單元視角下高中生物學教學設計
——以“可遺傳的變異”單元教學設計為例

陳乃雄

（福清市華僑中學，福建 福州 350300）

《普通高中生物學課程標準（2017 年版）》（下文簡稱課程標準）明確提出生物學學科核心素養(yǎng)（下文簡稱生物學核心素養(yǎng)）包括生命觀念、科學思維、科學探究及社會責任，發(fā)展學生的生物學核心素養(yǎng)是高中生物學課程基本理念及核心任務。［1］筆者嘗試在高中生物學教學中開展單元教學設計的實踐與研究，探尋生物學學科核心素養(yǎng)發(fā)展策略。

一、單元教學設計的意義

以發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)為教學目標的單元教學設計，具有結構化、綜合性的特點，可以讓教師打破“只見樹木不見森林”的課時設計思維，轉變教師注重零散知識點落實的教學理念，幫助教師從“長時段”整體角度設計學科教學，組織化、結構化教學內容，引導學生開展深度學習活動，提高學習效果，落實學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)。［2］單元教學設計主要包括確定單元教學主題，制訂單元教學目標，設計單元學習活動及實施單元學習評價等四個重要內容。［3］

二、例析高中生物學單元教學設計

筆者圍繞“遺傳與進化”模塊中的重要概念“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”，遵循單元教學設計原則，從教學內容、教學目標、教學過程和教學評價等四方面，設計“可遺傳的變異”單元教學，踐行“核心素養(yǎng)為宗旨”這一課程基本理念。

（一）單元教學內容分析

單元教學內容分析除了分析本單元教學內容在教科書中的地位之外，重點分析本單元教學內容中的事實性知識和概念性知識，厘清概念性知識中的大概念、重要概念、次位概念等與相關的事實性知識之間的相互關系，以便突出重要概念、大概念教學，踐行課程基本理念“內容聚焦大概念”。

“可遺傳的變異”單元中的重要概念是在“基因中堿基序列的改變，會引起基因突變”等六個次位概念的基礎上形成的，同時是“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這一大概念的重要支撐，還是學生學習“育種原理”和“生物的多樣性和適應性是進化的結果”等知識的基礎（如圖1）。

圖1 “可遺傳的變異”單元概念之間的關系

（二）單元教學目標制訂

單元教學目標對學生學習本單元內容具有指導性作用，是單元教學設計的關鍵。教師應認真研讀課程標準這一課程綱領性文件，根據(jù)課程標準內容要求、教學提示及學業(yè)要求，并結合學情，制訂具體的、可操作的單元教學目標。

根據(jù)課程標準有關“可遺傳的變異”單元的學業(yè)要求：科學思維、科學探究方面，能夠基于證據(jù)，論證可遺傳的變異來自基因重組、基因突變及染色體變異；運用統(tǒng)計與概率的相關知識，解釋并預測種群內某一遺傳性狀的分布及變化。生命觀念與社會責任方面，能夠運用遺傳與變異的觀點，解釋常規(guī)遺傳學技術在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應用。［1］結合教科書內容，制訂本單元的教學目標是：1.通過鐮狀細胞貧血、細胞癌變等實例，闡明遺傳物質在傳遞過程中會發(fā)生變異，從分子水平和基因水平闡述基因突變的本質特征及其意義，為形成生物進化觀奠定基礎。2.基于基因中堿基序列的變化、減數(shù)分裂過程中染色體的變化等證據(jù)，論證可遺傳變異來自基因突變、基因重組和染色體變異。學會辯證認識生命活動過程中的變化，并將辯證思維遷移到用于認識自然和社會。3.觀察“低溫誘導植物染色體數(shù)目的變化”實驗中制作的臨時裝片，比較分析實驗結果，總結染色體結構變異的類型及結果。參與“調查人群中的遺傳病”的活動，探究紅綠色盲的發(fā)病率，初步學會調查和統(tǒng)計人類遺傳病的方法。4.分析人類常見遺傳病實例，歸納人類遺傳病的類型及遺傳特點，建立關愛遺傳病患者的意識，養(yǎng)成健康的生活習慣。

（三）單元教學主要過程

圍繞本單元重要概念創(chuàng)設核心問題情境，根據(jù)“基因中堿基序列的改變，會引起基因突變”等六個次位概念設計學習任務，開展深度學習活動，促進學生建構重要概念，為建構核心概念“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”奠定基礎，逐漸發(fā)展學生的生物學核心素養(yǎng)。［4］本單元教學計劃利用7 課時實施深度學習（表1）。

1.創(chuàng)設問題情境

圍繞本單元核心問題：什么是基因突變？除基因突變外，可遺傳變異還包括哪些？研究可遺傳的變異有什么現(xiàn)實意義？以金魚雜交為例，創(chuàng)設問題情境：（1）什么是基因突變？基因突變的本質是什么？（2）談一談你對基因重組的認識。（3）觀察有關染色體變異圖片，思考金魚除了發(fā)生基因突變外，染色體的數(shù)目和結構會不會發(fā)生改變？（4）觀察常見的人類遺傳病，說明人類遺傳病檢測與預防措施。

2.創(chuàng)設學習任務

為了幫助學生解決上述真實情境中的實際問題，創(chuàng)設系列學習任務：（1）通過實例分析推理，主動構建基因突變的概念，并探討基因突變的原因和意義。（2）比較分析基因突變和基因重組的區(qū)別。（3）舉例說明染色體結構和數(shù)目的變異都可能使得生物的性狀發(fā)生改變甚至死亡。（4）舉例說明人類遺傳病是可以檢測和預防的。

表1 “可遺傳變異”單元教學計劃表

3.開展學習活動

為了促進學生深度學習，完成上述學習任務，開展一系列學習活動：（1）觀察正常紅細胞和鐮狀紅細胞的電鏡照片，分析該病形成的原因，小組討論、總結基因突變的概念。閱讀課本，小組討論基因突變和生物性狀的關系，總結基因突變的特點、意義及其在生產(chǎn)實踐中的應用。（2）小組討論、復習自由組合定律和減數(shù)分裂過程，探究基因重組的概念和類型。比較分析基因突變和基因重組的意義和區(qū)別，并以表格形式呈現(xiàn)。（3）思考、討論：野生馬鈴薯體細胞中有幾條染色體？標記為2 號的兩條染色體是什么關系？2 號與3 號染色體又是什么關系？野生馬鈴薯的體細胞中同源染色體有幾對？野生馬鈴薯配子中又有幾條染色體？這些染色體的形態(tài)和功能一樣嗎？它們之間是什么關系？［5］總結染色體組的概念。思考、討論：如果把配子（精子或卵細胞）中的染色體看作一組，野生馬鈴薯體細胞中含幾組染色體？如果野生馬鈴薯在減數(shù)分裂Ⅰ后期，同源染色體不分離，所形成的配子（精子或卵細胞）中有幾個染色體組？如果在減數(shù)分裂Ⅱ后期，著絲粒分裂后，姐妹染色單體未分離、進入同一個子細胞中，所形成的配子中有幾個染色體組？這樣的配子與正常的配子結合，發(fā)育成的個體的體細胞中有幾個染色體組？［5］小組合作以概念圖的形式構建二倍體和多倍體概念模型。觀察“低溫誘導植物細胞染色體數(shù)目的變化”實驗過程中提前制作好的臨時裝片，閱讀教科書第90 頁“染色體結構的變異”相關內容，總結染色體結構變異的類型及結果。（4）交流“人類遺傳病的調查”過程及結果，總結遺傳病類型及其本質。思考、討論：為什么我國婚姻法禁止直系血親和三代以內的旁系血親結婚？高齡孕婦怎么樣做才能確保生出一個健康的孩子？為什么要進行遺傳病的檢測和預防？可以從哪幾個方面進行？有哪些遺傳咨詢的內容和步驟？有哪些產(chǎn)前診斷的方法？［5］

4.單元教學評價制訂

單元教學評價是對學生單元學習過程的總體表現(xiàn)及其學習成果進行過程性評價，是單元教學設計的重要內容。單元教學評價以單元教學目標為依據(jù)，聚焦學科核心素養(yǎng)，促進教師的教和學生的學。［3］評價方式主要有課堂討論、問題回答、課后作業(yè)及單元測驗等。

“可遺傳的變異”單元評價目標：（1）能運用結構與功能觀，解釋變異的本質和意義，為形成生物進化觀奠定基礎。（2）能基于事實和證據(jù)，采用歸納與推理，模型與建模等方法，進行質疑與論證，形成“可遺傳變異來自基因突變、基因重組和染色體變異”這一重要概念。（3）能正確操作顯微鏡進行臨時裝片的觀察，并通過比較分析所觀察的實驗結果，總結染色體結構變異的類型及結果。能通過調查活動，探究紅綠色盲的發(fā)病率，討論分析調查結果，正確撰寫調查報告。（4）能針對本地常見的遺傳病進行分析討論，提出自己的意見，制定并踐行健康生活計劃。

根據(jù)“可遺傳的變異”單元教學目標，設計“調查人群中的遺傳病”評價表（表2），引導學生開展深度學習。

表2 “調查人群中的遺傳病”評價表

單元教學的根本目的是引導學生深度學習，提高學習能力，發(fā)展學科核心素養(yǎng)。因此，單元教學內容的選擇要從整體上把握內容的內在邏輯性及思維的進階性。單元教學目標要明確、具體、可測量，聚焦學科核心素養(yǎng)的達成。以“情境—任務—活動”為主線設計單元教學過程，幫助學生在深度學習過程中逐步發(fā)展學科核心素養(yǎng)。單元教學評價目標要和單元教學目標高度一致，發(fā)揮單元教學評價的診斷及激勵作用，幫助學生認識自我、建立自信、改進學習方法，學會學習，發(fā)展生物學學科核心素養(yǎng)。