基于整體備課、培養核心素養的教學設計實踐

馬小娟

摘要 以“基因突變”為例，闡述了基于整體備課策略，進行單元整體教學設計，以核心素養為教學目標，設置核心問題、圍繞生物學重大概念組織并開展教學活動。

關鍵詞 整體備課 核心素養 單元整體教學設計 基因突變

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確提出高中生物教學要“以核心素養為宗旨，內容聚焦大概念”等基本理念。培養學生的生物學學科核心素養是高中生物課程的價值追求，也是課程預期的教學目標。大概念處于學科中心位置，是對學生學習具有引領作用的基礎知識。在生物學課程中，大概念包括了對原理、理論等的理解和解釋，是生物學科知識的主干部分。

整體備課是指教師從課程、模塊、單元、一節課四個層面思考學科知識的教育價值。課程和模塊層面的整體備課是對課標的研究和解讀，單元層面的整體備課是教師落實課標理念的重要環節。單元教學設計是一種介于課程規劃與課時教學設計之間的中觀層面的教學設計。單元教學設計有助于教師突破“只見樹木不見森林”的課時思維，轉變教師只注重零散知識點落實的傳統課堂教學理念，幫助教師從“長時段”整體發籌劃學科教學，注重學科整體組織化、結構化知識的建構。在單元備課層面，思考單元知識的育人價值可以有效地實現核心素養與課堂教學的對接。一節課要為實現單元教育價值服務，核心素養的培養要通過每一節課達成。教師基于整體備課，進行單元整體教學設計，以落實核心素養為教學目標，設計核心問題，圍繞生物學大概念和重要概念組織并開展教學活動，能有效地提高教學效益，有助于學生對知識的深入理解和遷移應用。下面以人教版必修2第五章“基因突變及其他變異”中“基因突變”一節為例，說明基于整體備課以達成核心素養的教學設計。

1單元重要概念及解讀

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。遺傳和變異是生物的基本特征，兩者在物種繁衍過程中是對立統一的。基因突變、基因重組和染色體變異是可遺傳變異的來源，是生物進化的原材料。基于可遺傳變異，以及變異可能帶來的生存與繁殖優勢等方面的實例，解釋了生物的適應是自然選擇的結果。

該教學單元是大概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的重要組成部分，也是學生理解生物進化本質的基礎。單元重要概念與其他概念的關系如圖1所示。

2指向核心素養的單元教學目標

通過基因或染色體結構和數量的改變可能導致相關蛋白質及細胞功能發生變化，樹立結構與功能觀。通過生物產生的可遺傳變異為生物進化提供原材料，自然選擇保留有利變異，少量的有利變異逐漸積累，量變會引起質變，形成新的物種，樹立進化與適應觀。

根據基因突變和染色體變異的實例，歸納概括基因突變和染色體變異的概念和特點;根據有性生殖過程中的基因重組產生變異的多樣性，分析有性生殖在生物進化過程中的意義，培養科學思維。

通過對資料的搜集和分析，了解人類遺傳病的類型、致病原因及預防，了解基因診斷在遺傳病檢測中的應用，以及人類基因組計劃對科學發展、人類健康、社會倫理等方面的影響，指導健康生活，培養科學探究能力及社會責任。

通過學習遺傳學原理在育種上的應用、遺傳病的檢測與預防，形成正確的科學價值觀。

3單元核心問題

為什么生物在遺傳過程中存在變異現象？其意義和價值是什么？

4單元重點課例分析：基因突變

4.1教學內容分析

基因突變是基因中堿基序列的改變。這種改變是可遺傳的，可能導致所編碼的蛋白質及相應的細胞功能發生變化，甚至帶來致命的后果。基因突變是生物變異的根本來源，是生物進化的原始材料，在生物育種上有重要作用。

4.2學情分析學生已經學習了基因的遺傳規律、基因的本質、

基因的表達等內容，知道基因是有遺傳效應的DNA片段，DNA的雙螺旋結構和半保留復制的機制都保證了親代DNA的遺傳信息能夠準確傳遞給子代DNA。這就與親子代之間、子代個體之間性狀的變異現象相矛盾。在此基礎上，教師拋出問題，使學生在新舊知識之間產生疑惑：為什么會出現變異？發生的變化對生物會產生什么影響？

4.3指向單元核心素養的教學目標

概述基因突變的概念，闡明基因突變的結果，說出基因突變的意義及其在育種上的應用（生命觀念）;了解生活中的誘變因素，指導健康生活（社會責任）;基于已有概念，分析基因突變的特點（科學思維）。

4.4教學重難點與核心問題教學重點：基因突變的概念及特點;基因突變的原因。教學難點：基因突變的意義。核心問題：基因突變對于生物的意義和價值是什么？

4.5教學過程

4.5.1任務1：學習基因突變的概念、結果及誘發因素

教師展示親本性狀為黃色圓粒和綠色皺粒的豌豆雜交的F2代出現黃色皺粒和綠色圓粒的重組性狀、同種植物在不同環境下生長的差異和正常人與鐮形細胞貧血癥患者的血紅蛋白基因序列及血紅蛋白的氨基酸序列的圖片。教師提出問題：哪張圖片中的變異屬于基因突變？原因是什么？

接著，教師以鐮形細胞貧血癥為例，引導學生討論基因突變的概念及結果，使學生認識到：基因結構的改變，可能導致其所編碼的蛋白質功能發生變化，進而使性狀發生改變。學生從而樹立結構與功能觀。

學生結合生活常識和生物學知識，討論誘發基因突變的因素，說出物理、化學、生物誘變因素，從而認識到生活方式及飲食習慣對于健康的重要性，培養社會責任。

4.5.2

并任務2：學習基因突變的特點教師設計問題串，引導學生討論以下問題：

1 哪些生物、哪些細胞、哪些基因可以發生基因突變？基因突變可能發生在生長發育的哪些時期？（涉及基因突變的普遍性、隨機性）

2 誘變因素會導致基因的堿基發生定向的變化嗎？（涉及基因突變的不定向性）

3 為什么基因突變發生的頻率很低？基因突變在什么時期最容易發生？（涉及基因突變的低頻性）

4 為什么大多數的基因突變對生物有害？（涉及基因突變的少利多害性）

教師引導學生聯系生活，討論：為什么吸煙者中患肺癌的比例高？

學生基于基因突變的概念，聯系實例，分析基因突變的特點，發展科學思維;通過對基因突變的低頻性、少利多害性的討論，建立結構與功能觀、進化與適應觀;通過對吸煙致癌率高的討論，倡導健康生活，培養社會責任。

4.5.3任務3：學習基因突變的意義

教師提供相關資料，組織學生分析基因突變對人類進化及人類社會生產方式的影響。

資料1——人類語言的發展與FOXP2的基因突變：通過比對不同物種的FOXP2，研究人員發現除了人類以外，大多數脊椎動物的基因序列幾乎相同。而人類與黑猩猩相比，這個基因編碼蛋白中的兩個氨基酸發生了突變。FOXP2的突變使其編碼產物喪失了作為一種調控因子誘導大腦神經元遷移后分化的重要功能，影響了個體言語能力的發展。人類的FOXP2基因在20萬年間經歷了一系列進化。該事實支持FOXP2基因與人類獨有的語言功能和創造力有關的猜測。

資料2——野生小麥的落粒性突變與人類農業

社會的關系。落粒性是糧食作物非常重要的性狀，也是一個關鍵的馴化性狀。野生型植株由于對環境的長期適應，往往具有落粒的特性，即種子成熟后會散落到土壤中，進而增加其繁殖后代的能力。但栽培作物往往具有落粒抗性，這就使得收獲更加容易，產量更加豐厚。植物中對落粒性狀的馴化在人類文明史上具有重要意義。研究人員通過將馴化小麥中與落粒性狀相關的基因與野生小麥中的相應基因進行比較，發現馴化小麥中名為一類基因發生了突變并失去功能。

教師提出問題：基因突變是可遺傳變異的重要來源，其對生物進化的意義是什么？

教師還引出：基因突變的隨機性、不定向性等特點，為人類言語能力的發展提供了重要條件，又經自然選擇最終引發人類文化嶄新模式的出現。這樣可讓學生體會基因突變對人類進化的意義，使學生關注生物的變異不僅對種群的進化有重要意義，還能夠影響社會的生產方式。

4.6教學評價

每一節課的教學評價要指向單元學科素養的達成。教師布置以下評價題目：

1突變后的新基因一定會產生新性狀？如果基因的結構改變并未導致其控制的性狀改變，屬于基因突變嗎？（生命觀念）

2有人認為自然條件下基因的突變率很低，而且大多數基因突變對生物體是有害的，因此它不能為生物進化提供原材料。這種看法正確嗎？（科學思維）

3基因突變對于進化的意義是什么？（科學思維、社會責任）

5教學反思

課堂教學是培養學生核心素養要走的“最后一公里”。在整體備課策略的指導下，教師思考單元的育人價值，在每一節課中體現單元教學的要求。教師依據本節課要傳遞的重要概念設計核心問題，圍繞核心問題提供豐富的生物學事實，幫助學生建立概念，使學生領悟基因突變對生物進化的意義。整體備課使教師胸有全局，心中有觀點（生命觀念），課堂有主線（核心問題），靈活、恰當地將大量的素材應用于教學，將知識作為載體，培養學生生物學學科核心素養，影響學生的未來生活。由于在課程和模塊層面的深入整體備課，教師能夠把握住生物學科的學科思想。這樣在具體一節課的教學設計中就會有意識地滲透，可提升教學的有效性與高度。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：19，58.

[2]周初霞.聚焦生物學重要概念的單元整體教學設計實踐研究[J].生物學教學，2019，（4）：7-10.