基于實證的“遺傳與進化”的教學設計

黃建林

(浙江省杭州市文海實驗學校 杭州 310018)

1 教材分析及設計思路

“遺傳與進化”是浙教版《科學》九年級下冊第一章第五節的內容。學生對遺傳、變異、DNA等名稱并不陌生，但對概念缺乏真正的認識和理解。鑒于此，教學中把這些概念及它們之間的相互關系作為重點，把DNA的結構及基因在親代與子代之間的傳遞過程作為難點處理。教學設計主要通過設置情境并基于實證而展開，通過對遺傳變異現象的觀察，引導學生探究遺傳變異的原因，了解遺傳物質的探究歷程并尋找一系列證據。通過證據的尋找，培養他們掌握生物學學習的實證法。

2 教學目標

依據課程標準并圍繞培養學生核心素養的要求制訂了如下教學目標：

(1) 通過學習遺傳與變異現象的普遍性，理解遺傳與變異現象的原因，以及掌握染色體、DNA與基因間關系，樹立世界是物質的觀念，形成遺傳能保持穩定、變異促進更好的進化的生命觀。

(2) 通過親人性狀的對比，克隆羊圖片、噬菌體侵染細菌過程等模型展示，養成觀察能力及比較思維能力。通過科學史的學習，養成質疑能力和批判性思維能力。

(3) 通過探究遺傳變異的原因及探究過程中的觀察、分析、討論，養成團結協作、實事求是、嚴謹、求真、實證的科學態度和科學精神。

(4) 通過學習遺傳與變異，嘗試解釋白花病等疾病的治療，嘗試解決現實生活中與生物學相關的問題，并運用科學知識解釋一些生物學現象。

3 教學過程

3.1 尋找初步證據 引出主要概念 設置情境： 一位父親帶著大兒子尋找失散的小兒子。經過努力，找到兩個人，觀察圖片判斷哪個是他小兒子，依據是什么？觀察后，學生認為其中膚色、身高、鼻梁的高低、眼睛等與老漢和大兒子非常相似的是他兒子。教師適時講解性狀的定義及遺傳的定義。再讓學生找出他們父子或兄弟之間的不同之處，從而引出變異的概念。提問： 在生活中你還看到過哪些遺傳和變異現象，請舉例。通過學生舉例得出： 遺傳和變異是普遍存在的現象。

設計意圖： 設置真實情境，激發學生的求知欲和好奇心。從性狀的相似與相異比較中，培養學生觀察能力、分析能力以及比較思維的能力。從證據收集中，培養學生的實證意識。通過遺傳及變異現象的列舉，培養學生的演繹思維。

3.2 通過自主活動 確定鑒定證據 提問： 不同人的性狀差異到底有多大呢？教師介紹人體的各種不同性狀，如： 耳垂的位置、能否卷舌等，讓學生對照自己的性狀特征填入相應的表格中。接著進行活動： 全體學生起立，讓其中一個學生按表格順序回答自己的性狀，要求不符合他性狀特征的學生坐回位置。等報完時，教室里只有3個學生還站著，從中說明不同人的所有性狀相同的可能性很小，但很多性狀相似的人卻是有的。設疑： 只憑很多性狀相似就確定那人是這位父親的兒子，這種判斷科學嗎？如果不科學，應該怎么鑒定。引出DNA進行親子鑒定，繼而引出什么是DNA。

設計意圖： 通過觀察自己的性狀特征，進一步理解性狀的概念及變異的普遍性。通過活動，由性狀判定親屬關系的不科學性，引出科學的DNA親子鑒定，培養學生的實證意識和實事求是的科學態度。

3.3 通過科學史尋找遺傳物質的證據 具體教學設計過程如下：

3.3.1 遺傳物質在細胞核中 講解： 17世紀有學者認為在人的精子或卵子中有父母性狀的縮影即精子中有個小人的形狀，你認為正確嗎？理由是什么？學生認為不正確，理由是顯微鏡下的精子根本沒有小人形狀。問： 遺傳物質到底在精子或卵子的哪個部位呢？教師出示PPT上的克隆羊的圖片，讓學生把克隆羊的誕生過程用自己的語言闡述并追問： 多莉像誰？理由是什么？從中能得出遺傳物質在細胞的哪個部位？

設計意圖： 通過科學家的猜想及多莉羊的誕生過程，使學生明白科學結論的得出不是一蹴而就的，而是經過不斷的猜測、尋找證據、否定、再猜、再尋找證據等曲折過程才形成的。通過對多莉羊誕生過程圖的闡述，培養他們讀圖、識圖、析圖的能力及相應的語言表達能力。

3.3.2 細胞核中的染色體 細胞核中的什么物質跟遺傳有關呢？教師講解染色體，呈現人體染色體圖并提問： 人體有幾條染色體？男性和女性的染色體有什么不同？追問： 既然每個人都有23對，你覺得人體發育的起點——受精卵中有幾對染色體，分別來自哪里？繼續追問： 有人說一對夫婦生第一個是兒子，如果再生一定也是兒子，你覺得這話科學嗎？活動： 在磁板上擺放4個小圓，分別寫上X、 Y、 X、 X，讓學生進行組合確定生男生女的比例。通過活動你覺得生男生女是由誰決定的？

設計意圖： 通過男性女性的染色體不同的比較，培養學生分析比較的能力。通過活動，提高學生的學習興趣及加深對生男生女概率的理解，培養學生的實證意識和唯科學的理念。

3.3.3 遺傳物質在DNA上 出示染色體圖，問： 染色體是由什么組成的？哪一種是遺傳物質，理由是什么？播放噬菌體侵染細菌過程的動畫。學生觀后得出： 遺傳物質在DNA上，因為蛋白質外殼一直在外面。提問： DNA到底結構如何？是誰發現的，它的基本單位又是什么？讓學生嘗試著畫出DNA基本單位圖并回答相應的問題。教師提出基因的概念： 在DNA分子上，有一些片段，它控制著生物的性狀(如卷舌、卷發等)，把這些片段叫基因。

回顧前面提到的那位父親跟兒子的相似與相異主要的原因是什么？拓展： 某些基因如果出現問題，就會出現一些病變，如白化病等，請學生談談，研究基因有什么好處？

設計意圖： 通過噬菌體侵染細菌過程的動畫演示，明白遺傳物質在DNA上，再次培養學生的實證意識。通過DNA動畫的演示，培養學生從視頻中獲取信息的能力。

3.3.4 染色體、DNA、基因三者的關系比較 請學生畫出染色體、DNA和基因三者的關系(用圈表示包含關系)，學生完成后，教師追問： 如果在他們外面再畫一圈，你覺得是什么？再在外面畫一圈呢？使學生理解人體、細胞、細胞核、染色體、DNA、基因的大小關系。

設計意圖： 通過畫圖讓學生明白所學知識的邏輯順序： 由外向內、由表及里、從大到小、從宏觀向微觀的順序排列的。

4 教學反思

在生物學教學中，應多培養學生觀察能力，通過觀察去分析問題和解決問題，特別是通過觀察、分析和思考，再去尋找有關實驗或事物的證據。不違心、不唯書、不唯權且用批判和質疑的眼光及態度去看待事物，培養他們的實證意識和實證精神及質疑精神。

學生的學習是一個循序漸進、螺旋上升的一個發展過程，在教學設計過程中一定要具有一定的邏輯性，如本文的邏輯順序是： 由外到內，由表及里，由大到小，從宏觀向微觀的順序排列的，這樣的設計符合學生的認知發展規律，能很好地消除學生理解上的思維障礙。在設計教學時要以生活為情境，特別是真實情境的創設，更具有親近感，更能激發學生的學習興趣和求知欲及探究欲。同時教學設計應穿插一些科技知識(如本文基因病的治療等)，體現生物學科來源于生活又應用于生活的理念。

教學中也可以應用現代化教育技術手段來突破無法實驗演示的內容，如克隆羊的圖片、噬菌體侵染細菌過程的演示、DNA結構等。有效突破教學難點，提高生物學教學效率。