán)境引起的生物變異，如果引起基因組成（遺傳物質(zhì)）變化的是變異可遺傳，否則變異不可遺傳。學(xué)生依據(jù)規(guī)律進(jìn)一步完善模型，得到遺傳與環(huán)境對性狀表現(xiàn)的影響模型（圖3）。

3.5 聯(lián)系實際，應(yīng)用模型

教師提供圖文新情境，要求學(xué)生解釋、預(yù)測并提出建議。

情境1：某些檢驗科醫(yī)生手臂經(jīng)常受X光照射，皮膚細(xì)胞中基因發(fā)生改變會遺傳給后代嗎？為什么？

情境2：科學(xué)家選擇矮桿（抗倒伏）低產(chǎn)和高桿高產(chǎn)的水稻進(jìn)行雜交獲得了矮桿高產(chǎn)的水稻植株，大大提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，新產(chǎn)生的矮桿高產(chǎn)的性狀能遺傳給下一代嗎？為什么？可遺傳的變異都是有利的？

情境3：某工業(yè)地區(qū)，長期白色粉塵和工業(yè)廢氣污染，使當(dāng)?shù)氐哪撤N昆蟲翅膀顏色由黑色變成了白色，如果工業(yè)污染不停止，經(jīng)過一段較長的時間后，你能估計這種昆蟲的所有個體中翅膀為白色的個體數(shù)量會發(fā)生什么變化？對此現(xiàn)象環(huán)保部門面向社會征集解決措施，你有什么建議？

教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活與社會實踐，促進(jìn)學(xué)生對環(huán)境與變異兩者內(nèi)在影響關(guān)系的理解，使學(xué)生做到“知理善用”。并借助情境3，培養(yǎng)學(xué)生的“進(jìn)化與適應(yīng)觀”，使學(xué)生能夠從時間長線看待生物不斷進(jìn)化，適應(yīng)環(huán)境，同時生物也能影響環(huán)境。另外，也順應(yīng)紙筆測試的趨勢，要求學(xué)生具備用已有知識組織科學(xué)語言表達(dá)自己觀點的能力。最后，回歸問題⑦，完成整節(jié)課的主線探究，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識分析并正確看待整容這一社會熱點問題，使學(xué)生形成心靈美和健康美的正確態(tài)度。在課外拓展方面，教師可組織課外興趣活動，如征集降低物理、化學(xué)、生物因素對環(huán)境危害的標(biāo)語，開展集中展示和宣講，也可結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源參觀一些作物種植基地，了解遺傳育種在實踐上的應(yīng)用。

4 教學(xué)反思

新課程理念下，教師必須關(guān)注學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。教師在進(jìn)行本節(jié)課的整體設(shè)計時，緊抓社會熱點問題，貫穿一條主線，通過問題串、模型構(gòu)建、自主探究等一些方法為學(xué)生提供臺階（即事實證據(jù)），并創(chuàng)設(shè)主動學(xué)習(xí)和多元表達(dá)的機(jī)會，幫助學(xué)生理清基因型、表現(xiàn)型、環(huán)境三者之間的關(guān)系和影響方式，有意識地滲透了生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任的素養(yǎng)理念。教育的效果是一種“獲得性遺傳”，教師個人首先要具有的專業(yè)學(xué)識和人文素養(yǎng)，才能通過課堂落實生物學(xué)科核心素養(yǎng)，充分體現(xiàn)生物學(xué)科最核心的價值。

參考文獻(xiàn)：

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