六版新教材中“表觀遺傳”分析及教學建議

阮春秋

“表觀遺傳”為新教材增添的內容，是對經典遺傳學的重要補充。對部分教師而言，這些知識內容可能較為陌生。教師若想實現從“教教材”到“用教材教”的有效轉變，可以有意識地參考不同版本的教材，整合相應內容從而優化教學設計。本文分析了《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）對“表觀遺傳”提出的內容要求，并比較人民教育出版社（簡稱“人教版”）、上海科學技術出版社（簡稱“滬科版”）、上海科技教育出版社（簡稱“滬教版”）、北京師范大學出版社（簡稱“北師大版”）、浙江科學技術出版社（簡稱“浙科版”）、江蘇鳳凰教育出版社（簡稱“蘇教版”）等六種版本的新教材中“表觀遺傳”內容的編排體系、概念表述及本質特征呈現、DNA 甲基化描述、表觀遺傳主要實例，以及教材旁欄或課后補充資料等方面，最終基于發展學生生物學學科核心素養的目的，提出相應教學建議。

1 課程標準對“表觀遺傳”的內容要求及教材編排體系

1.1課程標準對“表觀遺傳”的內容要求

《課程標準》中有關“表觀遺傳”的內容要求有“3.1.5概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現象”，其是構建重要概念“3.1親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA 分子上”和大概念“概念3遺傳信息控制生物性狀，并代代遺傳”的基礎。“概述”為“理解”層面的行為動詞，因此構建“表觀遺傳”概念的內涵和外延為本節課的教學重點和難點。

1.2教材編排體系

六種版本的新教材中“表觀遺傳”內容均設置于《必修2·遺傳與進化》，但編排體系不盡相同（表1）。

分析可知，六種版本的新教材編排體系大致有以下幾方面的特點：“表觀遺傳”所處章節位置存在差異，在滬科版、浙科版、蘇教版教材中處于“遺傳的分子基礎”模塊；而在人教版、滬教版、北師大版教材中則位于“遺傳信息的表達”模塊。其中，浙科版教材將“表觀遺傳”作為一個小節單獨列出。不論是哪種編排體系，都符合人們對知識認知的一般規律。

2 教材內容對比分析及教學建議

2.1表觀遺傳概念

2.1.1表觀遺傳概念表述的對比及本質特征分析

教材中對表觀遺傳概念的界定是否科學嚴謹將直接影響學生的理解。鑒于此，筆者對現行六種教材中有關表觀遺傳概念的表述進行對比分析（表2）。

關于表觀遺傳的概念，本質特征有三個，分別是基因序列沒有改變，基因的表達或表型發生改變，可遺傳給下代。對比分析不同版本的概念表述，發現人教版、滬科版、滬教版、浙科版、蘇教版教材均強調表觀遺傳現象的三個本質特征。但滬教版在概念描述上，前半句的主體對象為“DNA”，后半句又轉為“基因”，考慮到基因是有遺傳效應的核酸片段，因此前半句的表述改為“基因的堿基序列保持不變”更為嚴謹。表觀遺傳的現象是否可以遺傳給下代，這一概念在北師大版教材中并未獲得清晰表達，僅在文本描述中體現。

2.1.2教學建議

生物學概念（包括原理、規律、定律）既是生物學大廈的“基石”，也是其重要“結構”，更是認識生命現象及其活動規律的“產物”。因此，學習“表觀遺傳”主要是學習、建構表觀遺傳的概念。而概念是思維的產物，科學思維是形成概念的工具和途徑。教師在進行教學設計時，可以創設情境任務活動，鼓勵學生親歷分析、推理、判斷、歸納、綜合和應用批判性思維等過程，以達到建構概念的目的。例如，教師可采用人教版中“柳穿魚的花結構和不同毛色的小鼠”資料創設情境任務，設置問題串：①上述資料中的基因序列是否改變？②基因的表達或表型是否發生改變？③是否可遺傳給下代？學生通過分析資料和思考問題，學習、建構表觀遺傳的概念，發展科學思維和科學探究等生物學核心素養。此外，教師的教學設計也可呈現反例，如人教版教材在“思維訓練”模塊中提出假說：殘翅果蠅可在31℃環境中長出接近正常翅的成蟲，但在正常溫度下產生的下一代依然是殘翅。應用該例子，可以發展學生的批判性思維，強化學生對表觀遺傳概念內涵的理解。

2.2 DNA 甲基化

2.2.1關于DNA 甲基化的對比分析

DNA 甲基化是最早被發現的表觀遺傳調控方式，也是到目前為止表觀遺傳學中研究最深入的，不同版本的教材對 DNA 甲基化描述的詳細程度各不相同（表3）。

觀察表3可知，滬科版、浙科版、蘇教版教材對中甲基化過程做具體描述，而人教版、滬科版、滬教版還呈現甲基化示意圖。在DNA 甲基化舉例方面，僅有人教版教材列舉Lcyc 基因甲基化和Avy 基因前端的甲基化這兩個實例，蘇教版和北師大版分別列舉Lcyc 基因甲基化、A 基因甲基化，其余三版教材未呈現實際案例。滬科版、北師大版、蘇教版均直觀呈現DNA 甲基化影響基因表達的示意圖，而其余三版教材則無。

2.2.2教學建議

“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。表觀遺傳現象充分體現出結構與功能的辯證統一關系，通過學習DNA 甲基化可以幫助學生完善結構與功能觀。教師在教學設計中，應注意凸顯DNA 甲基化如何體現結構與功能相統一的觀念，通過綜合應用人教版示意圖（圖1）和滬科版示意圖（圖2、圖3），并結合文字向學生闡述DNA 甲基化的具體位置、原理和結果，從而說明DNA 的結構發生改變，導致該基因的功能發生變化，說明結構與功能相適應。

具體教學對策如下：通過圖1和圖2，教師可以向學生詳細闡述“DNA如何被甲基化”“DNA是否甲基化導致基因的表達出現什么情況”以及“DNA 甲基化的位置可能有哪些”。通過圖3，教師可以向學生講明 DNA 甲基化如何影響基因的表達。如果教師在課堂上能充分應用圖文互釋展開講解，將能幫助學生更為深刻地理解DNA 甲基化。

2.3表觀遺傳主要實例和教材旁欄或課后補充資料

2.3.1表觀遺傳主要實例和教材旁欄或課后補充資料對比

六種版本新教材的表觀遺傳主要實例和教材旁欄或課后補充資料存在較大差異。觀察表4，發現人教版、滬科版都分別列舉了植物和動物兩個例子，如人教版列舉柳穿魚花形、小鼠毛色，滬科版列舉人肌肉組織不同部位的DNA甲基化和矮牽牛花花色；蘇教版除了列舉柳穿魚的花形，還提供蜂王與工蜂異型分化的案例；滬教版、北師大版、浙科版都只列舉了動物的例子。教材旁欄或課后補充資料方面，人教版、北師大版、蘇教版進一步補充了表觀遺傳現象的其他機理，其他版本教材未補充其他資料。綜合分析，人教版、北師大版、蘇教版對表觀遺傳的主要實例或資料呈現較為翔實。

2.3.2教學建議

教師進行教學設計時，建議注重以下幾個方面：①實例呈現多樣化，既呈現植物的例子也呈現動物的例子，如應用人教版的柳穿魚的花形以及毛色表型不同的 Avya小鼠等說明表觀遺傳現象；②通過實例滲透家國情懷等社會責任，如在動物實例方面，教師可以有意識地參考、應用滬教版教材中首例克隆猴“中中”和“華華”在中國誕生的故事，激發學生的民族自豪感和科技興國意識；③通過補充實例或生活資料滲透健康生活、關愛他人的社會責任，如其他版本教材的使用者可補充人教版教材中“與社會的聯系”模塊提供的資料。

3 結語

研究生物學教材，挖掘教材的育人價值，厘清教材在發展學生生物學核心素養方面的設計安排。“表觀遺傳”作為目前科學研究的前沿領域，教師應整合不同版本教材的相關內容，優化教學設計，有力促進學生學科核心素養的發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]吳成軍.生物學學科核心素養的教學與評價[M].上海：華東師范大學出版社，2020：76，78，71.