基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的一輪復(fù)習(xí)策略

陳誼誼

【摘要】本文以《基因突變和基因重組》一節(jié)復(fù)習(xí)課為例，探討如何在高三生物一輪復(fù)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)核心素養(yǎng) 一輪復(fù)習(xí) 基因突變

【中圖分類號】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）48-0160-02

新一輪高考改革中，考試中心把“立德樹人，服務(wù)選才，引導(dǎo)教學(xué)”作為高考的核心功能，進(jìn)一步深化了高考考試內(nèi)容的改革，生物學(xué)科命題注重考查學(xué)生的核心素養(yǎng)。高三生物教學(xué)應(yīng)該是基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)。指向?qū)W科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)，其目標(biāo)定位在體驗知識的發(fā)現(xiàn)過程和領(lǐng)悟知識的意義，其教學(xué)過程是通過調(diào)取原有經(jīng)驗將新舊知識前后貫通與自主思考或探究獲得學(xué)習(xí)經(jīng)驗的過程，是學(xué)科經(jīng)驗累積進(jìn)階后歸納提升獲得的關(guān)于學(xué)科價值、自然規(guī)律、社會問題的一般看法的過程。本文以《基因突變和基因重組》一節(jié)復(fù)習(xí)課為例，對生物學(xué)一輪復(fù)習(xí)中如何培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)提出以下幾點(diǎn)思考。

1.聯(lián)系生活，培養(yǎng)社會責(zé)任

“社會責(zé)任”是指基于生物學(xué)的認(rèn)識，參與個人與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，嘗試解決生產(chǎn)生活的生物學(xué)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。高三一輪復(fù)習(xí)中，教師要善于聯(lián)系生活，結(jié)合社會熱點(diǎn)話題，精選教學(xué)素材，引發(fā)學(xué)生對相關(guān)問題的思考，并在問題解決中形成正確的態(tài)度和價值觀，提升社會責(zé)任意識。

以《基因突變和基因重組》這節(jié)復(fù)習(xí)課為例，課前筆者對網(wǎng)絡(luò)上一則“用基因療法改造皮膚，拯救蝴蝶男孩”的新聞加以加工整理，以此生活案例為教學(xué)主線展開復(fù)習(xí)教學(xué)。在課堂伊始，我截取其中的一個片段以故事的形式作為課堂導(dǎo)入：

哈桑（Hassan）就要死了，他才7歲。2015年6月，哈桑被送進(jìn)了德國波鴻魯爾大學(xué)（Ruhr University）附屬兒童醫(yī)院燒傷科，他看上去就像受過非人的虐待——整個人都是血紅色，全身上下的皮膚幾乎都是破損、水泡和感染。住院后不久，他失去了全身60%的皮膚。又過了幾周，他失去了80%的皮膚。只有頭部和左腿上還剩了點(diǎn)整塊的皮膚（圖片展示）。只有注射嗎啡，才能略為緩解他的痛苦。

哈桑問他的父親：“為什么我會得這種病？為什么我要過這樣的生活？”

父親無言以對。

故事到此我作了暫停，學(xué)生深深被故事中小男孩的遭遇所震撼，都急于知道哈桑得了什么病，能不能治好？

我接著講述：皮膚中，在表皮與真皮之間有一層“細(xì)胞外間質(zhì)”，把表皮牢牢地“粘”在真皮之上。細(xì)胞外間質(zhì)中的層黏連蛋白-332（laminin-332），其編碼基因有兩個，其中一個叫LAMB3基因，編碼這個蛋白的β3亞基。哈桑正是LAMB3基因出了問題。2個微小的堿基突變，讓哈桑的這種蛋白失去了作用。他的皮膚變得像紙一樣脆弱。那些普通人根本不會在意的微小劃痕，在他身上都會變成一個巨大的傷口。

這種先天遺傳病，叫交界型大皰性表皮松解癥（JEB）。大概200萬個人里才會有一個人出現(xiàn)這種變異。

然后筆者結(jié)合故事情景，提出問題，讓學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識進(jìn)行解答。問題如下：

①層黏連蛋白是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的哪種蛋白質(zhì)？它有什么功能？

②為什么哈桑的LAMB3基因發(fā)生了2個堿基的突變，會使層黏連蛋白失去了黏性？

③“大概200萬個人里才會有一個人出現(xiàn)這種變異”體現(xiàn)了基因突變的什么特點(diǎn)？基因突變還有其它什么特點(diǎn)？

以生活案例為故事導(dǎo)入，以問題引發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生把生活中出現(xiàn)的問題與他們所學(xué)的知識進(jìn)行聯(lián)系，并嘗試用所學(xué)知識解釋這些問題，可以喚起學(xué)生的共鳴，拉近學(xué)生與科學(xué)知識的距離，逐步養(yǎng)成自覺關(guān)注社會問題的習(xí)慣，提升社會責(zé)任意識。

2.重構(gòu)核心概念，培養(yǎng)生命觀念

“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，是經(jīng)過實證后的想法或觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。學(xué)生只有在較好地理解生物學(xué)的核心概念的基礎(chǔ)上才能形成生命觀念。高三復(fù)習(xí)教學(xué)中，要特別重視引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)的核心概念進(jìn)行重構(gòu)，在概念重構(gòu)中建立知識體系，發(fā)展思維，形成生命觀念。

以《基因突變和基因重組》這節(jié)復(fù)習(xí)課為例，在圍繞哈桑所患的疾病，我繼續(xù)進(jìn)行設(shè)問：

①請根據(jù)上述資料概括什么叫做基因突變？

②基因突變對基因、DNA、蛋白質(zhì)、染色體、生物個體性狀分別會造成什么影響？

③基因結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性，為什么會突變呢？基因突變通常發(fā)生在什么時間？

④基因突變會不會遺傳給后代？

問題①的目的是讓學(xué)生在資料分析的基礎(chǔ)上概括基因突變的概念，使學(xué)生在獲得感性材料的真切體驗中生成概念，真正理解基因突變的內(nèi)涵。問題②的目的是使學(xué)生理清基因突變的結(jié)果：在基因?qū)用妫肿咏Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生新基因，從而可能改變其編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使生物體性狀發(fā)生改變。而對于DNA或染色體，除突變的基因以外的其它基因不變，甚至基因的數(shù)量和位置也不會發(fā)生改變。問題③和問題④則是對基因突變概念的補(bǔ)充，若學(xué)生思維陷入僵局，則需要教師及時給學(xué)生搭建思維臺階，“細(xì)胞分裂的什么時期基因結(jié)構(gòu)會變得不穩(wěn)定？生物個體生長發(fā)育過程中又是什么時期會發(fā)生細(xì)胞分裂？基因突變發(fā)生在體細(xì)胞中會不會遺傳？若發(fā)生在生殖細(xì)胞中呢？”最終使學(xué)生清楚誘發(fā)基因突變的因素、基因突變發(fā)生的時間、以及基因突變的遺傳方式。

學(xué)生基于上述案例中的生物學(xué)事實和證據(jù)的基礎(chǔ)上，重構(gòu)“基因突變”的概念模型，清晰認(rèn)識了基因結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系，形成正確的結(jié)構(gòu)與功能觀。

3.問題解決，培養(yǎng)科學(xué)思維

“科學(xué)思維“是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物，解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。高三生物復(fù)習(xí)教學(xué)中，要精心設(shè)置問題情境，以問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的高階思維，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。

以《基因突變和基因重組》這節(jié)復(fù)習(xí)課為例，在學(xué)生重建了基因突變的概念之后，筆者繼續(xù)回應(yīng)最初的情境，請學(xué)生結(jié)合案例，應(yīng)用所學(xué)知識為哈桑的疾病治療提出一個合理建議。

這個問題具有一定的挑戰(zhàn)性，需要教師搭建思維的臺階，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合哈桑的病因，應(yīng)用高中階段所學(xué)的基因工程和干細(xì)胞培養(yǎng)的相關(guān)知識去尋找治療方案。學(xué)生進(jìn)行思考討論后提出建議，教師及時給以評價，最后呈現(xiàn)科學(xué)家治愈哈桑的過程：第一步，從哈桑的左腿內(nèi)側(cè)，取下一小塊邊長4厘米的、比較完好的皮膚。在體外培養(yǎng)他的皮膚細(xì)胞。第二步，制造帶有完好LAMB3基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒。第三步，將逆轉(zhuǎn)錄病毒加入皮膚細(xì)胞里，等著病毒將基因插入皮膚細(xì)胞的基因組內(nèi)。然后這些細(xì)胞就會帶著完好的LAMB3基因不斷復(fù)制。這些在纖維蛋白基質(zhì)上長成單層細(xì)胞，都被貼到哈桑身上，覆蓋了哈桑80%的皮膚。而且沒有排異反應(yīng)出現(xiàn)，免疫系統(tǒng)毫無反抗地接受了新皮膚。

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是教師把知識傳遞給學(xué)生的被動接受過程，而是學(xué)生在一定情境中主動建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)、發(fā)展思維能力的過程。學(xué)生對哈桑的病情非常關(guān)切，此時讓學(xué)生為哈桑的疾病治療提供建議，他們學(xué)習(xí)的積極性被充分調(diào)動起來，深入思考，積極探索，思維得到鍛煉與提升。當(dāng)他們把自己的方案與科學(xué)家的治療方案進(jìn)行對比時，既可以體驗成功的樂趣，也能發(fā)現(xiàn)自身方案的不足，思維品質(zhì)得到進(jìn)一步改善。

4.引用經(jīng)典例題，培養(yǎng)科學(xué)探究能力

“科學(xué)探究“是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學(xué)問題，針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施以及結(jié)果的交流與討論的能力。高三生物復(fù)習(xí)時培養(yǎng)科學(xué)探究能力，除了可以引用課本中的科學(xué)史經(jīng)典實驗加強(qiáng)對學(xué)生的實驗方法和實驗思想的訓(xùn)練外，還可以引用歷年的經(jīng)典高考試題，訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

以《基因突變和基因重組》這節(jié)復(fù)習(xí)課為例，在課堂訓(xùn)練環(huán)節(jié)，筆者引用了13年全國1卷31題作為例題：一對相對性狀可受多對等位基因控制，如某植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）。這對相對性狀就受多對等位基因控制。科學(xué)家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了5個基因型不同的白花品系，且這5個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花。回答下列問題：

（1）假設(shè)上述植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）這對相對性狀受8對等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為________；上述5個白花品系之一的基因型可能為______。（寫出其中一種基因型即可）

（2）假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述5個白花品系中的一個，則：該實驗的思路______。

預(yù)期的實驗結(jié)果及結(jié)論。

參考答案：（1）AABBCCDDEEFFGGHH；aaBBCCDDEEFFG

GHH（寫出其中一種即可）（2）用該白花植株的后代分別與5個白花品系雜交，觀察子代花色；若雜交子一代全部是紫花則該白花植株為一個新等位基因突變造成的；若在5個雜交組合中如果4個組合的子代為紫花，與其中的1個組合的雜交子一代為白花，則該白花植株的突變與之為同一對等位基因造成的。

這道題目第（1）小題基因型的書寫使學(xué)生清楚認(rèn)識基因和基因之間的關(guān)系、基因和性狀之間的關(guān)系，鞏固并加深學(xué)生對基因突變理解和應(yīng)用。第（2）小題要求學(xué)生設(shè)計實驗方案，并對結(jié)果和結(jié)論進(jìn)行討論，鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力和表達(dá)能力，使學(xué)生掌握科學(xué)探究的思路和方法。

通過這道題目的訓(xùn)練使學(xué)生清楚認(rèn)識基因突變在個體水平對生物性狀造成的影響，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。