生物學教學滲透勞動教育的課堂實踐
——以“雜交育種與誘變育種”的復習為例

四川 袁 梅 周裕志

(作者單位：四川省射洪中學校；四川省射洪市教育科學研究室)

1.教材分析和學情分析

1.1教材分析

人教版高中生物學教材必修2第5章的主要內(nèi)容包括基因突變、基因重組和染色體變異，這些知識的原理為作物育種奠定了理論基礎。必修2第6章第1節(jié)的“雜交育種與誘變育種”是將第5章的理論知識應用于生產(chǎn)實踐，改善作物品質(zhì)，滿足人們的生活需要，提高人們的生活水平。

1.2學情分析

新課階段，學生主要是從雜交育種和誘變育種的過程及優(yōu)缺點認識育種，對育種原理的實質(zhì)、各育種方式之間的區(qū)別與聯(lián)系、根據(jù)需要選擇并設計育種方案等缺乏深入的認識。對此筆者進行了學情調(diào)查，結果顯示大部分學生目前主要存在兩方面的問題：一是知識遺忘甚多，對各種育種方式的原理、操作過程的記憶模糊不清，不能正確書寫遺傳圖解等；二是知識比較零散，沒有形成完整的育種知識體系，雖然知道雜交育種的原理，卻不能理解其實質(zhì)。

2.教學目標

基于《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)的內(nèi)容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量標準，并圍繞培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的要求，筆者制訂了如下教學目標。

(1)掌握雜交育種、誘變育種和單倍體育種的原理、方法、優(yōu)缺點，并制作表格比較三種育種方式，培養(yǎng)歸納與概括的科學思維，并在教學過程中滲透結構與功能觀、進化與適應觀等生命觀念。

(2)聯(lián)系生產(chǎn)實際理解雜交育種和單倍體育種，能設計合理的實驗方案來解決生產(chǎn)中的實際問題，提升科學探究能力。

(3)通過對各種育種過程的學習，體會科技工作者勞動的創(chuàng)造性及農(nóng)民勞動的艱辛，培養(yǎng)崇尚勞動、尊重勞動、踐行勞動的精神，擔當保護環(huán)境、節(jié)約糧食的社會責任。

3.教學方法

本節(jié)課將采用“拋錨式”教學，即通過模擬“優(yōu)良玉米品種育種方案招標會”的形式，將生產(chǎn)中的實際問題拋給學生，學生以小組(參與競標的公司)為單位，通過交流、互動，設計合適的育種方案，親自體驗解決問題的過程。這樣設計，使得本節(jié)的知識內(nèi)容不再局限于雜交育種和誘變育種這兩種育種方式，相關內(nèi)容可延伸至單倍體育種，提升學生歸納、總結的能力。

4.教學過程

4.1創(chuàng)設情境，引入新課

古詩《憫農(nóng)》→展示“光盤行動”的圖片→展示“食不果腹”和“豐衣足食”的對比圖片→播放生產(chǎn)、生活中的求助視頻→發(fā)布“招標公告”。

【設計意圖】①教師閱讀古詩《憫農(nóng)》，呈現(xiàn)“光盤行動”的圖片、“豐衣足食”的圖片以及“食不果腹”的圖片，通過鮮明的對比說明育種改變作物品質(zhì)的重要性。②播放農(nóng)戶向市政府尋求幫助的視頻，發(fā)布“招標公告”(圖1)，自然過渡到通過模擬招標活動的形式來幫助其解決問題，進入育種方案的設計環(huán)節(jié)。

圖1

4.2模擬招標活動

4.2.1設計標書

學生以小組為單位，模擬“招標公司”，合作學習，根據(jù)所學設計出黃色糯性玉米的育種方案。

【設計意圖】檢測學生對育種相關的基礎知識的掌握程度，檢測學生能否正確書寫遺傳圖解、能否利用所學知識設計育種方案。通過合作探究解決實際問題，提升學生的科學探究能力。

4.2.2展示標書

學生1展示雜交育種的方案(圖2)，學生2對此方案做相應的補充(圖3)。

圖2 圖3 圖4

教師點評學生設計的方案，提出遺傳圖解書寫的注意事項并歸納總結雜交育種的原理、步驟及優(yōu)點。

【設計意圖】學生展示自己設計的育種方案并進行解讀，解讀內(nèi)容包括雜交育種的原理、優(yōu)點以及操作步驟。在此過程中，教師指出學生書寫的遺傳圖解中不規(guī)范的地方及方案中可能存在的問題，并對其進行總結，以鞏固學生對雜交育種相關基礎知識的記憶。

學生3展示并解讀單倍體育種的方案(圖4左)，其所在小組其他學生同時設計了采用誘變育種獲得所需黃糯玉米的方法，而后由同組的學生4解讀誘變育種相關的方案(圖4右)。

【設計意圖】學生展示自己設計的育種方案并進行解讀，通過學生的解讀可以反映出學生對育種知識的疑惑處，教師適時做出指導，并提出“嫦娥五號”攜帶由華南農(nóng)業(yè)大學提供的水稻種子進太空這一事件，引導學生形成關注社會議題的社會責任感。

4.2.3互評標書

學生對參與“投標”的每一個方案都從操作過程、原理、優(yōu)點這三個角度進行了解讀，難道這些育種過程都只有優(yōu)點沒有缺點嗎?教師由此引導學生從專業(yè)的角度對其他“公司”的方案進行合理的評價。

【設計意圖】引導學習小組之間相互評價，發(fā)現(xiàn)不同育種方式的缺點，培養(yǎng)學生的批判性思維。

4.2.4師生互動

本環(huán)節(jié)以教師提問、學生搶答的方式進行，問題設置如下：

問題1：雜交育種的原理為什么是基因重組？(試從個體性狀、細胞水平、分子水平進行分析)

此問“答案”較多，為降低其難度，筆者將其拆分為3個小問讓學生“搶答”，更有利于課堂的順利進行，同時也可以提高學生的參與度。搶答結束后，教師要做出強調(diào)：①基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂時期；②基因重組體現(xiàn)了“微觀的基因決定了宏觀的性狀”這一概念。

【設計意圖】通過從宏觀的個體性狀到微觀的細胞水平、分子水平的深入分析，學生深刻理解了雜交育種的原理，逐漸形成結構與功能相適應的生命觀念。

問題2：雜交育種過程中“操作簡單”是如何體現(xiàn)的？實際育種過程真的容易嗎？

學生能回答出“雜交育種過程采用的是連續(xù)自交選育純合個體，無需太多技術上的復雜操作”。但對于雜交育種是否容易，需要教師進行補充：雜交育種過程主要包括親本的選配、雜交后代的處理以及株系的比較三個環(huán)節(jié)。其中，雜交親本的選配是成敗的關鍵，這需要長時間的觀察和選擇。對于后代的處理，例如在F2中，黃色糯性玉米所占的比例為3/16，純合黃色糯性玉米所占的比例為1/16，若要獲得10株純合黃色糯性玉米，F(xiàn)2至少需要隔離種植160株，然后在其中選擇30株符合要求的玉米再進行隔離種植，直到最后選擇出符合要求的純合黃色糯性玉米，這一過程一般需要4年時間，這是一項耗時長且勞動強度大的工作。而學生的“十年寒窗苦讀”也是一項長時間的體力和腦力勞動過程，雖然辛苦，但要想有所收獲，就必須要為此付出努力。

【設計意圖】將雜交育種工作量大、耗時長的特點用數(shù)據(jù)量化并展示出來，讓學生明白雜交育種簡單但不容易，是一項需要付出大量時間與精力的勞動，同時也讓學生認識到勞動的不易，由此聯(lián)想到學生自己正在經(jīng)歷的“十年寒窗”，教導其刻苦學習、努力奮斗、踐行勞動。

問題3：雜交育種過程中玉米是否發(fā)生了進化？為什么？

因?qū)M化的本質(zhì)理解不夠透徹，學生一般會回答“沒有發(fā)生進化，因為沒有形成生殖隔離?！苯處熢诖诉M行追問：生殖隔離是形成什么的標志？一定要形成生殖隔離才會發(fā)生進化嗎？通過追問，學生便能給出正確答案，即“生殖隔離是新物種形成的標志。育種過程中玉米發(fā)生了進化，因為玉米種群的基因頻率發(fā)生了改變?！苯處熯€需著重強調(diào)：雜交育種過程中發(fā)生了基因重組，為進化提供了原材料，還進行了人工選擇，所以玉米種群的基因頻率發(fā)生了改變，玉米發(fā)生了進化，人工選擇后的性狀得以生存和繁殖。

【設計意圖】通過提問引導學生復習進化相關的知識，滲透進化與適應觀。

問題4：若對動物進行雜交育種，操作方式與植物一樣嗎？

【設計意圖】拓展雜交育種的范圍，辯證分析動植物雜交育種的異同，啟發(fā)學生再一次思考對實驗方案的設計。

問題5：為什么誘變育種工作量大，具有一定的盲目性？

此問題較簡單，學生基本都能說出其原因是“基因突變具有不定向性、低頻性、多害少利性”。教師需要指出：在實際操作中，誘變育種不僅需要高科技技術做支撐，還很考驗研究人員的心理承受能力。因為工作具有“盲目性”，為此付出大量的時間與精力之后不一定會取得成功。因此，研究人員要能承受得了失敗帶來的“打擊”。

問題6：單倍體育種技術的復雜是如何體現(xiàn)的？

學生能答出“花藥離體培養(yǎng)是一個很復雜的操作過程”，但花藥離體培養(yǎng)的具體細節(jié)需要由教師來指出：從時間上來看，單倍體育種一般2年就可以獲得需要的純合新品種。但其中的花藥離體培養(yǎng)卻是一個復雜的過程，它需要在無菌條件下進行，包括配制培養(yǎng)基、接種、培養(yǎng)等步驟，離體的細胞要經(jīng)過組織培養(yǎng)后才能形成幼苗。這個環(huán)節(jié)要想取得成功，與誘變育種一樣必須要有先進的科學技術以及設備、設施，而這些技術也是科學工作者的勞動成果?？萍几淖?nèi)藗兊纳罹腕w現(xiàn)在人們的“衣食住行”中，所以同學們也要崇尚科學、崇尚勞動。各位同學現(xiàn)在的任務就是認真學習科學知識、開拓創(chuàng)新，用知識和智慧來武裝自己，將來才能用自己的勞動造福社會。

【設計意圖】問題5和問題6，引導學生復習基因突變的特點和單倍體育種中花藥離體培養(yǎng)的過程，讓學生體會科技勞動的崇高，從而引導學生崇尚科技、崇尚勞動，鼓勵學生努力學習，用知識、智慧武裝自己，為以后能用自己的勞動造福人類做準備。

問題7：有了優(yōu)良品種后，一定能喜獲豐收嗎？

學生能答出“生物的表現(xiàn)型由基因型和環(huán)境共同決定”，針對這里的“環(huán)境”，大部分學生會單純地認為是氣候環(huán)境。而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，良好的環(huán)境不單單指氣候條件，還包括農(nóng)民在種植過程中的精心管理，如水肥管理、除草驅(qū)蟲、收割、晾曬等。想要吃到香糯的玉米還要經(jīng)過運輸和加工兩個步驟。由此教師提出來之不易的勞動成果是值得人們尊敬的，世界上的一切幸福都需要靠辛勤的勞動來創(chuàng)造。

【設計意圖】講解性狀表現(xiàn)與基因和環(huán)境的關系，通過體會勞動人民的辛勤付出，培養(yǎng)學生尊重勞動成果、節(jié)約糧食的情感態(tài)度與價值觀。

4.2.5綜合評定

列表比較幾種育種方式并提出如何根據(jù)實際需要選擇合適的育種方案。

幾種育種方式比較表

【設計意圖】引導學生建構育種相關的知識體系，訓練歸納與概括的科學思維。

5.教學反思

本節(jié)課以解決生活中的實際問題為切入點，以模擬“優(yōu)良玉米育種方案招標會”形式為路徑，引導學生合作探究并回憶與育種有關的知識，達到鞏固復習的目的。在整個教學過程中，培養(yǎng)了學生的學科核心素養(yǎng)，讓學生感受到了勞動的崇高、艱辛，喚起了學生崇尚勞動、尊重勞動、踐行勞動的社會責任感；引導學生學會從身邊小事做起，形成造福人類的情感態(tài)度與價值觀。