基于概念重構的微專題復習設計

任智安

【摘 要】微專題雖“微”，但是是模塊復習中的“攔路虎”和“硬骨頭”。以概念重構策略，深度解析概念，完成概念體系由淺向深的轉化。

【關鍵詞】深度學習;微專題;基因重組

在模塊復習中，概念框架體系是指導教與學的藍圖，由多個概念、邏輯關系和符號組成。每一個節點位置的概念都有深刻的內涵。如果對其中一個概念缺乏系統和深度的認知，那么整體的概念體系也是符號化的，缺失了意義和內涵。這樣的概念認知是建構概念框架體系的“攔路虎”。有必要在模塊復習教學中，對缺乏深度和系統認知的概念進行微專題復習，以有利于構建有意義的概念框架體系。如，在“變異與進化”的模塊復習中，“基因重組”往往是學生構建大概念的認知障礙。本文以此為例，以概念重構的策略進行“基因重組”的微專題復習。

1.內容和學情分析

舊人教版教材必修2《遺傳與進化》第83頁，對于基因重組有黑體字的概念表述，“基因重組是指在生物進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合”。之后段落，分別從自由組合和交叉互換兩個方面表述基因重組的形式。一方面，自由組合的學習在孟德爾自由組合實驗中，交叉互換的學習在減數分裂內容體系中。兩部分內容的章節跨度和兩部分內容的學習難度，使學生從基因重組的角度理解自由組合和交叉互換有著較大的難度。另一方面，自由組合和交叉互換是微觀對象“基因”的動態過程，教材中的文字敘述不能充分解析基因重組的本質和過程。甚至，初中生物學的概念術語，有性生殖、減數分裂和受精作用的認知程度也會影響到對基因重組的理解。

在模塊專題復習中，學生首先對基因重組現象的本質理解不透，容易從字面理解為受精作用就是基因重組。其次，在基因重組與基因突變、染色體結構變異辨析的辨析過程中存在一定難度，對于變異的特點和在進化中的作用認識不透徹。

2.設計思路

基于當前高考命題特點和規律，以課程標準為依據，明確本專題的復習目標;通過重溫教材，明確概念的范圍、對象和內涵;分別從分析基因重組現象和本質的角度，比較分析孟德爾自由組合實驗和摩爾根果蠅測交實驗，找出兩個實驗的共同點，區別完成基因重組的不同機制，以遺傳圖解和分析綜合的形式，緊湊又整體的完成基因重組概念重構;利用典型例題，對基因重組、基因突變和染色體結構變異中的易混淆問題強化辨析。

3.主要環節

3.1明確學習目標

2019年6月，國務院頒布文件，提出自2019年起，新高考地區不再下發考試大綱或考試說明，高考命題以課程標準為依據，實現教什么考什么，以評價引導教學。因此，在復習中，課堂中明確課程標準所要求的內容標準和學業質量標準是非常必要的。關于基因重組，在微專題復習中，明確內容標準?！瓣U明進行有性生殖的生物在減數分裂過程中，染色體所發生的自由組合和交叉互換，會導致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現變異”。

3.2重溫教材，分析概念

教材是課程標準下的權威和優質資源，尤其在學生認識的層面以教材為根本。因此，在復習一個重要的難點概念時，從教材內容出發，返璞歸真。課堂學習過程中安排4-5分鐘閱讀教材。內容是舊人教版教材《遺傳與進化》83頁黑體字部分和正文部分?！盎蛑亟M是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合 ”;“基因的自由組合定律告訴我們，在生物體通過減數分裂形成配子時，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產生變異。另一種類型的基因重組發生在減數分裂形成四分體時期，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發生交換，導致染色單體上的基因重組?！薄盎蛑亟M有什么意義？通常的解釋是，有性生殖的基因重組有助于物種在一個無法預測將會發生什么的環境中生存。這是因為，基因重組能夠產生多樣化的基因組合的子代，其中可能有一些子代會含有適應某種變化的、生存所必需的基因組合。所以說，基因重組也是生物變異的來源之一，對生物的進化也具有重要的意義 ”重溫教材內容時，先從基因重組概念的黑體字部分帶領學習和分析，然后再閱讀學習之后的段落內容。這個環節，在復習中能對基因重組的內涵從整體上認識，包括自由組合和交叉互換兩種形式。但究竟重組后代出現的根本原因是什么？有性生殖的哪個環節發生基因重組？基因重組有無其他形式？這些問題在文中無直接敘述。

3.3實例比較，概念重構

將豌豆的自由組合實驗和果蠅連鎖互換實驗集中比較分析，這打破了在初次學習基因重組時存在的時間和內容跨度瓶頸障礙，分析比較綜合，建構基因重組的本質和概念。在有性生殖的減數分裂過程中，通過自由組合和交叉互換兩種行為，產生了重組配子，重組配子實現了定義中所述的“控制不同性狀基因的重新組合”，重組配子的形成決定了重組后代的出現，而受精作用只是實現了重組配子的結合。教學中，通過兩道例題練習，進一步對問題進行應用解釋，同時培養學生對知識的辨認、比較和解讀能力。

例題1：觀察甲、乙兩圖，請分析：

甲? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乙

（1）甲圖表示基因在染色體上的分布情況，其中哪組不遵循基因的自由組合定律？為什么？

（2）乙圖中哪些過程可以發生基因重組？為什么？

解析：基因在染色體上的位置關系決定能發生何種方式的基因重組。首先，一對基因不發生基因重組，如乙圖Aa;其次，兩對基因位于非同源染色體，屬于非同源染色體非等位基因關系，通過自由組合產生重組配子，如甲圖中A、a與C、c，D、d與C、c;如果兩對基因位于同源染色體上，屬于同源染色體上的非等位基因關系，那么只能通過交叉互換產生重組配子，如甲圖中A、a與D、d。乙組過程中基因重組發生的時間，這是一個容易混淆的問題，往往將精卵隨機結合理解為基因重組，這實際上是沒有真正理解基因重組的內涵，即產生重組的配子。如果按照基因重組的兩種形式解答，問題就很容易解決，減數分裂中的自由組合和交叉互換。

例題2：將紫花、長花粉粒（PPLL）與紅花、圓花粉粒（ppll）的香豌豆雜交得到F1。F1測交所得F2的表現型及個數：紫長（4 831）、紫圓（390）、紅長（393）、紅圓（4 783）。F1產生配子過程的分析，不正確的是（? ）

A.P與p、L與l可以隨同源染色體的分開而分離

B.P與L、p與l可隨同一條染色體傳遞到配子中

C.P與l、p與L因非同源染色體自由組合而重組

D.P與l、p與L因同源染色體間交叉互換而重組

解析：兩對基因構成的基因型，測交后子代性狀分離比呈現“兩多兩少”的種類和比例，且“兩多”相等，“兩少”相等。測交反應的實質是被測對象配子的種類和比例。自由組合情況下，配資種類和比例是1：1：1：1，不符合題意，顯然是F1產生配子時發生了交叉互換，親本配子數量多相等，重組配子數量少相等。

補充兩個中學教材已有的案例，完善基因重組的概念外延。在細菌等原核生物中，基因是可以轉移的，實現在一個原核細胞中DNA分子中基因的重新組合。如，肺炎雙球菌體內轉化實驗中，R菌轉化為S菌，就是R菌DNA分子重組了S菌的基因片段。再如，基因工程是人為有目的的將其他物種基因整合到目標生物DNA上，同樣也屬于基因重組。每一個概念都有其內涵本質，也有其外延部分。教材注重所述基因重組，是以減數分裂為基礎有性生殖生物為對象，微專題復習可以補充無性生殖原核生物和轉基因等基因重組方式，對基因重組概念進行重構和完善，解決了大概念框架體系中的理解難點和“攔路虎”。

3.4升華教材，知識綜合

基因重組是生物多樣性產生的主要原因，在生物進化和適應環境方面具有重要意義，在教材中有較為詳細的敘述，教師加以引導解釋便能理解掌握。但在與基因突變、染色體變異進行特點和意義比較，需要教師引導學生進行知識綜合。基因重組能夠產生新基因？基因重組是自然選擇的原始材料？基因重組是生物進化的根本動力嗎？在對進化與適應的推動而言，與基因突變、染色體變異有何不同？在進一步重溫教材內容的基礎上，引導分析上述問題，完成知識綜合，升華教材內容，為進一步發展學科能力和核心素養奠定基礎。

3.5典題辨析，強化概念

評價是促進學習高效的手段之一，根據學情，設計問題解決概念理解和應用中的難點。基因重組發生在有性生殖那個階段，減數分裂還是受精作用？基因重組和基因突變有何本質的不同？如何根據雜交子代分離比，判定發生了交叉互換還是自由組合？依據雜交結果，如何確定基因在染色體上的位置關系？交叉互換和易位如何區分？本質有何不同？這些疑難問題，通過習題的方式，結合圖表深度分析，對基因重組的概念完成強化理解。

例題3：下圖中①和②表示發生在常染色體上的變異。①和②所表示的變異類型分別屬于（? ? ）

A. 重組和易位? ? ?B. 易位和易位

C. 易位和重組? ? ?D. 重組和重組

解析：圖中信息顯示，①染色體片斷互換后，染色體等長，屬于同源染色體上非姐妹染色單體交叉互換，屬于基因重組;②染色體互換片段后，染色單體長度加長或縮短，不等長，屬于染色體結構變異的易位。

4.總結與反思

微專題雖“微”，但往往是“硬骨頭”，啃不下這塊“硬骨頭”直接影響到知識體系的結構化和有意義化，結構化的知識建構過程對于發展學生高階思維能力和應試能力都是關鍵環節。知識模塊如果繼續以新授課方式學習，重復的學習過程會使課堂寡然無味，失去學習的興趣和意義。知識模塊以微專題為形式，進行概念重構，使之結構化、有意義化，為發展學生理解、應用、思辨等能力打好基礎。