以假說—演繹法為主線的高中生物學二輪單元教學

摘要：本文以假說演繹法為主線、深度單元教學為主題、經(jīng)典遺傳學實驗為載體、典型生物學試題為手段培養(yǎng)學生思維能力為目標，展開“遺傳學基本規(guī)律及應用”的單元復習，以探索針對性強、效率高和落實科學思維培養(yǎng)的高三生物學二輪復習新模式。

關鍵詞：假說演繹法；單元教學；二輪復習

文章編號：1003-7586（2024）04-0006-04 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

傳統(tǒng)高三的二輪復習重視知識傳授，常以“機械刷題”為手段，采用“知識梳理典型例題習題講解變式鞏固”的復習模式進行教學，實際仍是在重復一輪復習的教學方法。在復習“遺傳學基本規(guī)律及應用”這一專題時，學生已具備遺傳基本規(guī)律和DNA復制等基礎知識，若采取上述復習模式會出現(xiàn)學生對基礎知識厭倦的情況，不能有效促使學生科學思維和科學探究能力快速提升，也難以適應當前教育背景下的教學要求。為破解二輪復習中的這一難題，筆者通過精選知識專題、實施單元教學、整合零散知識，實現(xiàn)知識應用的融會貫通，供高三師生在復習備考過程中參考。

1 教材分析及設計思路

本節(jié)內(nèi)容涵蓋2019年人教版普通高中教科書《生物學·必修2·遺傳與進化gt;（以下簡稱《必修2》）第1章“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”、第2章第2節(jié)“基因在染色體上”、第2章第3節(jié)“伴性遺傳”、第3章第3節(jié)“DNA的復制”和第4章第1節(jié)“生物科學史話‘遺傳密碼的破譯’”。《必修2》“遺傳”部分知識點分散，習題靈活多變，且蘊含了假說演繹法等重要科學方法。為了更好地實現(xiàn)知識的有機整合，本文對教材的多個章節(jié)內(nèi)容進行重新提煉，以假說演繹法為主線、遺傳學基本規(guī)律及應用為主題、單元整合復習為形式，讓學生嘗試從不同層次認識問題、分析問題、解決問題，幫助學生構建相對完整的知識體系。

2 教學目標

（1）通過對孟德爾的豌豆雜交實驗和摩爾根的果蠅雜交實驗的分析，闡明基因是有物質實體的，深入理解孟德爾遺傳規(guī)律的本質和遺傳的物質性，發(fā)展生命的物質觀及結構與功能觀。

（2）以假說演繹法為主線，將孟德爾的雜交實驗、基因在染色體上、伴性遺傳和DNA的復制等探索過程形成單元整體概念圖，培養(yǎng)知識整合和構建概念的科學思維。

（3）應用遺傳規(guī)律，訓練基于遺傳規(guī)律作出理性解釋和判斷、解決生產(chǎn)生活問題的能力。

（4）了解科學家對基因和遺傳規(guī)律的探索歷程，認同人類對基因傳遞規(guī)律的認識是不斷完善的過程，認同科學家探索求真的精神。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設問題情境，導入線索點亮思維

假說演繹法是生物科學常用的一種方法。教師引導學生回顧假說演繹法的研究思路，拋出問題：假說演繹法的一般步驟是什么？學生思考后一致得出假說演繹法是在觀察和分析的基礎上提出問題，作出假設，演繹推理，實驗驗證，得出結論。由此發(fā)現(xiàn)學生只是從字面理解了假說演繹法的一般步驟，還不能將其進行實際問題的應用。教師順勢提出問題：高中生物學教材中哪些經(jīng)典實驗應用了假說演繹法？學生回顧教材發(fā)現(xiàn)孟德爾的豌豆雜交實驗一、二以及摩爾根的果蠅雜交實驗都運用了假說演繹法。

設計意圖：通過對已學的科學方法和經(jīng)典實驗進行再現(xiàn)，了解學生的元認知水平，旨在對學生已掌握的科學思維方法進行夯實與拓展，使學生深入領悟假說演繹法的一般步驟（見圖1），進而使學生應用該方法解決實際問題。

3.2 構建內(nèi)在聯(lián)系，重溫舊知活躍思維

回顧假說演繹法在孟德爾豌豆雜交實驗和摩爾根果蠅雜交實驗中的應用，讓學生重溫“困惑—聯(lián)想—假說—求證—解釋—結論”過程，使學生學會像科學家一樣思考并解決問題，并把相關知識帶入假說—演繹法的一般步驟形成圖表，使分散的章節(jié)內(nèi)容通過假說演繹法這個支架整合在一起，讓學生分析相關內(nèi)容間的內(nèi)在聯(lián)系（見表1）。

設計意圖：二輪復習強調融會貫通，把知識點整合成重難點，再實施重難點的突破。但無論是新授課還是一輪復習，學生的知識點學習均是碎片化的。通過概念圖的構建，一方面激發(fā)學生回顧所學知識，另一方面引導學生將所學內(nèi)容進行重組和關聯(lián)，形成從現(xiàn)象到本質的科學研究思路。

3.3 強化深度剖析，體悟方法拓展思維

在《必修2》中，多個經(jīng)典實驗運用了假說演繹法。但是在不同章節(jié)對學生應具備的能力要求不盡相同，具體如表2所示。

設計意圖：《必修2》在第7頁介紹了假說演繹法這一科學方法后，該方法在多個章節(jié)的經(jīng)典實驗被多次提及，但在不同章節(jié)對學生的思維要求和對學生的能力培養(yǎng)則是層層遞進的。借助單元整體教學，把教科書呈現(xiàn)的假說演繹法的思維能力要求做一個縱向深度剖析，在知識基礎上提高立意，在思維能力上深度強化，打破原有學習框架，引導學生對知識體系進行深度學習。

3.4 精選典型試題，優(yōu)化質量發(fā)散思維

活躍的思維是提升課堂效率的必要條件。在學習遺傳規(guī)律時，學生不僅要掌握假說演繹法這一科學思維方法，還要有分析、推理、歸納、設計和想象等思維活動。因此教師要精心設計相應的問題引領學生進行主動思考和分析。

典型例題果蠅的灰身與黑身為一對相對性狀（相關基因用E、e表示），直毛與分叉毛為一對相對性狀（相關基因用B和b表示）。現(xiàn)有兩只親代果蠅雜交，F(xiàn)1的表型與比例如圖所示。請回答下列問題：

（1）控制直毛與分叉毛的基因位于____染色體上，判斷的主要依據(jù)是____。

（2）親代雌果蠅的基因型為____。若果蠅的灰身與黑身、有眼（F）與無眼（f），這兩對基因均位于相同類型的染色體上。為了研究E、e與F、f的位置關系，選取一對表型為灰身有眼的雄果蠅和黑身無眼的雌果蠅進行雜交。

①野生果蠅種群均為有眼個體，則無眼基因（f）最初可能是由于____而出現(xiàn)的。

②若F1代雌、雄個體中出現(xiàn)四種表型：灰身有眼、黑身有眼、灰身無眼、黑身無眼，且四種表型比例：1：1：1，則基因E、e和F、f的位置關系為____。

③若F1代出現(xiàn)兩種表型：灰身無眼、黑身有眼，則基因____位于一條染色體上。

（3）若只考慮果蠅的灰身、黑身這對相對性狀，讓F1中灰身果蠅自由交配得到F2，再用F2中灰身果蠅自由交配得到F3，則F3灰身果蠅中純合子所占比例為____。

（4）現(xiàn)有灰身純合子果蠅與黑身果蠅雜交，在后代個體中出現(xiàn)一只黑身果蠅。出現(xiàn)該黑身果蠅的原因可能是親本果蠅在產(chǎn)生配子過程中發(fā)生了基因突變或染色體片段缺失。現(xiàn)有基因型為EE和ee的果蠅可供選擇，請完成下列實驗步驟及結果預測，以探究其原因（注：一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死；各基因型配子活力相同）。實驗步驟：

①用該黑體果蠅與基因型為____的果蠅雜交，獲得F1；

②F1自由交配，觀察、統(tǒng)計F2表型及比例。

結果預測：

Ⅰ．如果F2表型及比例為____，則為基因突變；

Ⅱ，如果F9表型及比例為____，則為染色體片段缺失。請寫出該過程的遺傳圖解。

設計意圖：本題意在考查學生所學知識要點，如通過（1）（2）這兩個問題考查基因的定位（相應基因是位于常染色體還是性染色體，是位于一對同源染色體還是位于不同對同源染色體）。通過第（2）小題第一個空和第（3）小題考查基因自由組合定律的實質及遺傳規(guī)律的計算，通過這些問題的設置建立知識間的內(nèi)在聯(lián)系。通過第（4）小題引導學生利用比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理判斷，進而培養(yǎng)學生運用假說演繹法進行遺傳實驗的分析能力（見表3）。

基金項目：東莞市教育科研2022年度專項課題“基于SOLO理論的高中生物課堂深度學習研究”（2022GCZX45）。