基于概念重構(gòu)的微專題復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)

任智安

【摘 要】微專題雖“微”，但是是模塊復(fù)習(xí)中的“攔路虎”和“硬骨頭”。以概念重構(gòu)策略，深度解析概念，完成概念體系由淺向深的轉(zhuǎn)化。

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí);微專題;基因重組

在模塊復(fù)習(xí)中，概念框架體系是指導(dǎo)教與學(xué)的藍(lán)圖，由多個(gè)概念、邏輯關(guān)系和符號(hào)組成。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置的概念都有深刻的內(nèi)涵。如果對(duì)其中一個(gè)概念缺乏系統(tǒng)和深度的認(rèn)知，那么整體的概念體系也是符號(hào)化的，缺失了意義和內(nèi)涵。這樣的概念認(rèn)知是建構(gòu)概念框架體系的“攔路虎”。有必要在模塊復(fù)習(xí)教學(xué)中，對(duì)缺乏深度和系統(tǒng)認(rèn)知的概念進(jìn)行微專題復(fù)習(xí)，以有利于構(gòu)建有意義的概念框架體系。如，在“變異與進(jìn)化”的模塊復(fù)習(xí)中，“基因重組”往往是學(xué)生構(gòu)建大概念的認(rèn)知障礙。本文以此為例，以概念重構(gòu)的策略進(jìn)行“基因重組”的微專題復(fù)習(xí)。

1.內(nèi)容和學(xué)情分析

舊人教版教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第83頁(yè)，對(duì)于基因重組有黑體字的概念表述，“基因重組是指在生物進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合”。之后段落，分別從自由組合和交叉互換兩個(gè)方面表述基因重組的形式。一方面，自由組合的學(xué)習(xí)在孟德爾自由組合實(shí)驗(yàn)中，交叉互換的學(xué)習(xí)在減數(shù)分裂內(nèi)容體系中。兩部分內(nèi)容的章節(jié)跨度和兩部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生從基因重組的角度理解自由組合和交叉互換有著較大的難度。另一方面，自由組合和交叉互換是微觀對(duì)象“基因”的動(dòng)態(tài)過程，教材中的文字?jǐn)⑹霾荒艹浞纸馕龌蛑亟M的本質(zhì)和過程。甚至，初中生物學(xué)的概念術(shù)語(yǔ)，有性生殖、減數(shù)分裂和受精作用的認(rèn)知程度也會(huì)影響到對(duì)基因重組的理解。

在模塊專題復(fù)習(xí)中，學(xué)生首先對(duì)基因重組現(xiàn)象的本質(zhì)理解不透，容易從字面理解為受精作用就是基因重組。其次，在基因重組與基因突變、染色體結(jié)構(gòu)變異辨析的辨析過程中存在一定難度，對(duì)于變異的特點(diǎn)和在進(jìn)化中的作用認(rèn)識(shí)不透徹。

2.設(shè)計(jì)思路

基于當(dāng)前高考命題特點(diǎn)和規(guī)律，以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，明確本專題的復(fù)習(xí)目標(biāo);通過重溫教材，明確概念的范圍、對(duì)象和內(nèi)涵;分別從分析基因重組現(xiàn)象和本質(zhì)的角度，比較分析孟德爾自由組合實(shí)驗(yàn)和摩爾根果蠅測(cè)交實(shí)驗(yàn)，找出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)，區(qū)別完成基因重組的不同機(jī)制，以遺傳圖解和分析綜合的形式，緊湊又整體的完成基因重組概念重構(gòu);利用典型例題，對(duì)基因重組、基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異中的易混淆問題強(qiáng)化辨析。

3.主要環(huán)節(jié)

3.1明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

2019年6月，國(guó)務(wù)院頒布文件，提出自2019年起，新高考地區(qū)不再下發(fā)考試大綱或考試說明，高考命題以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)教什么考什么，以評(píng)價(jià)引導(dǎo)教學(xué)。因此，在復(fù)習(xí)中，課堂中明確課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。關(guān)于基因重組，在微專題復(fù)習(xí)中，明確內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)?！瓣U明進(jìn)行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，染色體所發(fā)生的自由組合和交叉互換，會(huì)導(dǎo)致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現(xiàn)變異”。

3.2重溫教材，分析概念

教材是課程標(biāo)準(zhǔn)下的權(quán)威和優(yōu)質(zhì)資源，尤其在學(xué)生認(rèn)識(shí)的層面以教材為根本。因此，在復(fù)習(xí)一個(gè)重要的難點(diǎn)概念時(shí)，從教材內(nèi)容出發(fā)，返璞歸真。課堂學(xué)習(xí)過程中安排4-5分鐘閱讀教材。內(nèi)容是舊人教版教材《遺傳與進(jìn)化》83頁(yè)黑體字部分和正文部分。“基因重組是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合 ”;“基因的自由組合定律告訴我們，在生物體通過減數(shù)分裂形成配子時(shí)，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。另一種類型的基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂形成四分體時(shí)期，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組?！薄盎蛑亟M有什么意義？通常的解釋是，有性生殖的基因重組有助于物種在一個(gè)無法預(yù)測(cè)將會(huì)發(fā)生什么的環(huán)境中生存。這是因?yàn)椋蛑亟M能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代，其中可能有一些子代會(huì)含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合。所以說，基因重組也是生物變異的來源之一，對(duì)生物的進(jìn)化也具有重要的意義 ”重溫教材內(nèi)容時(shí)，先從基因重組概念的黑體字部分帶領(lǐng)學(xué)習(xí)和分析，然后再閱讀學(xué)習(xí)之后的段落內(nèi)容。這個(gè)環(huán)節(jié)，在復(fù)習(xí)中能對(duì)基因重組的內(nèi)涵從整體上認(rèn)識(shí)，包括自由組合和交叉互換兩種形式。但究竟重組后代出現(xiàn)的根本原因是什么？有性生殖的哪個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生基因重組？基因重組有無其他形式？這些問題在文中無直接敘述。

3.3實(shí)例比較，概念重構(gòu)

將豌豆的自由組合實(shí)驗(yàn)和果蠅連鎖互換實(shí)驗(yàn)集中比較分析，這打破了在初次學(xué)習(xí)基因重組時(shí)存在的時(shí)間和內(nèi)容跨度瓶頸障礙，分析比較綜合，建構(gòu)基因重組的本質(zhì)和概念。在有性生殖的減數(shù)分裂過程中，通過自由組合和交叉互換兩種行為，產(chǎn)生了重組配子，重組配子實(shí)現(xiàn)了定義中所述的“控制不同性狀基因的重新組合”，重組配子的形成決定了重組后代的出現(xiàn)，而受精作用只是實(shí)現(xiàn)了重組配子的結(jié)合。教學(xué)中，通過兩道例題練習(xí)，進(jìn)一步對(duì)問題進(jìn)行應(yīng)用解釋，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的辨認(rèn)、比較和解讀能力。

例題1：觀察甲、乙兩圖，請(qǐng)分析：

甲? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乙

（1）甲圖表示基因在染色體上的分布情況，其中哪組不遵循基因的自由組合定律？為什么？

（2）乙圖中哪些過程可以發(fā)生基因重組？為什么？

解析：基因在染色體上的位置關(guān)系決定能發(fā)生何種方式的基因重組。首先，一對(duì)基因不發(fā)生基因重組，如乙圖Aa;其次，兩對(duì)基因位于非同源染色體，屬于非同源染色體非等位基因關(guān)系，通過自由組合產(chǎn)生重組配子，如甲圖中A、a與C、c，D、d與C、c;如果兩對(duì)基因位于同源染色體上，屬于同源染色體上的非等位基因關(guān)系，那么只能通過交叉互換產(chǎn)生重組配子，如甲圖中A、a與D、d。乙組過程中基因重組發(fā)生的時(shí)間，這是一個(gè)容易混淆的問題，往往將精卵隨機(jī)結(jié)合理解為基因重組，這實(shí)際上是沒有真正理解基因重組的內(nèi)涵，即產(chǎn)生重組的配子。如果按照基因重組的兩種形式解答，問題就很容易解決，減數(shù)分裂中的自由組合和交叉互換。

例題2：將紫花、長(zhǎng)花粉粒（PPLL）與紅花、圓花粉粒（ppll）的香豌豆雜交得到F1。F1測(cè)交所得F2的表現(xiàn)型及個(gè)數(shù)：紫長(zhǎng)（4 831）、紫圓（390）、紅長(zhǎng)（393）、紅圓（4 783）。F1產(chǎn)生配子過程的分析，不正確的是（? ）

A.P與p、L與l可以隨同源染色體的分開而分離

B.P與L、p與l可隨同一條染色體傳遞到配子中

C.P與l、p與L因非同源染色體自由組合而重組

D.P與l、p與L因同源染色體間交叉互換而重組

解析：兩對(duì)基因構(gòu)成的基因型，測(cè)交后子代性狀分離比呈現(xiàn)“兩多兩少”的種類和比例，且“兩多”相等，“兩少”相等。測(cè)交反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是被測(cè)對(duì)象配子的種類和比例。自由組合情況下，配資種類和比例是1：1：1：1，不符合題意，顯然是F1產(chǎn)生配子時(shí)發(fā)生了交叉互換，親本配子數(shù)量多相等，重組配子數(shù)量少相等。

補(bǔ)充兩個(gè)中學(xué)教材已有的案例，完善基因重組的概念外延。在細(xì)菌等原核生物中，基因是可以轉(zhuǎn)移的，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)原核細(xì)胞中DNA分子中基因的重新組合。如，肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，R菌轉(zhuǎn)化為S菌，就是R菌DNA分子重組了S菌的基因片段。再如，基因工程是人為有目的的將其他物種基因整合到目標(biāo)生物DNA上，同樣也屬于基因重組。每一個(gè)概念都有其內(nèi)涵本質(zhì)，也有其外延部分。教材注重所述基因重組，是以減數(shù)分裂為基礎(chǔ)有性生殖生物為對(duì)象，微專題復(fù)習(xí)可以補(bǔ)充無性生殖原核生物和轉(zhuǎn)基因等基因重組方式，對(duì)基因重組概念進(jìn)行重構(gòu)和完善，解決了大概念框架體系中的理解難點(diǎn)和“攔路虎”。

3.4升華教材，知識(shí)綜合

基因重組是生物多樣性產(chǎn)生的主要原因，在生物進(jìn)化和適應(yīng)環(huán)境方面具有重要意義，在教材中有較為詳細(xì)的敘述，教師加以引導(dǎo)解釋便能理解掌握。但在與基因突變、染色體變異進(jìn)行特點(diǎn)和意義比較，需要教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)綜合?；蛑亟M能夠產(chǎn)生新基因？基因重組是自然選擇的原始材料？基因重組是生物進(jìn)化的根本動(dòng)力嗎？在對(duì)進(jìn)化與適應(yīng)的推動(dòng)而言，與基因突變、染色體變異有何不同？在進(jìn)一步重溫教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)分析上述問題，完成知識(shí)綜合，升華教材內(nèi)容，為進(jìn)一步發(fā)展學(xué)科能力和核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

3.5典題辨析，強(qiáng)化概念

評(píng)價(jià)是促進(jìn)學(xué)習(xí)高效的手段之一，根據(jù)學(xué)情，設(shè)計(jì)問題解決概念理解和應(yīng)用中的難點(diǎn)?；蛑亟M發(fā)生在有性生殖那個(gè)階段，減數(shù)分裂還是受精作用？基因重組和基因突變有何本質(zhì)的不同？如何根據(jù)雜交子代分離比，判定發(fā)生了交叉互換還是自由組合？依據(jù)雜交結(jié)果，如何確定基因在染色體上的位置關(guān)系？交叉互換和易位如何區(qū)分？本質(zhì)有何不同？這些疑難問題，通過習(xí)題的方式，結(jié)合圖表深度分析，對(duì)基因重組的概念完成強(qiáng)化理解。

例題3：下圖中①和②表示發(fā)生在常染色體上的變異。①和②所表示的變異類型分別屬于（? ? ）

A. 重組和易位? ? ?B. 易位和易位

C. 易位和重組? ? ?D. 重組和重組

解析：圖中信息顯示，①染色體片斷互換后，染色體等長(zhǎng)，屬于同源染色體上非姐妹染色單體交叉互換，屬于基因重組;②染色體互換片段后，染色單體長(zhǎng)度加長(zhǎng)或縮短，不等長(zhǎng)，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的易位。

4.總結(jié)與反思

微專題雖“微”，但往往是“硬骨頭”，啃不下這塊“硬骨頭”直接影響到知識(shí)體系的結(jié)構(gòu)化和有意義化，結(jié)構(gòu)化的知識(shí)建構(gòu)過程對(duì)于發(fā)展學(xué)生高階思維能力和應(yīng)試能力都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。知識(shí)模塊如果繼續(xù)以新授課方式學(xué)習(xí)，重復(fù)的學(xué)習(xí)過程會(huì)使課堂寡然無味，失去學(xué)習(xí)的興趣和意義。知識(shí)模塊以微專題為形式，進(jìn)行概念重構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)化、有意義化，為發(fā)展學(xué)生理解、應(yīng)用、思辨等能力打好基礎(chǔ)。