基于發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的逆向教學(xué)設(shè)計

李小會

摘要：以“減數(shù)分裂”復(fù)習(xí)課教學(xué)為例，采用“確定教學(xué)目標(biāo)、設(shè)置評價證據(jù)、設(shè)計教學(xué)活動”的逆向教學(xué)設(shè)計，旨在促進(jìn)學(xué)生深化理解減數(shù)分裂概念的同時，發(fā)展其生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：減數(shù)分裂逆向教學(xué)設(shè)計核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1逆向教學(xué)設(shè)計的簡介

逆向教學(xué)設(shè)計的一般步驟是先確定教學(xué)目標(biāo)（學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果），再設(shè)置評價證據(jù)（達(dá)到預(yù)期結(jié)果的評價），最后設(shè)計學(xué)習(xí)和教學(xué)活動，其核心原則是教學(xué)評價先于教學(xué)活動，以教學(xué)評價驅(qū)動課堂教學(xué)的高效進(jìn)行、調(diào)控教學(xué)活動及教學(xué)方法。

該方法的實(shí)施過程包括3個階段：

階段1：依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)情，確定具體教學(xué)目標(biāo)。教師應(yīng)明確：學(xué)生該掌握、理解什么？能夠做什么？哪些內(nèi)容值得深入理解？

階段2：設(shè)置恰當(dāng)?shù)脑u價證據(jù)，判斷學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)預(yù)期結(jié)果的要求。教師應(yīng)了解：學(xué)生現(xiàn)有知識和能力水平與目標(biāo)之間的差距？哪些具體證據(jù)能說明學(xué)生己達(dá)到目標(biāo)要求？

階段3：根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和評價證據(jù)來設(shè)計學(xué)習(xí)和教學(xué)活動。教師應(yīng)思考：本節(jié)教學(xué)的核心概念有哪些？如何設(shè)計活動、組織課堂教學(xué)能促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成？

2逆向教學(xué)設(shè)計實(shí)例

以人教版高中生物《必修2·遺傳與進(jìn)化》模塊中“減數(shù)分裂”一節(jié)復(fù)習(xí)課為例，通過逆向教學(xué)設(shè)計，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.1確定教學(xué)目標(biāo)

高三學(xué)生已基本掌握了同源染色體、非同源染色體、聯(lián)會等概念和減數(shù)分裂的過程及結(jié)果，但仍浮于表面，特別對同源染色體聯(lián)會后分離、非同源染色體自由組合等現(xiàn)象的理解還不夠透徹，知其然不知其所以然，從而無法深刻體會減數(shù)分裂在有性生殖中的重要意義，影響遺傳和變異相關(guān)內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)。特制訂以下教學(xué)目標(biāo)：

①以進(jìn)化與適應(yīng)觀為指導(dǎo)，通過分析無性生殖和有性生殖的特點(diǎn)，認(rèn)同有性生殖方式在進(jìn)化中的優(yōu)勢。

②闡明減數(shù)分裂的過程，分析同源染色體分離的原因、結(jié)果及意義。

③嘗試借助模型探究減數(shù)分裂過程中非同源染色體的行為，培養(yǎng)利用科學(xué)方法解決問題的能力。

④嘗試根據(jù)己學(xué)知識對生物學(xué)現(xiàn)象作出合理解釋。

⑤闡述減數(shù)分裂的結(jié)果及意義。

2.2設(shè)置評價證據(jù)

依據(jù)具體教學(xué)目標(biāo)，設(shè)置恰當(dāng)可行的過程性評價證據(jù)（表1），及時且準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，幫助教師調(diào)整教學(xué)策略，以期達(dá)到良好的教學(xué)效果。

2.3設(shè)計教學(xué)活動

2.3.1從進(jìn)化的角度，討論有性生殖的優(yōu)勢

教師創(chuàng)設(shè)情境，提出問題：個體最終會死亡，物種的延續(xù)依賴于什么？最初生殖方式是什么？有何特點(diǎn)？

生物最初的生殖活動是無性生殖，教師引導(dǎo)學(xué)生說出無性生殖的實(shí)例，揭示其特點(diǎn)：后代性狀一般與親代保持一致。學(xué)生思考并回答無性生殖的優(yōu)點(diǎn)及不足：繁殖快、保留母體性狀;無變異或變異少，若環(huán)境不適宜，物種可能“全軍覆沒”。

教師介紹：隨著生物體結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜化，出現(xiàn)了另一種生殖方式——有性生殖。闡述有性生殖的概念，繼續(xù)追問：有性生殖的結(jié)果是什么？這對物種有何意義？在漫長的進(jìn)化歷程中，你認(rèn)為哪種生殖方式更占優(yōu)勢？

教師用圖表示有性生殖多樣的后代，引導(dǎo)學(xué)生說出有性生殖的優(yōu)勢：多樣的后代有利于適應(yīng)多變的環(huán)境，使物種更易在自然選擇中保留下來。教師總結(jié)：生物界最普遍的生殖方式便是有性生殖，這是自然選擇的結(jié)果，也是生物進(jìn)化的必然。

設(shè)計意圖：減數(shù)分裂是有性生殖的基礎(chǔ)，學(xué)生深度理解減數(shù)分裂這一概念，教師必須先使學(xué)生明確有性生殖的特點(diǎn)及優(yōu)勢，再引導(dǎo)分析造成有性生殖后代多樣的原因，重點(diǎn)討論減數(shù)分裂的貢獻(xiàn)。這樣由果及因，從生物生殖方式進(jìn)化的角度導(dǎo)入，以進(jìn)化觀統(tǒng)領(lǐng)有性生殖和減數(shù)分裂的學(xué)習(xí)。

2.3.2問題串引導(dǎo)，深化對同源染色體分離的理解

教師提出問題：形成配子時染色體為什么要減半？是隨機(jī)減半的嗎？如果是隨機(jī)減半會怎樣？為何分開的是同源染色體？

為了引導(dǎo)學(xué)生思考，教師追問：同源染色體的相同位置是什么？

學(xué)生基于原有認(rèn)知回答：是相同基因或等位基因，即控制同一性狀的基因。學(xué)生思考后頓悟：同源染色體分離進(jìn)入不同的配子，就保證每個配子中含有控制生物性狀的一整套遺傳信息，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。

設(shè)計意圖：問題串的設(shè)置不斷深入，觸及減數(shù)分裂的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生對減數(shù)分裂概念的深度理解。

2.3.3借助模型，自主探究，促使非同源染色體自由組合的知識內(nèi)化

教師提問：移向細(xì)胞兩極的兩組染色體，非同源染色體行為如何？如何探究？

教師提供資料：笨蝗性染色數(shù)決定性別，雄性為XO，雌性為XX。此外，還有一對大小不等的同源染色體。教師用剪紙模型在黑板上呈現(xiàn)雌雄笨蝗的兩對染色體。提出問題：欲探究非同源染色體的行為，選擇雄性，還是雌性笨蝗作為實(shí)驗(yàn)對象？思路如何？

學(xué)生小組討論，給出思考的思路。最初，有不少學(xué)生選擇雌性笨蝗。經(jīng)交流討論，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為要兩條x染色體才能研究非同源染色體的行為。教師借機(jī)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：選擇雌性，若非同源染色體按一定規(guī)律兩兩組合，將會形成兩種染色體組成的配子（情況1）;若非同源染色體自由組合，則會形成四種配子（情況2），但由于兩條x染色體的形態(tài)大小相同，顯微鏡下觀察到的只有兩種類型，與情況1所觀察到的結(jié)果相同。因此，非同源染色體的行為無論如何，顯微鏡下觀察到的結(jié)果相同，故無法探明非同源染色體的行為。

小組繼續(xù)討論，說出以雄性笨蝗為實(shí)驗(yàn)材料的探究思路。有小組代表指出：如果非同源染色體是按照一定規(guī)律組合，那么只能產(chǎn)生兩種染色體組成的配子;如果x染色體與另一對染色體組合是隨機(jī)的，結(jié)果就能產(chǎn)生四種染色體組成的配子且比例應(yīng)接近1：1：1：1，恰好這四種類型的配子中染色體的形態(tài)不一，在顯微鏡下可區(qū)分開。接著，只需要做實(shí)驗(yàn)觀察配子類型就可確定非同源染色體的行為！

教師指出，在探究問題時學(xué)生運(yùn)用了與遺傳學(xué)之父孟德爾同樣的科學(xué)方法。學(xué)生立馬意識到是假說一演繹法（表2），其一般過程是：合理推測（作出假說）一如果推測得對，那么將出現(xiàn)這樣的結(jié)果（演繹推理）一預(yù)測的跟事實(shí)一致嗎？（實(shí)驗(yàn)觀察）一一致，支持假說;不一致，否定假說（得出結(jié)論）。

教師呈現(xiàn)資料：薩頓的師妹Eleanor Carother統(tǒng)計了300多個減數(shù)第一次分裂后期的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)x染色體與那對大小相異的同源染色體的組合接近1：1，從而證明了非同源染色體是自由組合的。學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的思路與科學(xué)家的思路有異曲同工之妙，倍受鼓舞。

教師提出問題：大多數(shù)生物的染色體遠(yuǎn)不止兩對，非同源染色體自由組合的現(xiàn)象有什么意義？學(xué)生討論、交流后，得出：非同源染色體自由組合導(dǎo)致配子中染色體組合的極其多樣，這對于生物多樣性的形成至關(guān)重要。

設(shè)計意圖：教師利用模型模擬染色體的行為帶給學(xué)生對于微觀變化的宏觀感受;設(shè)計選材環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟選擇正確實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵;以史料為抓手，靈活利用，學(xué)生借助模型動手動腦參與課堂，自主探究非同源染色體的行為，促進(jìn)對自由組合的知識內(nèi)化;將實(shí)驗(yàn)證據(jù)后置，給學(xué)生提供進(jìn)行科學(xué)探究的空間與時間，極大地發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)思維。

2.3.4史料為據(jù)，創(chuàng)造矛盾，揭示交叉互換現(xiàn)象及意義

教師展示摩爾根實(shí)驗(yàn)的圖片：純合灰體殘翅果蠅與純合黑體長翅果蠅雜交，F(xiàn)1全為灰體長翅，F(xiàn)1與黑體殘翅雜交，F(xiàn)2為灰體長翅、灰體殘翅、黑體長翅、黑體殘翅。提出問題：若控制體色和翅形的基因自由組合，F(xiàn)2四種類型果蠅的比例是什么？

學(xué)生不難答出應(yīng)為1：1：1：1。教師提供摩爾根實(shí)驗(yàn)結(jié)果是8.5%：41.5%：41.5%：8.5%。學(xué)生發(fā)現(xiàn)與預(yù)測結(jié)果不符。教師追問：出現(xiàn)該結(jié)果可能原因是什么？學(xué)生合理推測：控制兩對性狀的基因不是自由組合的，即不位于非同源染色體上，而是在同源染色體上即連鎖。

教師繼續(xù)追問：既然基因連鎖，后代為什么不是兩種類型而是四種？有可能是基因突變導(dǎo)致的嗎？學(xué)生陷入沉思，思考后回答：不是基因突變，因?yàn)橥蛔兊母怕实颓也欢ㄏ颍阅艹霈F(xiàn)高達(dá)8.5%的灰體長翅和黑體殘翅果蠅，是因?yàn)榉墙忝萌旧珕误w之間發(fā)生了交叉互換！

接著，教師展示顯微鏡下染色體的交叉互換現(xiàn)象并繼續(xù)追問：這一現(xiàn)象有什么意義？學(xué)生討論后，得出：交叉互換進(jìn)一步增加了配子的多樣性，從而豐富了遺傳的多樣性！

設(shè)計意圖：基于科學(xué)史資料，教師在學(xué)生原有認(rèn)知的基礎(chǔ)上創(chuàng)造矛盾，引導(dǎo)學(xué)生對生物學(xué)現(xiàn)象作出合理推測，進(jìn)一步提升科學(xué)思維。

2.3.5總結(jié)提升

學(xué)生基于本節(jié)課的學(xué)習(xí)，嘗試說出減數(shù)分裂的結(jié)果和意義：減數(shù)分裂結(jié)果是產(chǎn)生豐富多樣染色體數(shù)目減半的配子;減數(shù)分裂不僅保證了生物世代間的染色體數(shù)目恒定和遺傳性狀的相對穩(wěn)定，還為生物的變異提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于生物對環(huán)境的適應(yīng)和進(jìn)化。

設(shè)計意圖：學(xué)生總結(jié)性的回答反饋了課堂教學(xué)的效果，提升了對減數(shù)分裂概念的認(rèn)知高度，且鍛煉其語言表達(dá)能力。

3啟示

教學(xué)評價先于教學(xué)活動的逆向教學(xué)設(shè)計更關(guān)注課堂中學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)及成效，符合新課程改革倡導(dǎo)的課堂教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為主、教師為輔的教育理念。復(fù)習(xí)課中，教師往往更關(guān)注學(xué)生掌握知識的量，而忽略質(zhì)，對學(xué)生靈活運(yùn)用知識分析和解決問題能力的培養(yǎng)稍顯不足。本節(jié)課的逆向教學(xué)設(shè)計意在避免學(xué)生機(jī)械地記憶知識，在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、發(fā)展科學(xué)思維的同時，促進(jìn)了學(xué)生對減數(shù)分裂概念的深度學(xué)習(xí)。