HPS模式在高中生命科學(xué)單元教學(xué)中的實(shí)踐

金子明

摘要： HPS教學(xué)是高中生命科學(xué)課堂教學(xué)中常用的教學(xué)模式，但諸多教師在實(shí)踐中往往只采用科學(xué)史中的某個(gè)實(shí)驗(yàn)片段，使得HPS在發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)方面沒(méi)有起到應(yīng)有的效果。而在單元教學(xué)中，運(yùn)用HPS組織課堂教學(xué)不僅是《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，也便于設(shè)置連續(xù)的科學(xué)史情境，更好地幫助學(xué)生了解知識(shí)的來(lái)龍去脈，以發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。文章嘗試基于HPS模式，立足教材重構(gòu)教學(xué)順序，在“生命的延續(xù)”單元教學(xué)進(jìn)行實(shí)踐，并以“連鎖和交換定律”一課為例進(jìn)行課例介紹。

關(guān)鍵詞： HPS;高中生命科學(xué);單元教學(xué)

HPS是科學(xué)史（History of Science）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy of Science）、科學(xué)社會(huì)學(xué)（Sociology of Science）英文單詞的縮寫(xiě)1，即在學(xué)科教學(xué)中，合理運(yùn)用學(xué)科科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)的相關(guān)內(nèi)容來(lái)組織教學(xué)活動(dòng)。在高中生命科學(xué)教學(xué)中，教師經(jīng)常將科學(xué)史作為教學(xué)情境，但筆者發(fā)現(xiàn)，諸多教師在基于HPS的教學(xué)實(shí)踐中往往只是采用科學(xué)史中的某個(gè)或某些實(shí)驗(yàn)片段，將挖掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)在的科學(xué)思維作為重點(diǎn)，但對(duì)科學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的背景和實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系很少關(guān)注，對(duì)知識(shí)或規(guī)律的來(lái)龍去脈往往點(diǎn)到為止，使得HPS對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的貢獻(xiàn)不明顯。筆者試圖通過(guò)HPS與單元教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合，將科學(xué)史連點(diǎn)成線(xiàn)貫穿于單元教學(xué)中，提升HPS的教學(xué)效果，并以滬教版高中生物教材中“生命的延續(xù)”單元為例進(jìn)行了實(shí)踐。

一、高中生命科學(xué)單元教學(xué)中運(yùn)用HPS模式的意義

HPS模式最早由奧地利科學(xué)史家馬赫于19世紀(jì)末期提出，他認(rèn)為“任何科學(xué)教育都不能忽視科學(xué)的歷史與哲學(xué)”2，因其可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，逐漸成為科學(xué)教育的優(yōu)秀范式，被教育工作者廣泛采用。

1.運(yùn)用HPS組織課堂教學(xué)是《課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在實(shí)施建議中提到，要“注重生物科學(xué)史和科學(xué)本質(zhì)的學(xué)習(xí)”，“學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的思路和方法，對(duì)提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是很有意義的”，“本課程標(biāo)準(zhǔn)中的多處內(nèi)容都包含科學(xué)史的要素，教師應(yīng)充分利用這些科學(xué)史來(lái)開(kāi)展教學(xué)”。1

2.在單元教學(xué)中運(yùn)用HPS模式具有較好的情境連續(xù)性

上海市教委在2018年出版了《中學(xué)生命科學(xué)單元教學(xué)設(shè)計(jì)指南》，指出廣大教師“普遍缺乏從單元層面對(duì)目標(biāo)、內(nèi)容、教學(xué)方法、作業(yè)與評(píng)價(jià)、教學(xué)資源一致性的整體設(shè)計(jì)，碎片化的課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)通常也難以與教學(xué)目標(biāo)很好地呼應(yīng)”。2 而HPS恰好滲透著人類(lèi)認(rèn)識(shí)和發(fā)展科學(xué)的過(guò)程，在單元教學(xué)中運(yùn)用HPS組織課堂教學(xué)，具有較好的情境連續(xù)性，能夠幫助學(xué)生了解知識(shí)的來(lái)龍去脈，發(fā)展生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.“生命的延續(xù)”單元適合運(yùn)用HPS的教學(xué)內(nèi)容

在課堂教學(xué)中，并非所有教學(xué)內(nèi)容都適合運(yùn)用HPS，有學(xué)者提出，“是否符合課標(biāo)要求”“是否有適合HPS相關(guān)的內(nèi)容”“是否符合學(xué)生的認(rèn)知水平”等是判斷教學(xué)內(nèi)容是否合適HPS教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。3 “生命的延續(xù)”單元是滬科版高中生命科學(xué)課程中的重要單元，教材中涉及的內(nèi)容根據(jù)章節(jié)順序依次是“細(xì)胞的分裂和分化”“遺傳與變異”“生物進(jìn)化”。這一部分教學(xué)內(nèi)容在科學(xué)史上是前后關(guān)聯(lián)的，但教材在編排上并沒(méi)有將它們前后銜接起來(lái)。筆者嘗試基于HPS，對(duì)教材進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，重構(gòu)教學(xué)順序，在高二年級(jí)第一輪復(fù)習(xí)中，將“生命的延續(xù)”復(fù)習(xí)專(zhuān)題和等級(jí)考拓展教材的“遺傳”新課整合為一個(gè)學(xué)習(xí)單元，并在課堂上重現(xiàn)“現(xiàn)象—假說(shuō)—演繹—驗(yàn)證—新的現(xiàn)象”的探究過(guò)程，幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)的產(chǎn)生由來(lái)和相互關(guān)系，鍛煉科學(xué)思維，發(fā)展核心素養(yǎng)。

二、“生命的延續(xù)”單元滲透HPS的設(shè)計(jì)意圖和重構(gòu)思路

1.設(shè)計(jì)意圖

譚永平指出，深入理解生命的本質(zhì)，需要回答生命“是什么”“怎么樣”和“為什么”。4 而生命延續(xù)的“是什么”“怎么樣”和“為什么”，需要在細(xì)胞分裂的染色體行為中找到答案，需要在變異和環(huán)境的相互選擇中找到答案。考慮到學(xué)生理解遺傳規(guī)律實(shí)質(zhì)的需要，以及遺傳變異和進(jìn)化學(xué)說(shuō)關(guān)系的需要，將第七章“細(xì)胞的分裂與分化”、第八章“遺傳與變異”、第九章“生物進(jìn)化”、拓展型教材第三章“遺傳”整合為一個(gè)單元，其中前三者為復(fù)習(xí)內(nèi)容，最后者為新課內(nèi)容。

在單元的整體設(shè)計(jì)中，以近代遺傳學(xué)學(xué)科史為大情境，以歷史發(fā)展先后順序作為主線(xiàn)貫穿。生命科學(xué)的學(xué)科史是非常有意思的，比如“粒子遺傳學(xué)說(shuō)”是“自然選擇學(xué)說(shuō)”的理論基礎(chǔ)，但前者的提出卻晚于后者，這是因?yàn)槿藗儗?duì)生命世界的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀的。教材中處處滲透了HPS教學(xué)的思想，但由于教材首先要呈現(xiàn)生命的基本特征，以此為依據(jù)進(jìn)行單元編排，所以近代遺傳學(xué)史難以按歷史發(fā)展的順序在教材中整體展現(xiàn)。而學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)新課時(shí)，注意力集中在知識(shí)內(nèi)容上，不太關(guān)注“進(jìn)化適應(yīng)、細(xì)胞分裂、遺傳變異”等知識(shí)點(diǎn)在學(xué)科史中的來(lái)源和碰撞，缺乏對(duì)學(xué)科發(fā)展和知識(shí)關(guān)系的感性認(rèn)識(shí)和理性推導(dǎo)，是一件比較遺憾的事。所以，在第一輪復(fù)習(xí)中充分利用和整合學(xué)科史，將其作為主線(xiàn)來(lái)重構(gòu)知識(shí)內(nèi)容，不僅可以彌補(bǔ)遺憾，也可以完成等級(jí)考拓展教材的新課教學(xué)。

2.重構(gòu)思路

本單元情境主要涉及1859年《物種起源》發(fā)表后到1953年DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)模型問(wèn)世前的那段學(xué)科史。重構(gòu)的思路是：首先復(fù)習(xí)“生物進(jìn)化”章節(jié)，從19世紀(jì)中葉達(dá)爾文提出“自然選擇學(xué)說(shuō)”出發(fā)，以“自然選擇學(xué)說(shuō)”與“融合遺傳假說(shuō)”的矛盾，引向“遺傳與變異”章節(jié)中1860年左右的孟德?tīng)枴巴愣闺s交實(shí)驗(yàn)和遺傳假說(shuō)”的發(fā)表，復(fù)習(xí)“自然選擇學(xué)說(shuō)”和“豌豆雜交實(shí)驗(yàn)”;以“1903年細(xì)胞分裂和染色體行為變化的研究”，為孟德?tīng)栠z傳假說(shuō)“平反”，并以此為歷史情境，復(fù)習(xí)“有絲分裂”“減數(shù)分裂”“基因分離定律”和“基因自由組合定律”，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“減數(shù)分裂中染色體行為變化和遺傳定律實(shí)質(zhì)的關(guān)系”;以“1910年摩爾根用果蠅對(duì)孟德?tīng)栠z傳假說(shuō)的驗(yàn)證”，復(fù)習(xí)“伴性遺傳”，進(jìn)行“連鎖和交換定律”新課教學(xué);以“20世紀(jì)初摩爾根的學(xué)生斯特蒂文特發(fā)現(xiàn)染色體易位”為引，復(fù)習(xí)“變異”和“人類(lèi)遺傳病”;再以摩爾根的學(xué)生、我國(guó)近代“遺傳學(xué)之父”談家楨的“異色瓢蟲(chóng)色斑遺傳研究”為引，進(jìn)行“孟德?tīng)栠z傳定律拓展”的新課教學(xué);最后整合“進(jìn)化、遺傳、變異”的知識(shí)，復(fù)習(xí)“現(xiàn)代進(jìn)化理論”（見(jiàn)表1）。

表1 重構(gòu)后的“生命的延續(xù)”單元章節(jié)安排

[課時(shí) 課題 教學(xué)內(nèi)容 課型 2課時(shí)

達(dá)爾文的困惑

9.1生物的進(jìn)化

9.2生物進(jìn)化理論（自然選擇學(xué)說(shuō)部分）

8.1遺傳規(guī)律（豌豆雜交實(shí)驗(yàn)和遺傳假說(shuō)） 復(fù)習(xí)課

3課時(shí)

豌豆中的玄機(jī)

7.1生殖和生命的延續(xù)

7.2有絲分裂

7.3減數(shù)分裂

8.1遺傳規(guī)律（實(shí)質(zhì)） 復(fù)習(xí)課

3課時(shí) 果蠅登上舞臺(tái) 8.2伴性遺傳

3.1拓展教材：基因連鎖和交換定律 復(fù)習(xí)課

新授課 2課時(shí) 染色體的秘密 8.3變異

8.4人類(lèi)遺傳病和遺傳病的預(yù)防 復(fù)習(xí)課 1課時(shí) 基因的相互作用 3.2拓展教材：孟德?tīng)栠z傳定律的擴(kuò)展 新授課 1課時(shí) 結(jié)語(yǔ) 9.2生物進(jìn)化理論（現(xiàn)代進(jìn)化理論部分） 復(fù)習(xí)課 ]

三、課堂實(shí)例

基于HPS教學(xué)，筆者分別以達(dá)爾文、孟德?tīng)枴⒛柛⑺固氐傥奶睾驼劶覙E五位有相互關(guān)聯(lián)的生物學(xué)家的重要科學(xué)結(jié)論和科學(xué)史片段作為學(xué)習(xí)情境，進(jìn)行每節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)。這里以“連鎖和交換定律”一課教學(xué)為例，進(jìn)行說(shuō)明。

1.教材和學(xué)情分析

“連鎖和交換定律”是滬科版高中生命科學(xué)拓展型教材第三章第一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，《高中生命科學(xué)學(xué)科教學(xué)基本要求》將其定位在A級(jí)水平，要求學(xué)生能夠“描述摩爾根設(shè)計(jì)的兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”“說(shuō)出基因連鎖和交換定律的實(shí)質(zhì)”“說(shuō)出基因連鎖和交換定律在育種和醫(yī)學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值”。1

“基因連鎖和交換定律”被稱(chēng)為“遺傳學(xué)第三定律”，其中“連鎖”是指基因在染色體上的線(xiàn)性排列，伴性遺傳（性連鎖）與其有關(guān);“交換”是指減數(shù)分裂時(shí)同源染色體的非姐妹染色單體之間發(fā)生交叉互換，連鎖的基因會(huì)隨之發(fā)生位置變化，增加配子基因型的種類(lèi)。在孟德?tīng)杻纱蠖傻幕A(chǔ)上，學(xué)生要正確理解基因連鎖和交換定律的實(shí)質(zhì)，進(jìn)一步完善他們的遺傳和變異觀，這是本節(jié)課之于單元教學(xué)目標(biāo)落實(shí)的主要內(nèi)容，也是本節(jié)課的重點(diǎn)。而綜合利用有效的模型和思維工具，突破問(wèn)題鏈，解決矛盾點(diǎn)，通過(guò)假說(shuō)演繹來(lái)分析兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因，是本節(jié)課的難點(diǎn)。

從教師單元教學(xué)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，要落實(shí)本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，必須調(diào)動(dòng)學(xué)生關(guān)于染色體、基因、細(xì)胞分裂、遺傳變異的全部知識(shí)，為學(xué)生鋪設(shè)好足夠的“臺(tái)階”。該內(nèi)容難度雖然已經(jīng)調(diào)整為A級(jí)水平，但在單元中依然處在一個(gè)綜合性較高的難點(diǎn)高峰：一方面是因?yàn)樵摱傻睦斫庑枰獙W(xué)生具有較為清晰的邏輯思維，另一方面，需要學(xué)生具有較為扎實(shí)的減數(shù)分裂知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)基因的分離和自由組合的實(shí)質(zhì)有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，要熟練掌握和運(yùn)用雜交實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的專(zhuān)業(yè)名詞。所以在新課前，需完成“細(xì)胞分裂”和“孟德?tīng)栠z傳定律”的復(fù)習(xí)。

從學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的角度來(lái)看，本節(jié)課的學(xué)習(xí)價(jià)值至少有三點(diǎn)：一是運(yùn)用減數(shù)分裂模型和遺傳圖解，明確基因連鎖和交換定律的實(shí)質(zhì)，領(lǐng)略基因連鎖和交換定律對(duì)于生命進(jìn)化的意義;二是經(jīng)歷科學(xué)史中科學(xué)家的思維過(guò)程，借助假說(shuō)演繹、回溯推理等思維工具，探究規(guī)律本質(zhì)，體驗(yàn)實(shí)用的科學(xué)方法;三是學(xué)習(xí)科學(xué)家尊重事實(shí)、大膽猜測(cè)、小心求證的科學(xué)態(tài)度和具有創(chuàng)新性的理論應(yīng)用能力，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

2.教學(xué)設(shè)計(jì)與說(shuō)明

“基因連鎖和交換定律”不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，也是教師教學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。但“連鎖交換定律”的探究過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的極好資源，滲透了普適的科學(xué)思想方法和有效的生命科學(xué)研究思維工具。既要讓學(xué)生的頭腦和身體參與進(jìn)來(lái)，又要給足學(xué)生“跳一跳夠得到”的思維臺(tái)階，是在教學(xué)設(shè)計(jì)中最主要的思考問(wèn)題。

遺傳規(guī)律的發(fā)展是基于變異現(xiàn)象，通過(guò)假說(shuō)演繹提出和雜交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的，是通過(guò)對(duì)染色體方面的研究進(jìn)一步證實(shí)的。所以筆者認(rèn)為，以學(xué)科史為情境，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為問(wèn)題，以假說(shuō)演繹法為手段，以減數(shù)分裂模型為工具，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，是符合學(xué)生學(xué)情的，是有助于學(xué)生提升科學(xué)思維能力的有效教學(xué)設(shè)計(jì)思路之一。

本節(jié)課用到的科學(xué)史素材，是單元教學(xué)的歷史情境的一部分，也是教材本身對(duì)這部分知識(shí)的呈現(xiàn)方式。在這樣的思考下，形成了本節(jié)課的設(shè)計(jì)思路：以摩爾根對(duì)“基因連鎖和交換定律”的探究為情境主線(xiàn)，學(xué)生經(jīng)歷縱橫兩條邏輯線(xiàn)（見(jiàn)圖1），落實(shí)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

（1）橫向的邏輯線(xiàn)

橫向的邏輯線(xiàn)是學(xué)生經(jīng)歷矛盾沖突的探究史，從與“自由組合定律”違背的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，到借助“減數(shù)分裂模型”解開(kāi)現(xiàn)象背后的原因，再通過(guò)交換值意義的發(fā)現(xiàn)和證實(shí)，學(xué)生逐步加深理解遺傳信息在有性生殖中傳遞和變化的規(guī)律，最終能夠理解并說(shuō)出基因連鎖和交換的實(shí)質(zhì)，落實(shí)學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

在上一節(jié)課的尾聲里，留下本節(jié)課的第一個(gè)矛盾，即摩爾根在驗(yàn)證孟德?tīng)柕摹斑z傳因子自由組合假說(shuō)”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，得到基因型為BbVv的果蠅，而它們隨機(jī)交配產(chǎn)生后代的表現(xiàn)型比與“9∶3∶3∶1”不符，從而開(kāi)啟新課學(xué)習(xí)。結(jié)合雜交研究的常規(guī)手段，學(xué)生提出可以嘗試進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)，給出測(cè)交實(shí)驗(yàn)實(shí)際結(jié)果后，引發(fā)第二個(gè)矛盾，即測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是1∶1∶1∶1。通過(guò)對(duì)假說(shuō)演繹法的理解，學(xué)生回顧“遺傳因子自由組合假說(shuō)”的前提，也就是“基因自由組合定律”的適用范圍，提出新的假說(shuō)：這兩對(duì)等位基因可能位于一對(duì)染色體上。通過(guò)構(gòu)建BbVv產(chǎn)生配子的減數(shù)分裂模型（活動(dòng)一），認(rèn)識(shí)到基因的連鎖，并用遺傳圖解解釋測(cè)交實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果。再引發(fā)第三個(gè)矛盾：正交和反交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果截然不同。通過(guò)對(duì)測(cè)交實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生后代的表現(xiàn)型本身分析，發(fā)現(xiàn)在該雜交過(guò)程中發(fā)生了基因重組，由于自由組合與本假設(shè)不符，則將基因重組的原因鎖定在交叉互換現(xiàn)象，通過(guò)構(gòu)建BbVv發(fā)生交換的產(chǎn)生配子的減數(shù)分裂模型（活動(dòng)二），認(rèn)識(shí)到基因的交換，歸納出“基因連鎖和交換定律”的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)，認(rèn)識(shí)該定律對(duì)于進(jìn)化的意義。再引出第四個(gè)矛盾，在解釋雌、雄果蠅的不完全連鎖和完全連鎖之后，用遺傳圖解解釋測(cè)交實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果（活動(dòng)三）。繼而引出第五個(gè)矛盾，單個(gè)卵原細(xì)胞和單個(gè)雌果蠅產(chǎn)生四種配子的比值不同，還是借助減數(shù)分裂模型，幫助學(xué)生理解交叉互換發(fā)生的偶然性，提出“交換值”的概念、意義，以“交換值的應(yīng)用”作為本節(jié)課的收尾，而最后提到的斯特蒂文特又是下一節(jié)課“變異”的復(fù)習(xí)的導(dǎo)入。通過(guò)經(jīng)歷五個(gè)矛盾沖突，探究環(huán)環(huán)相扣，讓學(xué)生體驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)縝密的科學(xué)推理，感受遺傳學(xué)研究的樂(lè)趣，領(lǐng)略生物多樣性的成因。

（2）縱向的邏輯線(xiàn)

縱向的邏輯線(xiàn)是學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)思維的問(wèn)題—活動(dòng)鏈，借助假說(shuō)演繹和模型工具，揭開(kāi)矛盾背后的真相，落實(shí)學(xué)習(xí)難點(diǎn)的突破。

探究史中的五個(gè)矛盾，即五個(gè)探究問(wèn)題，通過(guò)五個(gè)不同的學(xué)習(xí)活動(dòng)解決。五個(gè)矛盾的問(wèn)題解決，方法各有不同，有所偏重。其中，矛盾二、三的解決是本節(jié)課的難點(diǎn)，所以需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，手、腦、口并用，合作解決。矛盾一的解決，是學(xué)生提出其他的雜交研究手段。矛盾二的解決，是學(xué)生否定原假說(shuō)，提出新假說(shuō)，并借助活動(dòng)一進(jìn)行論證。矛盾三的解決，是學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看到基因重組的本質(zhì)，回溯推理“鎖定交叉互換”現(xiàn)象，通過(guò)活動(dòng)二加以論證，通過(guò)活動(dòng)三進(jìn)行分析。矛盾四的解決，是學(xué)生直接通過(guò)教師解釋來(lái)獲得答案。矛盾五的解決，是結(jié)合“減數(shù)分裂模型”，根據(jù)重組配子的比值，回溯初級(jí)卵母細(xì)胞發(fā)生交換的頻率，認(rèn)識(shí)交換的非必然性。

3.學(xué)習(xí)目標(biāo)的制訂

知識(shí)與技能：經(jīng)歷探究史，描述摩爾根兩組果蠅測(cè)交實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象;說(shuō)出“基因連鎖和交換定律”的實(shí)質(zhì)，說(shuō)出交換的頻率可以用交換值表示。

過(guò)程與方法：通過(guò)假說(shuō)演繹和回溯推理，利用“減數(shù)分裂模型”分析兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因。

情感態(tài)度價(jià)值觀：領(lǐng)略科學(xué)家的科學(xué)精神，領(lǐng)悟“連鎖和交換定律”對(duì)生命進(jìn)化適應(yīng)的意義，在微觀角度感悟生命的神奇和生物多樣性之美。

4.重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：說(shuō)出“基因連鎖和交換定律”的實(shí)質(zhì)。

難點(diǎn)：通過(guò)假說(shuō)演繹和回溯推理，利用減數(shù)分裂知識(shí)分析兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因。

5.教學(xué)技術(shù)與學(xué)習(xí)資源應(yīng)用

學(xué)案、PPT、投屏軟件、染色體磁貼、白板磁貼、記號(hào)筆等。

6.教學(xué)過(guò)程

教學(xué)過(guò)程如表2所示。

7.教習(xí)與評(píng)價(jià)

借助本課設(shè)計(jì)的問(wèn)題—活動(dòng)鏈，通過(guò)學(xué)生的回答情況、搭建的減數(shù)分裂模型和書(shū)寫(xiě)的遺傳圖解進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，也可以用于調(diào)整教學(xué)節(jié)奏;觀察學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)、合作討論的積極性，進(jìn)行態(tài)度上的評(píng)價(jià);通過(guò)作業(yè)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

8.教學(xué)成效和反思

“基因的連鎖和交換定律”一向是教學(xué)的難點(diǎn)，被許多學(xué)生稱(chēng)為高中生命科學(xué)學(xué)習(xí)的難度高峰，但自從2014年上海公布高考改革方案起，《上海高中生命科學(xué)學(xué)科基本要求》將其難度等級(jí)從B級(jí)水平降低至A級(jí)水平。從近期的考題來(lái)看，對(duì)該內(nèi)容的考查要求也確實(shí)降低許多。本課時(shí)設(shè)計(jì)的初衷，一方面是希望通過(guò)歷史脈絡(luò)讓學(xué)生對(duì)近代遺傳學(xué)史有個(gè)大致的認(rèn)識(shí)，了解知識(shí)之間的邏輯聯(lián)系，另一方面是讓學(xué)生真正理解“連鎖交換定律”的實(shí)質(zhì)，而非通過(guò)大量的運(yùn)算，訓(xùn)練學(xué)生的解題能力。

通過(guò)課堂教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為，問(wèn)題鏈和“臺(tái)階”設(shè)置合理有效，單元設(shè)計(jì)目標(biāo)和課堂教學(xué)目標(biāo)都基本達(dá)成。學(xué)生能夠繪制染色體發(fā)生交叉互換后的形態(tài)，同時(shí)利用“減數(shù)分裂模型”將染色體的傳遞過(guò)程繪出，并解釋兩組測(cè)交實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，突破了本節(jié)課時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在信息化工具的利用上，本課使用了希沃投屏軟件，將學(xué)生繪制的作品通過(guò)投屏的方式展現(xiàn)，縮短了學(xué)生交流準(zhǔn)備的時(shí)間。

四、HPS模式在高中生命科學(xué)單元教學(xué)中的實(shí)踐反思

1.HPS模式運(yùn)用于單元教學(xué)應(yīng)在《課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下進(jìn)行

筆者在教習(xí)實(shí)踐中，也曾陷入兩個(gè)誤區(qū)。第一個(gè)是過(guò)于重視科學(xué)史的完整呈現(xiàn)，拓展了過(guò)多的科學(xué)家的探究史。如在“減數(shù)分裂”的教學(xué)中，講授了薩頓對(duì)同源染色體分離的研究過(guò)程，而《課程標(biāo)準(zhǔn)》注重的是染色體在減數(shù)分裂過(guò)程中變化的意義，這一段探究史對(duì)教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)沒(méi)有太大價(jià)值。第二個(gè)是在教學(xué)過(guò)程中，過(guò)分增加了人物傳記的比重。如在“基因的分離和自由組合定律”的教學(xué)中，為了讓學(xué)生更好地了解孟德?tīng)枮槭裁磿?huì)運(yùn)用豌豆來(lái)研究遺傳學(xué)問(wèn)題，在課堂上過(guò)多地講授孟德?tīng)柕纳剑约八c達(dá)爾文、多普勒等人的關(guān)系，而《課程標(biāo)準(zhǔn)》希望學(xué)生關(guān)注孟德?tīng)柕目茖W(xué)精神和科學(xué)方法。因此，HPS模式運(yùn)用于單元教學(xué)要避免“本末倒置”的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)在《課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)合理的教學(xué)目標(biāo)，選用有助于落實(shí)教學(xué)目標(biāo)的HPS資源來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.充分發(fā)揮單元教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)來(lái)運(yùn)用HPS資源

鐘啟泉指出，“課時(shí)主義”把教學(xué)內(nèi)容碎片化，導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)的處理缺乏全局性的掌握。1 單元教學(xué)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)就是具有更寬闊的全局性，這種全局性可以打破HPS資源在課時(shí)教學(xué)中運(yùn)用的不連續(xù)和不完整的弊端。如在單元教學(xué)的各個(gè)課時(shí)中強(qiáng)調(diào)科學(xué)史片段的前后聯(lián)系，將真實(shí)的探究鏈呈現(xiàn)給學(xué)生;又如將不能在課堂上呈現(xiàn)的科學(xué)史資源以單元活動(dòng)或單元作業(yè)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)HPS對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的價(jià)值。另外，單元教學(xué)設(shè)計(jì)有其一定的自主性，教師可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)教材進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以學(xué)科史作為單元教學(xué)的設(shè)計(jì)主線(xiàn)是一種好的思路。