首要教學原理在高中生物學教學中的應用

王紅梅

(浙江省嘉善高級中學 嘉善 314100)

1 “首要教學”原理簡介

“首要教學”原理對不同學段、不同學科的教學設計都有著普遍的指導意義，已有高中其他學科甚至在一些大學的課程都采用該原理設計教學實踐活動，并取得了較好的教學效果。本文以“染色體畸變”一節(?電子資源)為例，探討了首要教學原理在高中生物學教學中的應用。

2 首要教學原理的教學設計

結合建構主義等學習理論，戴維·梅里爾認為，當學習者在現實世界問題或者任務的情境中掌握知識和技能時，其學習會得到促進[1]。良好的教學情境，能充分調動學生學習的積極性和主動性，能啟迪思維、激發潛能。

例如，在“染色體畸變”一節教學的導入部分，教師先播放“高齡孕婦增多，胎兒染色體畸變率升高”的新聞視頻后，學生圍繞該內容會提出所關注的問題： 什么是染色體畸變？如何檢測胎兒的染色體畸變？為什么高齡孕婦會使胎兒染色體畸變率高？

生物學與生活、生產有著緊密的聯系，由社會熱點話題導入新課，可引導學生關注社會熱點，引導學生“從生物學走進生活，又從生活走進生物學”。根據認知規律，中心問題被分解成問題串，構成了本節課需要解決的問題，整節課可圍繞著問題展開深入的探討。

2.1 激活舊知，分析問題 當學習者回憶已有知識作為學習的基礎時，可促進學習[1]。激活舊知的主要目的，就是引導學生建立新舊知識間的聯系，符合最近發展區理論。

例如，關于“什么是染色體畸變？”，教師首先引導學生分析“如何觀察染色體？”學生通過回憶舊知，進行人正常染色體組型(參見浙科版高中生物學必修2圖2-8)與異常染色體組型(如貓叫綜合征、特納氏綜合征及21-三體綜合征的染色體組型)的對比辨析。進而結合資料卡片1的內容，學生嘗試解決以下問題： ①嘗試歸納染色體畸變的概念并對“染色體畸變”進行分類；②借助舊知“基因、染色體及性狀之間的關系”，嘗試分析“染色體畸變為什么會引起生物性狀的改變”。

資料卡片1： ①如果女性的第9號染色體臂內倒位，就可能導致這些育齡婦女產生習慣性流產；②如果人的第22號染色體和第4號染色體發生易位，則會患慢性粒細胞白血病；③對某胎兒進行染色體組型分析，發現15號染色體部分片段重復，醫生認為可能存在潛在性的身體發育異常；④人的第5號染色體短臂缺失，會造成喉部發育不全或不分化，患貓叫綜合征，嬰兒面容特殊、生長發育遲緩和智力低下，哭聲像貓而得名。

聯系舊知，引導學生嘗試用分類的思想分析問題，進行比較、分類與歸納，學生就能很容易理解染色體畸變包括2種類型： 即“染色體結構變異”和“染色體數目變異”。通過資料卡片1的分析，學生能得出染色體畸變與基因種類、數目和順序的關系，從而理解染色體結構變異導致生物性狀改變，且大多數變異是不利的。用有關的舊知來理解新知，再加以建構，從舊知到新知的學習就變得順理成章了。

周淑英的作品讓人們更多了解了中國民間藝術的風采，向世界展示中華民族的智慧、勤勞和尚美。她的作品《彩福圖》被日本前首相鳩山由紀夫收藏；她多次赴法國、比利時等歐洲國家進行剪紙表演、展覽，并受到總統、首相的接見；她的作品被多個國家部委指定為對外交流的互贈禮品；她幾乎拿遍了國內外工藝美術界的大獎……胡錦濤同志在看過周淑英作品后感慨：“只有中國婦女才能創作出如此優秀之作！”

2.2 借助證據，示證新知 當學習者觀察將要學習的新技能的示證時，可促進學習[1]。因此需要利用相關科學的證據，引導學生在分析資料、構建模型的基礎上，主動構建新知。

2.2.1 技術拓展 教師繼續提出問題： 這些染色體結構變異類型，是否都能通過上述的染色體組型分析被檢測到？學生討論交流時會提出困惑：“倒位”可能觀察不到；或者微小的染色體結構變異也可能觀察不到。教師順勢呈現資料卡片2。

資料卡片2： 顯帶技術。將染色體用物理、化學等因素處理，用特定染料對染色體進行染色，在顯微鏡下可觀察到染色體沿其長軸顯示出一條條寬窄和亮度不同的橫紋，即染色體的顯帶，可區別不同的染色體以及染色體的區間。根據染料的不同，可分為G顯帶、C顯帶和Q顯帶等。顯帶技術可將人類的24種染色體顯示出各自特異的帶紋，稱為帶型。根據橫紋數目、順序的改變，醫院檢驗人員就能精確發現胎兒染色體的缺失、倒位、重復和易位等畸變現象。

技術推動了科學的發展，科學技術在預防遺傳病方面有重要作用，借此也引導學生認同進步的醫療科學技術能夠為個人、家庭減輕痛苦，領悟到生物科學與技術研究的價值。

2.2.2 模型構建 運用模型方法進行教學是以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。染色體結構變異最早都是在研究果蠅時發現的，果蠅是遺傳學上重要的模式生物，在研究許多生命現象時，它都是科學家的得力助手。為了幫助學生更直觀地了解染色體數目變異發生的過程，可運用物理模型構建的方法，即用形象化的具體實物(軟磁貼)進行模擬。在模型構建過程中，呈現資料卡片3。

資料卡片3： 果蠅體細胞中有4對染色體，其中3對是常染色體，1對是性染色體(XX或XY)。1932年美國科學家布里吉斯(Bridges)用X射線照射雌性果蠅，得到了一些卵細胞(圖略)。

借助資料卡片3，學生結合軟磁貼模型的輔助，通過小組合作探究以下幾個問題： ①大膽推想果蠅的正常卵細胞能不能發育成一個個體？為什么？②分析異常卵細胞出現的原因；③挑選上述其中一種卵細胞，構建與正常的精子形成的受精卵中染色體組成模型。

通過聯系“減數分裂產生配子的過程”以及“基因在染色體上”等舊知，借助資料信息與軟磁貼模型，學生對染色體組概念中的“一套非同源染色體”和“攜帶著控制生物生長發育的全部信息”等關鍵論述形成較深層次的理解，進而自主歸納出“染色體組”的概念。在學生獨立思考、小組討論、匯報交流過程中，逐步完成對二倍體、三倍體(多倍體)和單倍體的概念學習，通過辨析三體和單體概念，加深對概念的理解。

從資料分析、模型建構到內化模型所涵蓋的知識，學生參與和理解知識發生的過程，體驗知識的“內部聯系”，加深其對本節難點內容的理解與突破，最終實現對知識的深刻理解。

2.3 回歸情境，應用新知 當學習者運用新掌握的知識來解決問題時，可促進學習[1]。所以在教學中，應引導學生應用自己新獲得的知識與需解決的問題相聯系，從而鞏固新知。

在以模式生物果蠅為例，學生掌握了染色體數目變異的相關知識后，教師引導學生由果蠅聯系到人，嘗試從減數分裂的角度分析21-三體綜合征的胎兒染色體異常的原因，并進行小組間交流分享。教師可進一步引導學生探討主情境下的幾個問題： ①為什么高齡孕婦的胎兒染色體畸變率會提高？②羊水穿刺的最佳時機是孕16周～22周，若錯過檢測時機，缺陷兒不幸降生了，醫生應該如何對待他？

在本環節的教學中，教師引導學生回歸到導入部分的視頻內容并進行分析，使整節課圍繞同一話題展開，通過問題進行知識拓展與應用。教師通過聯系社會實際，引導學生關注健康，關注生育醫學技術在預防遺傳病中的應用，認同先進的醫療科學技術能夠減輕個人、家庭痛苦，進而領悟生物科學研究的價值。此外，學生在學習體驗中學會尊重有缺陷的生命，形成善待生命的社會責任意識。

2.4 融會貫通，整合提升 當學習者通過同伴合作和同伴評價的方式反思、討論或者鞏固時，可促進學習[1]。在“應用新知”后進行“融會貫通”，離不開同伴互動，教學中應為學生提供同伴合作、討論以及分享與評價的機會。

例如，教師引導學生以小組合作的形式，通過構建概念圖對“染色體畸變”相關名詞進行分類歸納，并相互交流自己的概念圖。通過構建概念圖，學生可以理順各知識之間的邏輯關系，使其結構化。通過概念的意義聯結，小的知識結構合并為大的知識結構，并增進知識之間的聯系性，以建立更為牢固的概念系統。

綜上所述，首要教學原理的五個原則中最重要的部分是“以問題為中心”，本節課運用“高齡孕婦增多，胎兒染色體畸變率高”一個中心問題線索，將這個中心問題伴隨著學生知識獲得的全過程，整節課的學習掛靠在這一問題上，通過“什么是染色體畸變”“為什么高齡孕婦胎兒染色體畸變率會提高”和“如何降低染色體異常患兒的出生率”等其他子問題來促成學生主動建構知識。運用首要教學原理進行教學設計，除了有建構主義強調學習者的主動性[2]、問題教學法注重“創設一定的問題情境，引起學生的求知欲望”[3]外，其更能將各教學要素作為一個整體來考慮，充分考慮到教學的有序性和循環性。一個問題解決的同時又會生成新的問題，從而構成新的教學循環。“聚焦問題”原理表明，這樣的教學循環圈在解決現實問題或完成現實任務的學習環境中是最有效的。染色體畸變所帶來的遺傳病對人產生了不利影響，是不是所有的染色體畸變都對人類有害呢？這也為下一節課時“染色體畸變在育種中的應用”作好了鋪墊。

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