六版新教材中“表觀遺傳”分析及教學(xué)建議

阮春秋

“表觀遺傳”為新教材增添的內(nèi)容，是對經(jīng)典遺傳學(xué)的重要補(bǔ)充。對部分教師而言，這些知識內(nèi)容可能較為陌生。教師若想實(shí)現(xiàn)從“教教材”到“用教材教”的有效轉(zhuǎn)變，可以有意識地參考不同版本的教材，整合相應(yīng)內(nèi)容從而優(yōu)化教學(xué)設(shè)計。本文分析了《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）對“表觀遺傳”提出的內(nèi)容要求，并比較人民教育出版社（簡稱“人教版”）、上?？茖W(xué)技術(shù)出版社（簡稱“滬科版”）、上海科技教育出版社（簡稱“滬教版”）、北京師范大學(xué)出版社（簡稱“北師大版”）、浙江科學(xué)技術(shù)出版社（簡稱“浙科版”）、江蘇鳳凰教育出版社（簡稱“蘇教版”）等六種版本的新教材中“表觀遺傳”內(nèi)容的編排體系、概念表述及本質(zhì)特征呈現(xiàn)、DNA 甲基化描述、表觀遺傳主要實(shí)例，以及教材旁欄或課后補(bǔ)充資料等方面，最終基于發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的，提出相應(yīng)教學(xué)建議。

1 課程標(biāo)準(zhǔn)對“表觀遺傳”的內(nèi)容要求及教材編排體系

1.1課程標(biāo)準(zhǔn)對“表觀遺傳”的內(nèi)容要求

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)“表觀遺傳”的內(nèi)容要求有“3.1.5概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象”，其是構(gòu)建重要概念“3.1親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA 分子上”和大概念“概念3遺傳信息控制生物性狀，并代代遺傳”的基礎(chǔ)?！案攀觥睘椤袄斫狻睂用娴男袨閯釉~，因此構(gòu)建“表觀遺傳”概念的內(nèi)涵和外延為本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1.2教材編排體系

六種版本的新教材中“表觀遺傳”內(nèi)容均設(shè)置于《必修2·遺傳與進(jìn)化》，但編排體系不盡相同（表1）。

分析可知，六種版本的新教材編排體系大致有以下幾方面的特點(diǎn)：“表觀遺傳”所處章節(jié)位置存在差異，在滬科版、浙科版、蘇教版教材中處于“遺傳的分子基礎(chǔ)”模塊；而在人教版、滬教版、北師大版教材中則位于“遺傳信息的表達(dá)”模塊。其中，浙科版教材將“表觀遺傳”作為一個小節(jié)單獨(dú)列出。不論是哪種編排體系，都符合人們對知識認(rèn)知的一般規(guī)律。

2 教材內(nèi)容對比分析及教學(xué)建議

2.1表觀遺傳概念

2.1.1表觀遺傳概念表述的對比及本質(zhì)特征分析

教材中對表觀遺傳概念的界定是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)將直接影響學(xué)生的理解。鑒于此，筆者對現(xiàn)行六種教材中有關(guān)表觀遺傳概念的表述進(jìn)行對比分析（表2）。

關(guān)于表觀遺傳的概念，本質(zhì)特征有三個，分別是基因序列沒有改變，基因的表達(dá)或表型發(fā)生改變，可遺傳給下代。對比分析不同版本的概念表述，發(fā)現(xiàn)人教版、滬科版、滬教版、浙科版、蘇教版教材均強(qiáng)調(diào)表觀遺傳現(xiàn)象的三個本質(zhì)特征。但滬教版在概念描述上，前半句的主體對象為“DNA”，后半句又轉(zhuǎn)為“基因”，考慮到基因是有遺傳效應(yīng)的核酸片段，因此前半句的表述改為“基因的堿基序列保持不變”更為嚴(yán)謹(jǐn)。表觀遺傳的現(xiàn)象是否可以遺傳給下代，這一概念在北師大版教材中并未獲得清晰表達(dá)，僅在文本描述中體現(xiàn)。

2.1.2教學(xué)建議

生物學(xué)概念（包括原理、規(guī)律、定律）既是生物學(xué)大廈的“基石”，也是其重要“結(jié)構(gòu)”，更是認(rèn)識生命現(xiàn)象及其活動規(guī)律的“產(chǎn)物”。因此，學(xué)習(xí)“表觀遺傳”主要是學(xué)習(xí)、建構(gòu)表觀遺傳的概念。而概念是思維的產(chǎn)物，科學(xué)思維是形成概念的工具和途徑。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，可以創(chuàng)設(shè)情境任務(wù)活動，鼓勵學(xué)生親歷分析、推理、判斷、歸納、綜合和應(yīng)用批判性思維等過程，以達(dá)到建構(gòu)概念的目的。例如，教師可采用人教版中“柳穿魚的花結(jié)構(gòu)和不同毛色的小鼠”資料創(chuàng)設(shè)情境任務(wù)，設(shè)置問題串：①上述資料中的基因序列是否改變？②基因的表達(dá)或表型是否發(fā)生改變？③是否可遺傳給下代？學(xué)生通過分析資料和思考問題，學(xué)習(xí)、建構(gòu)表觀遺傳的概念，發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究等生物學(xué)核心素養(yǎng)。此外，教師的教學(xué)設(shè)計也可呈現(xiàn)反例，如人教版教材在“思維訓(xùn)練”模塊中提出假說：殘翅果蠅可在31℃環(huán)境中長出接近正常翅的成蟲，但在正常溫度下產(chǎn)生的下一代依然是殘翅。應(yīng)用該例子，可以發(fā)展學(xué)生的批判性思維，強(qiáng)化學(xué)生對表觀遺傳概念內(nèi)涵的理解。

2.2 DNA 甲基化

2.2.1關(guān)于DNA 甲基化的對比分析

DNA 甲基化是最早被發(fā)現(xiàn)的表觀遺傳調(diào)控方式，也是到目前為止表觀遺傳學(xué)中研究最深入的，不同版本的教材對 DNA 甲基化描述的詳細(xì)程度各不相同（表3）。

觀察表3可知，滬科版、浙科版、蘇教版教材對中甲基化過程做具體描述，而人教版、滬科版、滬教版還呈現(xiàn)甲基化示意圖。在DNA 甲基化舉例方面，僅有人教版教材列舉Lcyc 基因甲基化和Avy 基因前端的甲基化這兩個實(shí)例，蘇教版和北師大版分別列舉Lcyc 基因甲基化、A 基因甲基化，其余三版教材未呈現(xiàn)實(shí)際案例。滬科版、北師大版、蘇教版均直觀呈現(xiàn)DNA 甲基化影響基因表達(dá)的示意圖，而其余三版教材則無。

2.2.2教學(xué)建議

“生命觀念”是指對觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是人們經(jīng)過實(shí)證后的觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的意識、觀念和思想方法。表觀遺傳現(xiàn)象充分體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)與功能的辯證統(tǒng)一關(guān)系，通過學(xué)習(xí)DNA 甲基化可以幫助學(xué)生完善結(jié)構(gòu)與功能觀。教師在教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)注意凸顯DNA 甲基化如何體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀念，通過綜合應(yīng)用人教版示意圖（圖1）和滬科版示意圖（圖2、圖3），并結(jié)合文字向?qū)W生闡述DNA 甲基化的具體位置、原理和結(jié)果，從而說明DNA 的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致該基因的功能發(fā)生變化，說明結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)。

具體教學(xué)對策如下：通過圖1和圖2，教師可以向?qū)W生詳細(xì)闡述“DNA如何被甲基化”“DNA是否甲基化導(dǎo)致基因的表達(dá)出現(xiàn)什么情況”以及“DNA 甲基化的位置可能有哪些”。通過圖3，教師可以向?qū)W生講明 DNA 甲基化如何影響基因的表達(dá)。如果教師在課堂上能充分應(yīng)用圖文互釋展開講解，將能幫助學(xué)生更為深刻地理解DNA 甲基化。

2.3表觀遺傳主要實(shí)例和教材旁欄或課后補(bǔ)充資料

2.3.1表觀遺傳主要實(shí)例和教材旁欄或課后補(bǔ)充資料對比

六種版本新教材的表觀遺傳主要實(shí)例和教材旁欄或課后補(bǔ)充資料存在較大差異。觀察表4，發(fā)現(xiàn)人教版、滬科版都分別列舉了植物和動物兩個例子，如人教版列舉柳穿魚花形、小鼠毛色，滬科版列舉人肌肉組織不同部位的DNA甲基化和矮牽?；ɑㄉ?；蘇教版除了列舉柳穿魚的花形，還提供蜂王與工蜂異型分化的案例；滬教版、北師大版、浙科版都只列舉了動物的例子。教材旁欄或課后補(bǔ)充資料方面，人教版、北師大版、蘇教版進(jìn)一步補(bǔ)充了表觀遺傳現(xiàn)象的其他機(jī)理，其他版本教材未補(bǔ)充其他資料。綜合分析，人教版、北師大版、蘇教版對表觀遺傳的主要實(shí)例或資料呈現(xiàn)較為翔實(shí)。

2.3.2教學(xué)建議

教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，建議注重以下幾個方面：①實(shí)例呈現(xiàn)多樣化，既呈現(xiàn)植物的例子也呈現(xiàn)動物的例子，如應(yīng)用人教版的柳穿魚的花形以及毛色表型不同的 Avya小鼠等說明表觀遺傳現(xiàn)象；②通過實(shí)例滲透家國情懷等社會責(zé)任，如在動物實(shí)例方面，教師可以有意識地參考、應(yīng)用滬教版教材中首例克隆猴“中中”和“華華”在中國誕生的故事，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和科技興國意識；③通過補(bǔ)充實(shí)例或生活資料滲透健康生活、關(guān)愛他人的社會責(zé)任，如其他版本教材的使用者可補(bǔ)充人教版教材中“與社會的聯(lián)系”模塊提供的資料。

3 結(jié)語

研究生物學(xué)教材，挖掘教材的育人價值，厘清教材在發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)方面的設(shè)計安排?！氨碛^遺傳”作為目前科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，教師應(yīng)整合不同版本教材的相關(guān)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，有力促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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