高中生物學(xué)課堂中學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)策略

［摘 要］生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力是構(gòu)成學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。文章以“染色體數(shù)量變異”一課為例，探究高中生生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)路徑。通過深入分析發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)高中生生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的策略包括創(chuàng)設(shè)真實情境、問題引導(dǎo)、構(gòu)建模型、運用模型等。這些策略有助于突破教學(xué)難點，促進高中生生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的發(fā)展，進而提升其學(xué)科核心素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］高中生；學(xué)科關(guān)鍵能力；培養(yǎng)策略；染色體數(shù)量變異

［中圖分類號］" " G633.91" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2025）05-0088-04

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程標準》）提出：“學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。”[1]生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力是指在面對不同生物學(xué)學(xué)科相關(guān)情境時，所展現(xiàn)的面對問題、分析問題和解決問題的能力。高中生的生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力不僅包括閱讀理解能力、信息提取能力、歸納總結(jié)能力、理論聯(lián)系實際能力和演繹推理能力，還包括動手操作能力和實驗設(shè)計能力等[2]。培養(yǎng)高中生的生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力，應(yīng)以核心素養(yǎng)的四個方面為指導(dǎo)，并在培養(yǎng)關(guān)鍵能力的同時提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、教學(xué)內(nèi)容分析

（一）研讀課標，明確要求

高中生的生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)涉及多個方面。在《課程標準》的指導(dǎo)下，教師應(yīng)結(jié)合教材內(nèi)容，針對生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)要素，設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)，優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生高效學(xué)習(xí)，在課堂教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力。

《課程標準》中強調(diào)了大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”，重要概念“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”，次位概念“舉例說明染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變異都可能導(dǎo)致生物性狀的改變甚至死亡”，以及下位概念“染色體數(shù)量變異”?！叭旧w數(shù)量變異”是本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)重難點?！叭旧w組”是本節(jié)課的重要概念，因其遠離學(xué)生日常生活且較為抽象，在教學(xué)過程中需要重點突破。

（二）解讀教材，研析策略

“染色體變異”是蘇教版高中生物學(xué)教材（2019版）必修2第三章第一節(jié)的內(nèi)容，主要聚焦于染色體數(shù)量變異。該節(jié)在教材中起著承上啟下的作用，既承接了前一節(jié)關(guān)于細胞分裂和基因重組的內(nèi)容，又為下一節(jié)“人類遺傳病”中染色體異常遺傳病的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，教師可通過構(gòu)建果蠅染色體組的物理模型，引導(dǎo)學(xué)生體驗建模思維過程，在理解和掌握“染色體組”這一生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)建模型和運用模型能力、科學(xué)思維能力和動手操作能力；通過創(chuàng)設(shè)真實情境和問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在閱讀資料和觀看視頻的過程中提取關(guān)鍵信息，通過問題串逐步理解單倍體、二倍體和多倍體的概念，培養(yǎng)學(xué)生的信息提取能力和理論聯(lián)系實際能力；通過科學(xué)探究實驗，引導(dǎo)學(xué)生對實際生活中的現(xiàn)象提出問題，結(jié)合資料做出假設(shè)，并設(shè)計和實施實驗，在科學(xué)探究中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力和動手能力。

二、核心素養(yǎng)目標

本節(jié)課圍繞著染色體組和染色體數(shù)量變異這兩個核心內(nèi)容展開，通過問題串的引導(dǎo)和模型構(gòu)建的過程，激發(fā)學(xué)生思考，幫助他們深入理解染色體組等概念。在《課程標準》的指導(dǎo)下，筆者結(jié)合教材內(nèi)容，基于學(xué)生本階段的認知特點和發(fā)展需求，確立了如表1所示的核心素養(yǎng)目標。

三、關(guān)鍵能力的培養(yǎng)策略

（一）構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)演繹推理能力和科學(xué)思維能力

《課程標準》在學(xué)科核心素養(yǎng)的科學(xué)思維方面明確提出，要培養(yǎng)學(xué)生的“模型與建?！彼季S[1]。模型建構(gòu)作為一種通過構(gòu)建模型來研究、揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是生物學(xué)教學(xué)的基本方法之一。在生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型、分析模型，并在此過程中幫助學(xué)生建立核心概念，引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，進而培養(yǎng)演繹推理能力和科學(xué)思維能力[3]。

【教學(xué)片段1】

教師提供情境資料1：

師：這里有一些圖形，請大家對這些圖形進行分組。哪位同學(xué)來說一說你是如何分組的？

生1：我將其分為兩組，兩個三角形為一組，兩個月牙形為一組。

生2：我也將其分為兩組，每組中都是一個三角形和一個月牙形。

師：兩位同學(xué)的分組方式都沒有問題。如果大家是研究員，需要對這組圖形進行研究，你們覺得哪種分組方式會更好呢？

生：第二種分組方式更好，因為每一組都包含了所有圖形的類型，任意挑選一組都可以進行全面的研究。

師：現(xiàn)在要對果蠅的染色體進行研究，你會如何對它們進行分組？

師：每兩位同學(xué)為一組，每組會發(fā)一個材料包，請同學(xué)們利用材料包內(nèi)的材料找出并拼出果蠅的全部染色體。在拼之前先回顧一下幾個關(guān)于果蠅染色體的知識點。果蠅一共有多少條染色體？

生：一共有8條。

師：這8條染色體是如何組成的？

生：由3對常染色體和1對性染色體組成。

（學(xué)生分組進行果蠅染色體模型的構(gòu)建，教師請一組學(xué)生上臺展示。）

師：同學(xué)們已經(jīng)構(gòu)建好了果蠅染色體模型，現(xiàn)在請把你們構(gòu)建的果蠅染色體模型進行分組，并請一位同學(xué)上臺展示，說一說分組的理由。

（學(xué)生上臺展示。）

生：我采用了和之前圖形分組類似的方法，把不同的染色體分到了一組，共分成兩組。作為實驗員，我只需要研究其中的一組共4條染色體，就可以了解果蠅的全部染色體信息，而不需要把8條染色體全部研究一遍，這樣可以節(jié)約寶貴的時間。

師：這一組染色體有什么特點呢？

生：它們的大小和形態(tài)各不相同，是一組非同源染色體。

師：這樣一組在細胞中相互協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長、發(fā)育、遺傳和變異的染色體，稱為一個染色體組。

【教學(xué)分析】

在教學(xué)片段1中，教師創(chuàng)設(shè)了真實情境，讓學(xué)生分組對常見的圖形進行分類。這一設(shè)計提高了學(xué)生的接受度和參與度。圖形分組過程既為學(xué)生構(gòu)建果蠅染色體組的概念做好了思維上的準備，也為學(xué)生深入理解染色體組這一概念奠定了基礎(chǔ)。

接著，教師引導(dǎo)學(xué)生運用圖形分組的思維，構(gòu)建果蠅染色體組的物理模型，使抽象的概念形象化。在問題串的引導(dǎo)下，學(xué)生集中注意力，跟隨教師的思路一步步思考，最終構(gòu)建出染色體組的概念模型。本教學(xué)片段不僅培養(yǎng)了學(xué)生的構(gòu)建模型和運用模型能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的演繹推理能力和科學(xué)思維能力。

（二）創(chuàng)設(shè)真實情境，培養(yǎng)信息提取能力和理論聯(lián)系實際能力

《課程標準》中指出，在解決真實情境中的實際問題時所表現(xiàn)出來的價值觀、必備品格與關(guān)鍵能力，是學(xué)生知識、能力、情感態(tài)度與價值觀的綜合體現(xiàn)[1]。在本節(jié)課中，教師選取學(xué)生生活中常見的動物——蜜蜂作為情境素材，設(shè)置層層遞進的任務(wù)活動和問題，引導(dǎo)學(xué)生在做中學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的信息提取能力和運用理論知識解決實際問題的能力。

【教學(xué)片段2】

教師提供情境資料1：

教師提供情境資料2：蜜蜂分為蜂王（2n=32），雄蜂（n=16）和工蜂（2n=32）。蜂王（2n=32）產(chǎn)生卵細胞（n=16），卵細胞可不經(jīng)過受精作用直接發(fā)育成雄蜂（n=16）。雄蜂產(chǎn)生精子（n=16），精子和卵細胞結(jié)合形成受精卵，受精卵發(fā)育成幼蟲（2n=32）。幼蟲（2n=32）吃5天蜂王漿，16天發(fā)育成蜂王（2n=32）；吃2到3天蜂王漿，21天發(fā)育成工蜂（2n=32）。工蜂無生殖能力。

師：這3種蜜蜂都是由什么發(fā)育而來的？

生：蜂王和工蜂由受精卵發(fā)育而來，雄蜂由卵細胞發(fā)育而來。

師：由配子直接發(fā)育而來的個體是單倍體。因此，雄蜂是幾倍體？

生：雄蜂是單倍體。

師：蜜蜂的細胞內(nèi)都有幾個染色體組？

生：蜂王和工蜂有2個染色體組，雄蜂有1個染色體組。

師：由受精卵發(fā)育而來、細胞內(nèi)有2個染色體組的蜂王和工蜂就是二倍體。那么，作為單倍體的雄蜂有什么特點？作為二倍體的蜂王和工蜂又有什么特點？

生1：單倍體雄蜂比二倍體蜂王和工蜂的個頭要小，染色體數(shù)量是蜂王和工蜂的一半，并且不育。

生2：二倍體的蜂王和工蜂個頭大，具有生育能力，可以產(chǎn)生生殖細胞。

教師提供情境資料3：

師：這是我們生活中常見的玉米、馬鈴薯和香蕉。玉米有2個染色體組，馬鈴薯有4個染色體組，香蕉有3個染色體組，它們是幾倍體呢？

生：玉米是二倍體，馬鈴薯是四倍體，香蕉是三倍體。

師：三倍體、四倍體也可以統(tǒng)稱為多倍體。

【教學(xué)分析】

本教學(xué)片段通過創(chuàng)設(shè)真實情境，提供了豐富的圖片和文字資料。通過設(shè)置層層遞進的問題，引導(dǎo)學(xué)生有目的地提取關(guān)鍵信息，并進行歸納總結(jié)。在回答問題的過程中，學(xué)生理解了單倍體、二倍體和多倍體的概念。本教學(xué)片段有效培養(yǎng)了學(xué)生的信息提取能力和總結(jié)能力。

【教學(xué)片段3】

教師提供情境資料1：

師：享譽世界的某音樂指揮家，在音樂指揮上有著驚人的天賦。但是，他患有一種先天性疾病——先天愚型。資料中呈現(xiàn)了他的染色體圖，大家觀察一下，他的染色體和正常人的染色體有什么不同？

生：他比正常人多了一條染色體，而且是第21對染色體中多了一條。

師：先天愚型又稱21三體綜合征，患者的體細胞共有47條染色體。這屬于染色體數(shù)量變異中的個別染色體數(shù)量的增加。

教師提供情境資料2：

師：資料中展示的是果蠅的染色體，左邊是正常染色體，右邊染色體的數(shù)量增多了。它是以什么形式增加的？

生：它是以染色體組的形式成倍增加的。

師：這屬于染色體數(shù)量變異中的一種類型，即以染色體組的方式成倍增加或減少。大家回憶一下，我們剛上課時提到的培育出的無子西瓜是否屬于染色體數(shù)量變異？

生：屬于。

師：它屬于染色體數(shù)量變異的哪一種類型？

生：以染色體組的方式成倍增加。

師：前面展示的無子西瓜有幾個染色體組？

生：3個。

師：大家思考一下，3個染色體組能否正常進行減數(shù)分裂？能否正常聯(lián)會？

生：應(yīng)該不能。

師：因此無子西瓜是不育的。

【教學(xué)分析】

本教學(xué)片段通過“教師呈現(xiàn)資料—教師提問引導(dǎo)—學(xué)生提取信息并回答—教師再次提問引導(dǎo)—學(xué)生歸納總結(jié)并回答”的教學(xué)過程來完成染色體數(shù)量變異的教學(xué)。教師通過展示資料，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，并引導(dǎo)學(xué)生用生物學(xué)知識解釋生活中的問題。在這種教學(xué)模式中，教師的提問吸引了學(xué)生的注意力，通過一問一答的方式，提升了學(xué)生思考問題的能力、信息提取和歸納的能力以及理論聯(lián)系實際解決問題的能力。

（三）設(shè)置探究性實驗，培養(yǎng)動手操作能力和科學(xué)探究能力

探究性實驗相比其他類型的實驗，對學(xué)生和教師均提出了更高的要求。教師需要創(chuàng)設(shè)情境，提出啟發(fā)性問題，引導(dǎo)學(xué)生自主探索、設(shè)計實驗方案、動手做實驗、與同學(xué)合作交流、分析實驗結(jié)果、得出正確結(jié)論。這類實驗一般包括提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗、實施實驗、得出結(jié)論等幾個步驟，強調(diào)學(xué)生的自主探究[4]。在探究實驗的過程中，學(xué)生的動手操作能力和科學(xué)探究能力得到了有效的提升。

【教學(xué)片段4】

教師提供情境資料1：

師：多倍體植物有什么特點？

生：多倍體植物通常莖、葉、果實和種子較大，營養(yǎng)價值相對較高。

師：既然多倍體有這么多優(yōu)點，那么我們?nèi)绾潍@得多倍體植物呢？

教師提供情境資料2：

植物分生組織細胞在進行有絲分裂時，用低溫處理或滴加秋水仙素，能夠抑制紡錘體的形成，使加倍后的染色體無法均等被拉向細胞兩極，從而無法分裂成兩個子細胞。

師：根據(jù)資料2，你覺得可以用什么方法來獲得多倍體植物？

生：低溫誘導(dǎo)或滴加秋水仙素。

師：4人為一組，分工合作，設(shè)計出實驗方法并實施實驗。

【教學(xué)分析】

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生積極主動地投入到自主學(xué)習(xí)和實驗探究活動中。學(xué)生通過顯微鏡觀察到了加倍的染色體，從而加深了對染色體數(shù)量變異的理解，培養(yǎng)了科學(xué)思維、動手操作能力以及科學(xué)探究能力。

模型構(gòu)建、真實情境創(chuàng)設(shè)和實驗探究等教學(xué)策略的實施，有力地促進了學(xué)生生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)。本文中的多個教學(xué)片段均創(chuàng)設(shè)了真實情境，因為只有在恰當?shù)那榫充佋O(shè)下，才能更好地開展問題式教學(xué)和模型構(gòu)建。學(xué)生通過親自構(gòu)建果蠅染色體組的物理模型和概念模型，不僅了解了模型構(gòu)建的過程和思路，還進一步提升了科學(xué)思維能力以及構(gòu)建模型和運用模型的能力。可以說，學(xué)生生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

[1]" 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]" 楊桂華.例談高中生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)：以“染色體變異”為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2020，36（6）：67-68.

[3]" 孫國華.高中生物教學(xué)與模型建構(gòu)[J].天津教育，2013（23）：104-106.

[4]" 劉恩山.中學(xué)生物學(xué)教學(xué)論：第2版［M］.北京：高等教育出版社，2009．

（責任編輯" " 羅" " 艷）