基于核心素養的高中生物學單元教學

郭東乾

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱為“新課標”）的出臺為高中生物學教師教學提供了清晰的方向，文件中將高中階段核心素養界定為生命觀念、科學思維、科學探究以及社會責任這四個層面，強調教學活動要圍繞核心素養展開，通過學科教學樹立社會主義核心價值觀，落實立德樹人根本任務。

單元教學是由教師通過對教材的整理與分析，根據生物學知識之間存在的內在規律，將碎片知識轉為結構化知識，指導學生參與系統性、完整地學習的一種新型教學方式。“基因突變及其他變異”選自人教版教材高一必修2“遺傳與進化”一冊，是生物學學習中的重點內容，教師通過指導學生學習此單元內容，帶領學生研究遺傳變異的分子機制，可以為人類健康增添新的助力。本文以“基因突變及其他變異”為例，分析單元教學整體構建方法，期望達成促進學生核心素養發展的目標。

一、運籌帷幄——研讀單元內容，合理設計教學目標

合理的教學目標在一定程度上決定教學質量，因此，如何規劃單元目標成為高中生物學教師關心的問題。為保障目標設計的有效性，教師需要充分閱讀教材，探尋“基因突變及其他變異”這一章節目錄中知識之間的關聯，然后再結合學生的學習能力與核心素養設計科學、合理的教學目標，為學生學習指明方向。

在本單元教學期間，教師在課前閱讀教材、整理知識的過程中發現，本單元重點學習內容分為三個小節：1.基因突變和基因重組。2.染色體變異。3.人類遺傳病。遺傳造就生命延續的根基，變異激起進化的層層漣漪。著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，教師需要從生命觀念、科學思維、科學探究以及社會責任等方面設計單元目標（具體見文末表1）。

二、妙趣橫生——創設情境，激活學生單元學習熱情

教師在完成單元教學目標規劃后，需要思考如何利用有效手段激活學生參與生物學活動的積極性。在此過程中，考慮到學生對新奇事物充滿興趣、容易被動態化的視頻吸引等現實特點，教師可以嘗試創設情境，在講解學科知識前利用生活現象或近期熱點新聞作為導入素材，為學生構建真實的學習環境，從而發揮情境的作用，激活學生對生物學的探究熱情。

例如，在單元教學期間，教師想為學生介紹“基因突變”，便可以在導入階段給學生分享“神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮在經歷了莊嚴而充滿挑戰的太空之旅后，終于在2023年10月31日全部安全順利出艙”的視頻資料。通過我國航天事業的發展增強學生的愛國主義情懷。在吸引學生關注的同時引出我國1987年利用返回式衛星將作物種子帶入太空，利用太空中的特殊環境誘導基因發生突變，然后在地面選擇優良的品種進行培育的航天育種研究資料，以此話題邀請學生對航天育種的生物學原理進行分析，激發學生對基因突變的學習熱情。以生活中學生經常食用的“無籽西瓜”作為材料，教師在講解染色體變異部分知識時，還可以向學生分享三倍體無籽西瓜的培育流程，幫助學生在真實情境中建立生物學知識與生活的實際聯系，感受生物學的奧秘以及生物學技術為推動社會發展、食品健康安全等方面做出的貢獻。同時，教師在講解“人類遺傳病”知識時，可以借助信息技術為學生分享國外專家關于小鼠體內肥胖基因的研究成果，指導學生通過閱讀的方式了解基因突變的事實，對“人類所有的疾病都是因基因導致”這一觀點產生懷疑與思考。考慮到高中生生活經驗不足，并且對高難度知識的理解存在一定障礙，教師在創設教學情境期間，還需要結合學生認知能力與思維能力合理選擇材料，保證情境內容與學科知識產生關聯的同時吸引學生的注意力，為核心素養培育奠定良好基礎，增強學生參與生物學研究的積極性與主動性。

三、質疑問難——巧設單元問題，構建完整單元知識結構

培養學生科學思維能幫助其形成運用生物學知識解決實際問題的能力。為達成此項目標，教師可以借助有效提問，結合單元內容設計具有思考價值的問題，指導學生以自主探究或小組討論的方式對問題進行分析。與此同時，考慮到學生的思維能力與整體認知水平，教師可以按照知識由簡到難的排列設計問題鏈，在每一課時中選出重點內容作為核心問題，再依次向下延伸子問題，幫助學生發展科學思維，建立完整的知識結構，增強學習能力。

學習本單元期間，學生需要了解遺傳、變異等相關知識。在教學活動中，教師在講解“基因突變及其他變異”部分知識時，可以結合小標題內容設計主問題：什么是變異？根據問題引出生物學發生變異的機理、變異的影響及其意義以及遺傳變異的辯證關系等相關知識。在學生參與解題思維活動期間，教師還要關注學生的實際表現，在學生遇到阻礙時以啟發式提問的方式為其提供線索。如學生在分析鐮狀細胞貧血形成的原因時不知從何著手，教師可以設計問題：鐮狀細胞貧血的病因是什么？與常人相比，患者的氨基酸發生了什么變化？借助問題幫助學生認識氨基酸的變化根源，引導學生從編碼血紅蛋白基因的堿基序列出發，了解到堿基的替換可以導致基因的改變從而引起所編碼蛋白質的改變。接下來，遵循循序漸進的原則，在原有主問題上，教師依次補充與基因突變相關的問題，然后根據主問題引出子問題和小問題，例如：基因突變具體有哪些特點？基因突變在什么情況下是有害的？基因突變的意義是什么？幫助學生在逐級攀升中鞏固知識，順利掌握單元核心問題。與此同時，為鍛煉學生創新能力與質疑精神，教師還可以邀請學生圍繞單元概念自主設計新的問題在班級中分享，順利提高學生提問能力與問題解決能力。

四、理實合一——組織單元實踐活動，發展科學探究品質

實踐活動是高中生物學教學中不可或缺的一部分。新課標提出發展學生科學探究素養的新要求。依據核心素養的具體內容，教師需要關注實驗的重要價值，圍繞單元整體核心概念，設計有價值的實踐活動，指導學生以小組為單位參與到活動中，幫助學生通過合作實踐積累豐富的生物學活動經驗，使其在探索中發現現實世界的生物學問題，針對特定生物學現象實施交流與討論，形成勇于創新的進取精神。

在“基因突變及其他變異”單元中，教師講到環境改變可能造成基因突變、基因重組、染色體變異時，部分學生對此話題產生了疑問：環境真有如此巨大的影響嗎？為滿足學生的求知欲望，教師可以以“低溫誘導植物細胞染色體數目的變化”為主題開展實踐活動。在活動開始前，教師可以首先為學生分享實驗原理，然后明確本次實踐活動要求：在實驗中學生需要學習低溫誘導植物細胞染色體數目的變化方法，理解低溫誘導植物細胞染色體數目變化的作用機制。在活動開始前，教師可以利用問題導入，提出：有哪些植物染色體數目能發生變化？造成這種變化的主要原因是什么？有什么方法可以促使染色體加倍？學生在討論的過程中，教師可以巡回指導并記錄學生在分析問題中產生的質疑與思考。準備活動結束后，教師為各組成員提供材料用具，指導學生自主動手設計實驗，將實驗步驟、實驗現象以及實驗結論以表格的方式整理出來，如為A組學生提供的實驗表（見圖1）。

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圖1 實驗活動圖

當各組成員都完成成果分享后，教師還可以邀請學生回顧實驗步驟，討論秋水仙素與低溫都能誘導染色體數目加倍在原理上的相似之處，使學生通過深度學習發展不斷進取、積極思考、嚴謹求真的思維品質。

五、扶搖直上——升華單元主題，開展有效評價總結

編筐織簍，貴在收口。在基礎的單元教學活動結束后，教師需要結合單元教學中學生知識掌握情況及單元教學組織實施度進行系統性的評價與分析，借助思維導圖重新帶領學生參與總結活動，從學生學習表現、思維能力、合作情況等多項因素出發，升華單元教學主旨，幫助學生意識到應承擔的社會責任，從而有效提高核心素養教學質量，使學生在成長中成為實現中華民族偉大復興的促進者與實踐者。

學生在“基因突變及其他變異”這一單元中通過實驗活動、問題解答、小組合作等相關實踐形式進一步了解了生物學發生變異的機理，從變異的影響以及意義出發，了解遺傳病的危害，認識遺傳變異的辯證關系。教師在活動結束后，鼓勵學生嘗試借助思維導圖整理本單元核心要素，以完整的結構呈現單元內部知識之間存在的聯系及規律，并為其提供參考圖示（見圖2）。

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圖2 “基因突變及其他變異”單元思維導圖

學生根據教師提示可以自主設計思維導圖，系統地總結單元學習中學到的知識。接下來，教師針對學生在解決真實情境中的問題時所表現出來的價值觀、必備品格與關鍵能力做出合理評價，在表揚學生積極學習行為的同時，利用委婉的話語指出學生在學習中存在的不足之處，并對單元教學進行總結、升華，使學生深刻地認識到基因無法選擇，引導其從基因的視角看待生命，尊重和關愛遺傳病患者，主動向他人宣傳關愛生命的觀念和知識，崇尚健康文明的生活方式。

綜上所述，單元教學能實現知識的結構化，對學生素養形成具有積極作用。筆者以“基因突變及其他變異”作為案例，整理了單元教學的具體實施方法，但在實踐中仍存在需要優化、改善的問題，期望能為單元教學的實施提供堅實的理論基礎，促進高中生物學教育的可持續發展。

（作者單位：甘肅省慶陽市慶城縣隴東中學）

編輯：曾彥慧