基于PBL理念的“變異與育種”專題復(fù)習

成葉青

摘要 以“變異與育種”專題復(fù)習為例，嘗試將復(fù)習課中的專題轉(zhuǎn)換成一個個的項目，然后將這些有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的項目整合，打造PBL項目式復(fù)習模式，從而落實生物學學科核心素養(yǎng)。通過教學實踐展示了概念性課堂項目、探究性課堂項目、體驗性課堂項目等三種不同形式的項目的實踐過程，同時提出一些思考。

關(guān)鍵詞 PBL 專題復(fù)習 核心素養(yǎng) 教學實踐 教學反思

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

項目式學習或者基于問題的學習，是基于建構(gòu)主義學習理論和認知學習理論而提出的一種學習理念。它強調(diào)以學習者為中心，以問題為導(dǎo)向，圍繞某一主題形成項目，學生在解決問題、完成項目中達成教學目標。該學習模式基本包含4個環(huán)節(jié)：根據(jù)需要解決的真實問題情境確定項目主題;小組討論提出方案;點評方案、解決項目;項目應(yīng)用、鞏固提升。基于PBL理念的學習模式具有良好的教學效果，雖然近年來被教師大力提倡，但主要集中在新授課。復(fù)習課由于學生任務(wù)重，教師實施PBL教學比較困難，所以案例極少。新高考模式越來越側(cè)重考查學生在真實的情境下解決問題的關(guān)鍵能力，傳統(tǒng)以教師為中心的課堂已經(jīng)無法滿足高考教育改革的需要。教師如何在復(fù)習課中把課堂還給學生，讓學生真正動手動腦，從而提升學生終身發(fā)展需要的綜合能力，而不是使學生變成知識儲存器？筆者基于PBL理念在“變異與育種”專題復(fù)習的教學中將專題復(fù)習內(nèi)容轉(zhuǎn)換成一個個的項目，再將這些有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的項目整合，形成項目集合進行教學實踐。在評課交流與評價反思后，發(fā)現(xiàn)項目式教學模式可以有效提升學生在真實情境中解決問題的能力及科學探究能力，從而落實生物學學科核心素養(yǎng)。

1指向核心素養(yǎng)的專題復(fù)習項目設(shè)計與實踐

1.1教學目標和課程項目的設(shè)計

根據(jù)《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標》）中對生物學學科核心素養(yǎng)4個維度的要求來確定教學目標及項目主題?！缎抡n標》對本專題的要求是：舉例說明種群內(nèi)的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環(huán)境中的生存和繁殖優(yōu)勢。具體來說有：概括出基因重組的原因、特點，舉例說明基因重組變異原理在育種上的應(yīng)用;概述基因突變的概念、類型、特點、遺傳效應(yīng)，舉例說明其在誘變育種上的應(yīng)用;舉例說明多倍體育種和單倍體育種在實踐中的應(yīng)用。根據(jù)此要求，設(shè)計了3個著力點不同卻又層次遞進的課程項目（表1）。

1.2教學過程中項目的實施

1.2.1項目一：概念性課堂——開展概念教學，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)復(fù)習上，教師采用灌輸式教學，迅速完成該部分的復(fù)習。但是在這個專題中生物學術(shù)語多，生物學現(xiàn)象及事實多而雜，教師若采用灌輸式教學，則無法調(diào)動學生的思維，無法檢測復(fù)習的有效性。教師可引導(dǎo)學生利用概念圖、思維導(dǎo)圖完成知識網(wǎng)絡(luò)，促進學生通過抽象、對比、分析、歸納大量的生物學事實，對生物學術(shù)語進行有邏輯的聯(lián)系與整理，有效構(gòu)建生物學知識網(wǎng)絡(luò)圖，凝練形成生物學概念，進而形成科學的自然觀。

本專題的第一個項目實施時大致分四步走。1根據(jù)問題情境確定核心問題，暴露前概念。教師根據(jù)“變異與育種”主題，設(shè)置問題情境“變異與育種有什么關(guān)系呢？”，讓學生口頭闡述，檢測前概念。2教師設(shè)置子問題：變異有哪些？各有什么特點？在育種方面有哪些應(yīng)用？各種育種方式各有何優(yōu)劣？學生小組討論，自主構(gòu)建概念。在學生討論之前，教師引導(dǎo)學生從變異類型、特點及育種方面的應(yīng)用等方面思考，同時鼓勵學生盡可能地發(fā)散思考。學生在分析問題中，將本節(jié)內(nèi)容中相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵詞或生物學術(shù)語作為子中心，以分支鏈的形式向四周形成放射狀或者樹狀結(jié)構(gòu)形成知識網(wǎng)絡(luò)圖。3小組代表展示作品，組間點評后，教師補充點評，小組修正概念。4學生及時應(yīng)用，鞏固概念。這過程可以促進學生知識網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，提高復(fù)習效率。

1.2.2項目二：探究性課堂——重視小組合作，探討方案設(shè)計

教師設(shè)置問題情境：現(xiàn)有某轉(zhuǎn)基因純合系A(chǔ)只具有抗除草劑優(yōu)良性狀（基因型為GG，下同），香水稻B具有香味濃郁（DD）、高產(chǎn)（EE）等優(yōu)良性狀，但是不抗除草劑，三種性狀獨立遺傳。請根據(jù)提供的材料，設(shè)計方案獲得香味濃郁、高產(chǎn)、抗除草劑（DDEEGG）的優(yōu)良品種。

各小組討論實驗方案，在方案探究過程中運用知識解決問題。各小組討論出的方案包括以下4種：

1雜交育種方案，遺傳學原理是基因重組。小組可以文字表述，也可以用遺傳圖解形式表述。文字表述為：轉(zhuǎn)基因純合系A(chǔ)和香水稻B雜交得到F1，F(xiàn)1自交獲得F2，從F2中篩選抗除草劑的高產(chǎn)香濃水稻連續(xù)自交，直至不發(fā)生性狀分離即可得目標優(yōu)良品種。遺傳圖解如圖1所示。

2單倍體育種方案，原理是染色體變異和基因重組。文字表述為：轉(zhuǎn)基因純合系A(chǔ)和香水稻B雜交得到F1，取F1的花藥進行離體培養(yǎng)，獲得單倍體，用秋水仙素處理單倍體幼苗獲得染色體加倍的植物，選抗除草劑高產(chǎn)香濃植株即為目標品種。遺傳圖解如圖2所示。

3誘變育種加單倍體育種的組合或者誘變育種加雜交育種的配合（圖3）。這兩種方案一開始都需要進行誘變，利用了誘變育種可以產(chǎn)生新的性狀這一特性來進行的。

4基因工程育種，遺傳學原理是基因重組。先提取目的基因（抗除草劑基因），然后將目的基因與運載體結(jié)合，將目的基因?qū)胧荏w細胞，檢測與篩選。

因為本項目可選方案至少4種，每種方案又有兩種書寫形式，因此點評對學生的知識運用能力、書寫能力、表達能力和教師的思維運轉(zhuǎn)能力、點評能力都提出了較高的要求。例如，在學生互評比較哪個組更好的時候，評價標準已經(jīng)不再是書寫是否漂亮、排版布局是否合理、語言表達是否有問題、遺傳圖解是否寫錯等，而是學生一起歸納出一套體現(xiàn)學科嚴謹性的評價標準。即文字表述中必須包含四要素：親本材料、交配方式、后代的處理和結(jié)果的選擇。遺傳圖解書寫時通常包含六要素：符號（P親本、F1子一代、F2子二代、×雜交、×自交等）、基因型、表現(xiàn)型、配子（簡單的測交時要寫，此方案不用寫）、比例（需要時寫）、必要文字說明。還有一位學生提出了多輪回交模式：即先轉(zhuǎn)基因純合系A(chǔ)和香水稻B雜交得到F（1DdEeGg），然后用F1與香水稻B回交，在后代中選抗除草劑的類型（標號H1，基因型D_E_Gg），H1再與香水稻B回交，繼續(xù)篩選然后再繼續(xù)回交，多輪回交最后獲得香味濃郁、高產(chǎn)、抗除草劑的品種。這種方式是教師備課時根本沒想到的。這個方案可行嗎？上課時，教師帶著學生按他的思路推算，發(fā)現(xiàn)能實現(xiàn)目標，而且比方案1雜交育種獲得目標水稻的比例更高。上課時，筆者雖然肯定了該學生的想法，但心里還是沒底，因為教參從來沒提過連續(xù)回交這種方案。下課后，筆者查找了相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)2019年安徽的高考模擬題考查過類似的方案。這是教師自己準備工作還不夠！這個預(yù)設(shè)之外的方案說明了生成性知識是一個大寶藏。

這種讓學生寫方案來實現(xiàn)項目目標從而解決真實問題的PBL復(fù)習模式，真正地做到讓學生活“用”知識，調(diào)動起學生的積極性，驅(qū)動學生自主學習。同時，教師和學生小組的點評可以讓學生明白自己方案中的閃光點和不足之處，使學生獲得滿滿的成就感和收獲感，從而保障與提升學生的探究能力。最后，教師開展高考模擬題改編活動，以進行變式練習鞏固提升學生的學習，進一步鍛煉學生的思維遷移能力。

1.2.3項目三：體驗性課堂——戶外考察體驗，匯報研學項目成果

本課程項目在實施時需要因地制宜、尋找本所具備的教學資源，讓學生真正走進知識運用的環(huán)境中體驗技術(shù)的力量和魅力。例如，我市黃浦區(qū)的大吉沙島上面就有“隆平國際現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公園”，該公園為袁隆平院士謀劃、選址、題名，種植有約8.7×105m2高標水田，其中包括約1.1×105m2國家雜交水稻試驗田，該試驗田已成為廣東省唯一被納入全國28個國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心示范點的項目。島上呈現(xiàn)綠色休閑、生機盎然的千畝都市田園風光，是“都市錦田”。學生到水稻基地實地考察，尋訪專業(yè)人員，記錄所見所聞，然后做成研學報告。這樣的課后體驗式項目可以拓展學生的視野，增強學生的民族自豪感，同時提升學生努力學習、報效祖國的動力。

2指向核心素養(yǎng)的項目式專題復(fù)習的思考

2.1要重思維兼顧打基礎(chǔ)

學生只有實現(xiàn)深度思維，才能在復(fù)雜散亂的生物學事實、現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)生命活動的規(guī)律和本質(zhì)。概念性項目學習環(huán)節(jié)不僅可以提升學生思維，同時也是進一步夯實基礎(chǔ)的過程，這也是復(fù)習課的重要任務(wù)。

2.2要有深度又要有趣味

通常，人都有畏難情緒。如果教師設(shè)置的項目情境為了體現(xiàn)學科的深度而變得無趣，學生會置之不理，或者只是應(yīng)付了事，而不會因為興趣而樂于探究。因此，教師要注意項目問題情境的趣味性，或者在引出項目之前提供有趣的相關(guān)資源給學生。例如，本專題的探究是有難度的，教師在提出項目問題之前給學生看與袁隆平院士相關(guān)的視頻，并一直以水稻作為主線牽引整節(jié)課，同時許諾有興趣的學生可以參加接下來的戶外項目課程。這樣，學生的積極性就調(diào)動起來了。

2.3全面預(yù)設(shè)并激發(fā)生成

復(fù)習課不同于新授課，本身容量大，如果教師要以問題或者項目新模式來組織復(fù)習課，需要預(yù)設(shè)各種可能的方案、學生在寫方案時可能出現(xiàn)的問題、學生互評環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題。但是，教師也要注意保持師生之間的平等地位，具有包容的態(tài)度，能鼓勵和保護學生的積極性，并有效糾正學生呈現(xiàn)的問題，激發(fā)生成性知識。

2.4關(guān)注實踐又著力發(fā)展

新課程高度關(guān)注學生學習過程中的實踐經(jīng)歷，強調(diào)依托探究性的活動，加深學生對生物學概念的理解，從而樹立科學的自然觀。學生在探究方案過程中經(jīng)過推理、討論、分享的實踐過程，獲得了利用生物學原理解決情境問題的體驗，同時又為個性化的學習留出時間和空間，發(fā)展了生物學學科核心素養(yǎng)、嚴謹?shù)乃季S和語言表達能力。這也符合新課標教學過程重實踐、教學效果重發(fā)展的要求。

總體而言，本專題的新嘗試給了專題復(fù)習課一種不同的探索。雖然，課前對教師的備課要求及課堂掌控能力要求相對較高，但基于PBL理念的專題復(fù)習模式很好地發(fā)揮了學生的主觀能動性，培養(yǎng)了學生的科學思維和科學探究能力，對學生終身發(fā)展需要的解決問題的綜合能力提升有益。這其實也是生物學學科教學的內(nèi)在深層目標。

參考文獻：

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[2]肖安慶，顏培輝，陳尚寶.試論STEAM項目式學習的設(shè)計——以“生態(tài)環(huán)境的保護”為例[J].中學生物教學，2019，（Z1）：56-58.