基于生物學學科核心素養的課堂教學

龔西旭 張技

摘要 以“基因位于染色體上的實驗證據”一節的課堂教學內容為例，在教學的各個環節，靈活運用多種教學手段，巧妙結合生物學科知識特點，充分激發學生合作探究的興趣，積極嘗試在高中生物學課堂教學中提升學生生物學學科核心素養。

關鍵詞 生物學學科核心素養課堂教學基因染色體

中圖分類號 G633.91? ???? 文獻標志碼 B

“核心素養”指學生應具備的適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，突出強調個人修養、社會關愛、家國情懷，更加注重自主發展、合作參與、創新實踐。學科核心素養是學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習而逐漸形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。生物學學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，理解為“對生命的理解和尊重、對自然的珍愛與敬畏、對科技的認知與實踐和對社會的責任與擔當”4個內容，以培養學生全面發展為宗旨，能認識生物科學的價值，具有創新思維品質，具有求實、創新、勇于質疑和實踐的科學精神和科學態度。

教師以“基因位于染色體上的實驗證據”的課堂教學實踐為例，利用孟德爾遺傳規律和減數分裂的有關知識，引導學生推理基因在染色體。學生通過雜交實驗分析圖解的推理，培養科學思維;通過分析和表達，培養分析問題的能力和語言表達能力。根據本節內容的教學目標，下面從滲透生物學學科核心素養的生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度進行了積極的探索和實踐。

1從細胞水平和分子水平闡述生命的延續性，建立進化與適應觀

“遺傳與進化”模塊選取的減數分裂和受精作用、DNA分子結構及其遺傳基本功能、遺傳和變異的基本原理及應用等知識，主要是從細胞和分子水平闡述生命的延續性。生物通過減數分裂，產生生殖細胞，進行生殖;生物在生長、發育和遺傳實現生命的延續和種族的繁衍;通過進化形成物種多樣性和適應性。

在“基因位于染色體上的實驗證據”教學過程中，首先分析果蠅染色體組成，重點分析其中決定性別的性染色體。

根據薩頓的假說，教師設計學生活動：寫出一對等位基因（A和a）位于常染色體和X染色體上的基因型;寫出果蠅配子中染色體的組成。該活動的設置有助于學生理解生物在形成配子過程中形成多種多樣的配子，受驚時精子與卵細胞的隨機結合，產生多種多樣的后代。適應環境的個體生存，不適應環境的被淘汰。

通過以上教學在課堂中滲透生命觀念，不能僅僅立足于理解生物學知識，更重要的是促使學生形成一種思維習慣，并能在今后生物學的學習與研究中加以應用，使學生能較好地理解生物進化與適應觀的生命觀念。

2提出解釋問題的假說，利用雜交實驗分析圖解，培養學生科學探究精神

科學探究常采用的方法就是假說—演繹法。其中，解釋問題的假說是指在觀察和分析基礎上提出問題以后，根據自身的認知特點和已有知識來嘗試解決問題，通過推理和想象提出解釋問題的假設。假設是以已有的事實材料和科學原理為依據，對未知事物或規律的猜測性解釋。它具有兩個特征：以事實和科學知識為依據;具有猜想的性質。提出假設的過程就是對事實材料和想象的材料進行加工處理的過程。

在“基因位于染色體上的實驗證據”一節內容中，提出了“控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因”一種假說。其實，摩爾根等在研究過程中提出了多種假說，教師在教學中，引導學生回顧果蠅染色體組成：如果按照薩頓的理論，基因在染色體上，那么控制白眼的基因是在常染色體上、X染色體上還是在XY染色體上？小組討論，在學案上寫出可能的假設。

假設1：控制白眼基因在常染色體上。

假設2：控制白眼的基因在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因。

假設3：控制白眼的基因在X、Y染色體上。

假設4：控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因。

在此基礎上，教師引導學生分析，并寫出果蠅雜交實驗分析圖解。學生對果蠅雜交實驗的假設進行邏輯推理分析，排除了兩個無效假說，找出可以能解釋問題的兩個假設（圖1）。通過遺傳圖解的分析，學生在學習過程中逐步形成了歸納與概括、推理、創造性思維的能力。

3演繹推理、設計實驗，培養學生科學思維

演繹是假說—演繹法的核心，實驗是重點。演繹是對現象的分析推理，是學生進行理性思考后對事物的一個初步認識。實驗在自然學科的學習中具有極強的說服力，所有的“假說—演繹”都要靠實驗進行驗證，才能得出正確的理論和規律。在教學過程中，教師不能進行知識單方面的灌輸、講授，而要留給學生一定的思考空間，讓學生自主地發揮其潛能，去自主分析設計實驗，從而使學生體會到探索的樂趣，促使學生更積極地進行實驗和規律驗證操作對結論進行分析，從事實上驗證假說，真正感受實驗結果與預期結果一致性的成功喜悅。

在“基因位于染色體上的實驗證據”一節內容中，提到了摩爾根通過測交等方法，進一步驗證了“控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因”。但從前面的假設分析可知，假設3和假設4都能解釋實驗現象。教材中省略了具體測交過程，教學前，教師去查閱摩爾根完整的經典實驗，發現中間其實省略一些實驗過程。因此，筆者讓學生分組討論，寫出假設3和假設4的測交演繹推理。測交方案：F1紅眼（雌果蠅）×白眼（雄果蠅）。師生共同歸納：如果假設3和假設4是對的，則測交結果圖2所示。

摩爾根實際做的測交結果統計如下：紅眼雌126、白眼雌132、紅眼雄120、白眼雄115。上述測交實驗雖然根本不能證明基因在染色體上的位置，但獲得了白眼雌果蠅。

分組探究（學生活動）：以白眼（雌）和野生型純合紅眼（雄）為材料，設計實驗方案，探究假設3和假設4的正確性，寫出實驗方案和預測的結果及結論。通過實驗設計、分析比較，學生從中找到了兩種假設的區別，從而證明了“控制白眼的基因在X染色體上，而Y上不含有它的等位基因”。

通過這種探究式學習，教學設計環節由簡單到復雜，層層遞進，不僅讓學生應用了假說—演繹的方法，還培養了學生獨立完成深入的探究實驗的能力。學生在探究過程中，逐步增強對真理的好奇心和求知欲，掌握科學探究的基本思路和方法，提高實踐的能力;同時在探究中，培養學生樂于并善于開展團隊合作，用于創新的精神。

4由質疑轉化為堅定支持者的科學史實，培養學生的社會責任

學科核心素養的提出較之前最大的跨越是實現了學科教學思想向公民教育思想的轉變，著力培養學生基于生物學的認識。教師結合教學開展科學實踐，引導學生作出理性解釋和判斷，培養學生解決生產生活問題的擔當和能力，激發學生的家國情懷、責任擔當以及社會關愛等。

在“基因位于染色體上的實驗證據”一節內容中，教師首先讓學生了認識孟德爾、薩頓、摩爾根三位偉大的科學家，明確摩爾根對前人科學家的態度，他曾表示不相信孟德爾的遺傳理論，對薩頓的假說更持懷疑的態度。然后，引導學生運用假說—演繹法，重溫摩爾根的經典實驗過程，最后得出基因在染色體上的結論。從此，摩爾根成為孟德爾理論的堅定支持者。

通過學習摩爾根最初由質疑孟德爾的遺傳規律轉化為堅定支持者的科學史實，認同科學研究需要敢于質疑，追求實證的科學態度。這種教學過程培養了學生積極運用生物學的知識和方法，開展批判性思維，參與討論并作出理性解釋，培養了學生的社會責任。

總之，新課程改革的背景下，生物學科教學應立足于教材，重點落實滲透生物學科核心素養，提升學生的能力、激發情感成為課堂教學的主旋律，生物課堂在向學生傳授知識的同時，更應該以生物知識為載體，采用合適的教學方法培養學生的核心素養。把以培養生物學科核心素養為目標的高中生物教學理念落到實處，讓生物學學科核心素養真正成為學生終身受益的成果，成為公民基本素養的重要組成。

參考文獻：

[1]趙群英.初探高中生物學科素養的培養[J].生物學教學，2017，42（3）：76-77.

[2]中華人民共和國教育部制定.普通高中生物學課程標準[S].北京.人民教育出版社，2018：4-5.

[3]俞紅成.高中生物學科核心素養的教學培養策略[J].中學生物教學，2016，（4）：18-19.

[4]徐成會.例談“假說—演繹法”在高中生物教學中的應用[J].課程資源，2015，（11）：18-19.