基于概念的高中生物學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)通過(guò)幫助學(xué)生充分理解概念，有效發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以“基因突變及其他變異”一章內(nèi)容為例，展示了基于概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)路徑，以期為一線教師的教學(xué)活動(dòng)提供參考。

關(guān)鍵詞：概念；教學(xué)設(shè)計(jì)；學(xué)習(xí)進(jìn)階；核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1003-7586（2024）09-0037-04 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“基因突變及其他變異”是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》（以下簡(jiǎn)稱“教材”）第5章的內(nèi)容，是對(duì)學(xué)生前期所學(xué)知識(shí)的綜合性運(yùn)用，同時(shí)為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)教材第6章“生物的進(jìn)化”內(nèi)容奠定理論基礎(chǔ)。然而，該章涉及基因與染色體在分子水平上的變化，其變化過(guò)程的微觀性和相關(guān)概念的抽象性導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)存在困難。學(xué)習(xí)進(jìn)階是“對(duì)學(xué)生在一個(gè)時(shí)間跨度內(nèi)學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)，依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述”。 ［1］其本質(zhì)特征是由簡(jiǎn)到難、逐步深化的過(guò)程。因此，學(xué)習(xí)進(jìn)階通過(guò)圍繞核心概念連續(xù)、遞進(jìn)地展開設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生充分理解概念，從而幫助學(xué)生突破重難點(diǎn)，建立完整的知識(shí)體系?；诖?，本文以“基因突變及其他變異”一章為例，詳述以概念為基礎(chǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)過(guò)程中的重難點(diǎn)，以期為一線教師的教學(xué)活動(dòng)提供參考。

1 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本章可以分為“遺傳信息的變化類型”和“人類遺傳病”兩個(gè)部分?！斑z傳信息的變化類型”包含基因突變、基因重組和染色體變異三節(jié)內(nèi)容?！叭祟愡z傳病”包含人類遺傳病類型、人類遺傳病的人群調(diào)查與人類遺傳病的預(yù)防和檢測(cè)三節(jié)內(nèi)容。教師需要結(jié)合教材具體內(nèi)容分析，從而確定本章的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，具體設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2 進(jìn)階維度的劃分

進(jìn)階維度是學(xué)生從進(jìn)階起點(diǎn)到進(jìn)階終點(diǎn)過(guò)程中所要經(jīng)歷的“路徑”?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）詳細(xì)描述了概念的內(nèi)容要求，教師通過(guò)分析概念的內(nèi)容要求可以厘清該概念下的學(xué)習(xí)進(jìn)階維度。本章內(nèi)容對(duì)應(yīng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》模塊2中的重要概念“3.3 由基因突變、染色體變異和基因重組引起的變異是可以遺傳的”。筆者可以從中分析得出，學(xué)生經(jīng)過(guò)本章的學(xué)習(xí)后應(yīng)該掌握“遺傳信息的改變可以引起生物性狀的變化”和“遺傳信息改變引起的生物性狀變化可以遺傳”兩方面內(nèi)容。從教材內(nèi)容的角度進(jìn)行分析，第1節(jié)“基因突變和基因重組”和第2節(jié)“染色體變異”共同指向“遺傳信息的改變可以引起生物性狀的變化”這一重要概念；第3節(jié)“人類遺傳病”則指向了“遺傳信息改變引起的生物性狀變化可以遺傳”這一次位概念，并且分別對(duì)應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)思路中“遺傳信息的變化類型”和“人類遺傳病”兩個(gè)結(jié)構(gòu)。結(jié)合以上內(nèi)容的分析，可以得出本次學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)的兩個(gè)次位概念。

在以概念為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計(jì)中，進(jìn)階的維度通常由核心概念衍生出的次位概念構(gòu)成 ［2］，這些次位概念也可以被拆解為更細(xì)致的進(jìn)階維度。例如，在次位概念1中涉及基因突變、基因重組和染色體變異三個(gè)知識(shí)點(diǎn)，前兩者從基因?qū)用骊U述生物變異，其中基因突變與基因重組的概念能幫助學(xué)生深刻理解染色體變異的本質(zhì)。因此教師可以將次位概念1拆分為“基因突變與基因重組”和“染色體數(shù)目與結(jié)構(gòu)變異”兩個(gè)進(jìn)階維度，這樣更符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的邏輯。本次學(xué)習(xí)進(jìn)階設(shè)計(jì)的三個(gè)進(jìn)階維度如圖2所示。

3 進(jìn)階起點(diǎn)的制定

進(jìn)階起點(diǎn)是學(xué)生在進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)前積累的知識(shí)基礎(chǔ)、生活經(jīng)驗(yàn)和能力水平，制定進(jìn)階起點(diǎn)的關(guān)鍵在于學(xué)情分析。在開展本章主題教學(xué)前，學(xué)生對(duì)基因的本質(zhì)、基因與性狀的關(guān)系已具有清晰的認(rèn)識(shí)。此前，學(xué)生通過(guò)深入學(xué)習(xí)教材第2章關(guān)于減數(shù)分裂與受精作用的內(nèi)容，進(jìn)一步理解了基因重組的內(nèi)涵。同時(shí)，學(xué)生也初步認(rèn)識(shí)到遺傳物質(zhì)引起的變異可以遺傳，且遺傳變異的原理可以運(yùn)用于育種之中。但是學(xué)生對(duì)于遺傳變異的條件與育種的基本原理仍缺乏深入理解。此外，學(xué)生通過(guò)接觸如航天育種、核輻射導(dǎo)致的生物變異、吸煙會(huì)導(dǎo)致肺癌等相關(guān)新聞報(bào)道，積累了環(huán)境因素會(huì)影響基因表達(dá)的初步認(rèn)知和理解。以上知識(shí)基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗(yàn)雖然有助于學(xué)生更深入地理解基因突變的原因及其本質(zhì)，但同時(shí)也可能引導(dǎo)學(xué)生造成誤解，即認(rèn)為基因突變僅帶來(lái)負(fù)面影響，從而產(chǎn)生不正確的理解。在能力水平方面，學(xué)生通過(guò)此前內(nèi)容的學(xué)習(xí)已經(jīng)培養(yǎng)了良好的識(shí)圖能力與歸納總結(jié)的能力，但是學(xué)生感知微觀世界的能力相對(duì)較弱（見圖3）。

學(xué)生

知識(shí)基礎(chǔ)：知道基因的概念、基因與性狀的關(guān)系、減數(shù)分裂與有性生殖的具體過(guò)程、遺傳變異的基本特點(diǎn)與運(yùn)用

生活經(jīng)驗(yàn)：知道航天育種、核輻射引起生物變異、吸煙導(dǎo)致肺癌，這可能會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生基因突變只有害處的錯(cuò)誤認(rèn)知

能力水平：具有識(shí)圖、歸納總結(jié)能力，但對(duì)微觀世界的感知能力不足

4 學(xué)習(xí)進(jìn)階的預(yù)設(shè)

學(xué)習(xí)進(jìn)階的預(yù)設(shè)包含確定成就水平與制定預(yù)期表現(xiàn)兩個(gè)部分。成就水平指學(xué)生在學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程中達(dá)到進(jìn)階終點(diǎn)前的一系列中間水平，體現(xiàn)了學(xué)生的思維發(fā)展過(guò)程。本次學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)中，成就水平的劃分與層級(jí)描述參考香港大學(xué)教育心理學(xué)教授彼格斯（J. B. Biggs）提出的SOLO分類理論。彼格斯認(rèn)為在認(rèn)知發(fā)展過(guò)程中，學(xué)生對(duì)不同的問(wèn)題或任務(wù)的回答呈現(xiàn)出由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、逐級(jí)遞增的螺旋上升趨勢(shì)，不同層次的回答水平反映了學(xué)生思維結(jié)構(gòu)的差異。 ［3］SOLO分類理論各層級(jí)應(yīng)表現(xiàn)出的特征如表1所示。

在SOLO水平層級(jí)中，前結(jié)構(gòu)層次表示學(xué)生尚未能在現(xiàn)象與概念之間建立聯(lián)系，僅掌握了一些零散的知識(shí)片段和生活經(jīng)驗(yàn)。鑒于此，將這一層次確定為學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)的進(jìn)階起點(diǎn)。

水平預(yù)期表現(xiàn)則是指學(xué)生在每一個(gè)成就水平上應(yīng)該展現(xiàn)的概念理解程度與運(yùn)用概念解決問(wèn)題的能力水平。水平預(yù)期表現(xiàn)可以幫助教師判斷學(xué)生的思維發(fā)展水平，從而在學(xué)習(xí)進(jìn)階過(guò)程中調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。以維度1“基因突變與基因重組”為例，本次學(xué)習(xí)進(jìn)階的預(yù)設(shè)如表2所示。

在該表中，水平0是學(xué)習(xí)進(jìn)階的進(jìn)階起點(diǎn)，表示學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。教師應(yīng)在此階段進(jìn)行差異化的學(xué)情分析，明晰學(xué)生的前科學(xué)概念和認(rèn)知差異。在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)發(fā)揮學(xué)生的長(zhǎng)處，彌補(bǔ)其不足，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念的轉(zhuǎn)變和認(rèn)知的升級(jí)。水平4是學(xué)習(xí)進(jìn)階的進(jìn)階終點(diǎn)，反映了學(xué)生在學(xué)習(xí)后應(yīng)該達(dá)到的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力水平。

5 設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程

5.1 厘清學(xué)習(xí)軌跡

合理的學(xué)習(xí)軌跡應(yīng)基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的本質(zhì)特征，由低水平階段向高水平階段逐漸發(fā)展，既是概念進(jìn)階的過(guò)程，也是學(xué)生思維進(jìn)階的過(guò)程。以維度1“基因突變與基因重組”為例，其進(jìn)階軌跡如圖4所示。

5.2 設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)

教學(xué)活動(dòng)是學(xué)習(xí)進(jìn)階實(shí)踐過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，一個(gè)好的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解與遷移概念，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)以學(xué)習(xí)進(jìn)階的預(yù)設(shè)路徑為主線開展。本次學(xué)習(xí)進(jìn)階中，維度1“基因突變與基因重組”的教學(xué)活動(dòng)如表3所示。

6 教學(xué)反思

教師在本次學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)中，以學(xué)生已學(xué)的知識(shí)為基礎(chǔ)，以學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)為目標(biāo)，圍繞學(xué)生的能力開展教學(xué)活動(dòng)，并圍繞核心概念細(xì)化分設(shè)多個(gè)概念維度，層層遞進(jìn)，幫助學(xué)生充分地理解、整合本節(jié)課涉及的眾多概念，建立起系統(tǒng)的知識(shí)體系，提高學(xué)生遷移和應(yīng)用知識(shí)的能力。

然而，本教學(xué)設(shè)計(jì)也存在一定的不足。例如，本次學(xué)習(xí)進(jìn)階是基于《課程標(biāo)準(zhǔn)》的重要概念而非大概念建立的，從而可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法有效建立不同重要概念之間的相互聯(lián)系。此外，本教學(xué)設(shè)計(jì)尚未充分納入評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致預(yù)期教學(xué)目標(biāo)與實(shí)際學(xué)習(xí)成果之間出現(xiàn)偏差。鑒于以上問(wèn)題，未來(lái)的研究與教學(xué)實(shí)踐改進(jìn)工作顯得尤為關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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