基于社會責任的生物學教學策略

王莉

[摘 要]

以《染色體結構變異》一課為例，圍繞生物學科學素養的培養為核心，精心設計教學內容，滲透與生物學相關的社會責任，主要體現在三個方面：關注生物學中的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；主動向他人宣傳健康生活、關愛生命和保護環境等相關知識；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活中與生物學相關的問題。

[關鍵詞]

高中生物；社會責任；教學策略；“染色體結構變異”

一、教學思想

新課標要求生物教學要以培養學生的核心素養為中心任務，核心素養是對三維目標的進一步提煉與整合。高三復習課中高度關注和有效滲透生物核心素養，包括“生命觀念、理性思維、科學研究、社會責任”，能夠幫助學生正確地認識自然科學，全面提升學生的綜合素質，提高一輪復習效率。

二、教學目標

（一）知識目標：了解染色體結構變異的類型及形成原因。

（二）能力目標：分析果蠅的染色體結構變異的四種類型，訓練學生的理性思維能力。

（三）情感目標：通過學習染色體結構變異的誘因，促使學生關心環境污染、食品安全等社會問題，樹立健康生活理念。

三、教學重點：染色體結構變異與基因突變、基因重組的區別。

四、教學難點：染色體結構變異的細胞學特征、遺傳學效應與應用。

五、教材分析：本節課是必修二第五章第二節“染色體變異”的內容，與基因突變、基因重組、育種、細胞分裂的實驗、遺傳等知識均有密切聯系。

六、學情分析：一輪復習的主要任務是夯實基礎，目的是突破重點、難點知識，提高學生運用知識解決實際問題的能力；提煉解題技巧，提高答題能力。課堂教學中通過一定思維容量的問題驅動，鼓勵學生不斷發現問題、分析問題和解決問題。學生獲得問題解決后知識遷移應用的體驗，從而激發生成、發展知識、提升思維，達成有效復習的目標。

七、教學方法：結合復習學案，采用“問題驅動式”教學促進學生生成與發展。

八、教學流程

九、教學過程

（一）創設情境，激發學生學習興趣

體現社會責任的第一方面：關注生物學中的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學。播放《江蘇衛視·江蘇新時空》一段新聞報道的視頻：南通地區近年頻頻發現染色體核型異常病例，2015年發現4例已證實為世界首報，多名病人表現不孕不育、頻頻流產等癥狀，經過遺傳學診斷，均與其染色體結構異常有關。一石激起千層浪，真實的素材，身邊的新聞，激發了學生濃厚的求知興趣，提高了學生學習的主動性、積極性。學生通過學習，結合染色體結構異常的類型、減數分裂形成生殖細胞、試管嬰兒設計等基礎知識，分析了其中一名病人不育的原因與治療方案，提高了學生運用所學的基礎知識解決實際問題上的能力。

活動1：探究染色體結構變異的類型

〖閱讀資料〗

資料一：染色體結構變異最早發現于果蠅，遺傳學家在1917～1926年發現了4種類型。發生突變的染色體在聯會時會出現異常現象，如缺刻翅、棒狀眼果蠅的染色體在減數分裂的聯會時期常出現“Ω”拱形圈。還有，突變會出現“”交叉環、“?”字形等現象。

資料二：果蠅幼蟲的唾腺細胞已停止分裂，唾腺染色體經過多次復制但并不分開，每條染色體大約有1000～4000根染色體絲的拷貝，比普通染色體大100～200倍，并且處于體細胞染色體聯會配對狀態，只需簡單的染色和壓片，就可以很容易地在光學顯微鏡下觀察到。巨大染色體經染色后，出現深淺不同、密疏各別的橫紋，這些橫紋的數目和位置往往是恒定的，代表著果蠅等昆蟲的種的特征，遺傳學家在唾腺染色體上對各種染色體結構變異進行了詳細的遺傳學研究。

〖討論思考〗

（1）遺傳學家選擇果蠅唾腺染色體作為研究材料，其優點有哪些？

（2）資料一中染色體聯會的異?，F象分別代表哪種類型的染色體結構變異？

（3）染色體結構變異后對基因有何影響？如何區別于基因突變、基因重組？

（二）問題驅動，師生互動合作探究

體現社會責任的第二方面：主動向他人宣傳健康生活、關愛生命和保護環境等相關知識。在知網上可以搜索到大量有關食品安全、環境污染的問題與染色體結構變異相關的論文，如《硫酸鋅對蠶豆根尖細胞的遺傳損傷效應》（《太原師范學院學報》2015年9月）、《三種不同蠶豆的根尖細胞微核檢測技術比較》（《環境與健康雜志》2016年2月）等。本節課選擇《不同口味的泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究》（《中學生物學》2016年第10期）為資料，精心設計問題，教師點撥、引導，結合實驗的結果，學生之間討論、師生互動完善，步步為營、環環相扣。通過學習，學生對食品安全、環境污染的關注提升，一致表示會主動向他人宣傳健康生活、關愛生命和保護環境等相關知識。

活動2：探討染色體結構變異的誘因

〖閱讀資料〗

資料一：蠶豆微核技術是主要的植物微核技術，被廣泛用于輻射損傷、輻射防護、化學誘變劑、新藥試驗、食品添加劑的安全評價。微核是真核生物染色體畸變在間期的一種異常結構。由于誘變因子的影響，細胞分裂時染色體結構發生突變，畸變的染色體片段失去著絲粒形成微核，不能在紡錘絲牽引下移向細胞兩極，不能進入子細胞的主核中，只能以游離的形式存在于子細胞的細胞質中。微核的大小通常為主核的1/3，形狀包括圓形、橢圓形及不規則形狀，因其本質是染色體，能被龍膽紫等堿性染色劑染色且折光率近似于主核，在光學顯微鏡下可以被觀察。

資料二：某高校研究小組，以“不同口味泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究”為課題，進行了實驗，實驗流程如下：

1.實驗器材

材料：蠶豆（當年生無蟲害）、棉花少許、某品牌5種不同口味的泡面（面餅的配料相同）。

器具：顯微鏡、恒溫培養箱、恒溫水浴鍋、手動計數器、培養皿、解剖針、鑷子、載玻片和蓋玻片。

藥品：解離液（現配）、龍膽紫染液、卡諾固定液（現配），95%乙醇、蒸餾水、冰醋酸、無水乙醇。所有試劑均按照要求保存與貯藏。

2.實驗步驟

（1）浸種催芽：將100顆蠶豆放入盛有蒸餾水的燒杯中，25℃下浸泡72h，待大部分初生根長至1～2cm時取出用于檢測。

（2）處理根尖：共分為16組進行實驗，其中1組為對照組，用50mL蒸餾水處理48h，其余為處理組。將5種口味的泡面依次按照面餅組（8g面餅）、料包組（1g醬料包+1g粉料包）和面餅料包組（8g面餅+1g醬料包+1g粉料包）分別加入50mL、100℃的蒸餾水，冷卻后過濾，除去不溶物質，對蠶豆根尖處理48h，每一組處理5顆蠶豆種子用于計數。

（3）根尖細胞恢復培養：將處理好的蠶豆種子用蒸餾水浸洗3次放入培取恢復培養后的種子，切下1cm長根尖部分，加入現配的卡諾固定液（無水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定4h。

（4）解離、漂洗、染色、制片。

（5）鏡檢計數：每組有5個根尖，每個根尖計數約1000個細胞記錄微核數，計算微核千分率。

微核千分率=[微核數細胞總數×1000‰]

3.實驗結果

通過觀察，在處理組中均發現了數目不同的微核（見表1）。對照組（蒸餾水處理）中微核只發現了1個（見圖一）。

〖討論思考〗

（1）觀察蠶豆微核選擇什么部位、什么時期觀察最佳？說明原因（參考圖一）。

（2）資料二中分析實驗結果，能夠得出什么結論？

（三）知識建構，引導學生理性思維

巧用圖型表格（見表2、表3），指導學生將前后知識聯系與比較，建構知識框架，全面掌握學習內容；促進學生對重難點知識的識記、理解與應用。通過與基因突變、基因重組知識點的辨析，能進一步深化染色體結構變異的實質，夯實染色體結構變異的類型、誘因、應用的基礎知識。

（四）鞏固提升，解決問題學以致用

體現社會責任的第三方面：結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活中與生物學相關的問題。首先選擇了關于本市的新聞素材，在活動1中引導學生學習染色體結構的類型，分析了染色體核型異常病人的病因，并運用所學的知識提出解決方案；在活動2中從方便面與蠶豆微核率的探究實驗，引導學生關心環境污染、食品安全等社會問題，自覺養成健康生活的習慣；在活動3中進一步挖掘本地素材（南通海安縣是中國最大的優質蠶繭基地、全國著名的“繭絲綢之鄉”，養蠶的歷史悠久），引導學生從解決家蠶養殖的育種問題入手，運用所學的染色體結構變異的類型、減數分裂過程中常染色體與性染色體的自由組合、遺傳圖解等基礎知識，提高知識遷移、解題的能力，同時能體會染色體結構變異在現實生活中的應用，從而加深對所學知識的理解。

活動3：探索染色體結構變異的應用

〖閱讀資料〗

資料一：養蠶業中，更希望利用雄蠶進行生產，因為雄蠶的桑葉利用率高，還有單用雄蠶的繭繅絲，可以提高生絲質量。所以，如有一個辦法，單是選出雄蠶來飼養，這是蠶絲界所歡迎的。

資料二：在家蠶第10號常染色體上有與蠶卵顏色有關的等位基因B、b，B控制黑色卵，b控制白色卵，雜合體是黑色。用輻射誘變方法，反復處理雜合體，先使10號染色體產生缺失B或b的片段，再將含B或b的片段易位到W染色體上，經過與野生型雜交，選育獲得4個可育品種：Ⅰ♀ bb ZWB、Ⅱ♀ bb ZWb、Ⅲ♀ BB ZWB、Ⅳ♀ BB ZWb。

〖討論思考〗

（1）資料二中Ⅰ～Ⅳ的卵色分別是什么？

（2）如何利用這4個品種和野生型，從蠶卵中篩選出雄蠶？用遺傳圖解及文字說明。

十、教學后記

本課作為高三一輪復習的一節市級公開課，引發同行的深度思考與討論。在交流中，各位教師一致認同本課的教學思路和教學策略，這種勇于打破教材的限制、有效地復習新模式值得推廣。社會責任是生物科學素養最高層次，在“染色體結構變異”的教學過程中，不是一味地重復基礎知識和基本技能的夯實，而是以學生的全面、終身的發展為初衷，尊重學習者的成長規律，使學習者有機會以其成長的方式去學習，“教”轉化為“學”，被動化主動，精心設計教學活動，通過體現社會責任的三個主要方面，實現核心素養的滲透、實施與達成。

[參 考 文 獻]

[1]吳相鈺，陳守良，葛明德，等.普通生物學（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]戴灼華，王亞馥，粟翼玟.遺傳學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]韋夢杰，徐靜，胡錦葭.不同口味的泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究[J].中學生物學，2016，32（10）.

（責任編輯：符 潔）