基于境脈的初高中生物學銜接教學實踐

摘 要：初高中生物學銜接是指初、高中相似概念間的相互聯(lián)系以及思維的銜接。本文通過基于境脈的初高中生物學銜接的教學研究，幫助學生將初中和高中的生物學知識進行有效關聯(lián)。教師在開展初高中生物學銜接教學的過程中，選擇可延展的整體化境脈，創(chuàng)設初高中生物學銜接境脈。通過構建具有挑戰(zhàn)性的實踐論證，提升學生的探究實踐能力。本文基于科研論文的論證式教學，實現(xiàn)高中銜接教學思維進階；基于同一問題的引導思考，關注初高中學生的概念進階水平。

關鍵詞：境脈教學；初高中生物學銜接；科學思維；科學本質

文章編號：1003-7586（2024）06-0036-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

在初中和高中兩個學段，教材內容中雖然呈現(xiàn)出相似的生物學知識與概念，但在初高中卻有著不同的教學深度和表述方式。初高中生物學教學銜接指初、高中相似生物學概念的相互聯(lián)系以及思維的銜接。筆者通過研究初高中生物學銜接的教學策略，探索出初高中生物學銜接的基本模式，為學生的核心素養(yǎng)的提高，以及高中乃至大學生物學的繼續(xù)教育奠定基礎。幫助學生把初高中的生物學知識進行自然而有效的過渡、銜接，編織起一條理論和實際相結合的紐帶，使兩個相對獨立的生物學學習階段化為一體。基于境脈的初高中生物學銜接教學研究是選取適宜的教學內容，創(chuàng)設支撐整個單元的、整合性的真實生物學境脈，從而進行初高中生物學銜接的案例研究。^［1］本文以社會學議題“吸煙的危害”這一境脈下的初高中生物學課堂教學為例，對如何進行境脈銜接的問題展開探討。

1 選擇可延展的整體化境脈，創(chuàng)設初高中生物學銜接境脈

教師先分析《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）和《普通高中生物學課程標準（2017年版2022年修訂）》（以下簡稱《課程標準》），選擇合適的教學內容進行初高中生物學銜接教學。初中《義教課標》里有通過自制實驗裝置，觀察香煙中的焦油對草履蟲纖毛的影響的案例；蘇教版普通高中教科書《生物學·必修2·遺傳與進化》第2章“表觀遺傳”的內容中有吸煙對基因表達的影響的案例，由此教師確定以社會性議題“吸煙的危害”為同一境脈，進行初高中生物學一體化課堂教學。筆者研究《義教課標》和《課程標準》發(fā)現(xiàn)，初中對應大概念9，高中對應大概念3中的次位概念3.1.5均概述了基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。因此，初中的課例定為“探究吸煙對動物生存的影響”，其中由于不容易觀察到草履蟲纖毛，教學時把實驗材料更換成金魚。高中的課例則應定為“探究吸煙對基因表達的影響”。

設計意圖：初中教師從分組實驗及演示實驗來證實吸煙對健康的影響，幫助學生形成一定的生命觀念和正確的社會責任。高中教學以吸煙改變人體性狀這一真實境脈作為思維環(huán)境，引導學生獲取信息、分析討論，最終理解生命現(xiàn)象發(fā)生的內在機制。教師基于同一社會學議題教學創(chuàng)設境脈，不僅實現(xiàn)了銜接不同學段的大境脈教學，而且很好地體現(xiàn)了初高中知識體系的融合與貫通。大境脈教學從表觀到微觀、從現(xiàn)象到機理、從實驗探究到邏輯推理，幫助學生建立完整的知識體系，實現(xiàn)初高中生物學銜接的一體化教學。

2 構建挑戰(zhàn)性的實踐論證，提升探究實踐能力

在初中“探究吸煙對動物生存的影響”課堂教學中，教師從日常的宣傳海報入手，結合課前的調查（學生家庭吸煙狀況以及學生接觸煙霧的機會），引導學生形成香煙有害健康的科學認知，并由此導入實驗探究。隨后教師通過分組實驗及演示實驗證實加深科學認知，引導學生形成生命觀念。教師提出問題串：針對“香煙浸出液對小魚呼吸的影響”探究題目我們該如何提問？又該如何作假設？進行實驗設計時需要注意哪些要求？如何設計實驗記錄數(shù)據(jù)？具體記錄什么數(shù)據(jù)？

學生作出香煙對爪蟾的生活有影響的假設，在設計實驗時關注對照實驗、單一變量和平行重復等原則。對于因變量的選擇，部分學生認為記錄呼吸狀態(tài)難度大，也可改為記錄皮膚變化等活動狀態(tài)。學生完成實驗設計后，分小組進行實驗并分享實驗結果。學生通過探究發(fā)現(xiàn)煙草浸出液對小魚的呼吸頻率有一定的影響，經(jīng)分析表格后得出在煙草浸出液的低濃度和高濃度范圍中，呼吸頻率的變化會呈現(xiàn)不同趨勢的結論。引導學生對結論進行分析后，教師展示香煙對人的肺部影響的視頻，引導學生形成吸煙危害健康的意識。最后學生展示課前制作的戒煙宣傳標語，向他人警示并宣傳吸煙的危害。

設計意圖：引導學生能正確評價吸煙對健康的影響，認識到吸煙者是一種流動的污染源。教師通過指導學生設計實驗、操作實驗，讓學生認識到吸煙對人體健康的危害，培養(yǎng)學生珍愛生命、遠離煙草的意識。教師進一步通過煙草浸出液對小魚呼吸影響的實驗引導學生鞏固科學探究的過程，培養(yǎng)學生設計實驗、操作實驗的能力，以及團隊分工合作和語言表達等相關能力，使學生進一步提高探究實踐的能力。

隨后教師通過提問，引發(fā)學生思考作為中學生的責任態(tài)度和責任意識，喚醒學生的社會責任感和家庭責任感，使學生自覺成為一名禁煙宣傳員，制作宣傳口號并思考戒煙方法，將學習形成的認知內化為實踐動力，應用于生活中。

3 基于科研論文的論證式教學，實現(xiàn)高中銜接教學思維進階

教師通過導入初中“探究香煙浸出液對金魚呼吸速率的影響”的實驗視頻，聯(lián)系中心法則的知識，引出“探究吸煙對基因表達的影響”的研究課題。教師展示同卵雙胞胎中吸煙者與不吸煙者的容貌對比，引導學生思考吸煙影響基因的表達途徑。

第一步：展示科研論文資料一。煙草中的多環(huán)芳烴等物質可導致肺癌的形成。芳烴受體抑制因子（AHRR）是抑制芳香烴受體（AhR）發(fā)揮保護作用的蛋白質，對比長期吸煙者AHRR基因與不吸煙者AHRR基因的堿基序列，發(fā)現(xiàn)并無差異。教師提問：吸煙者與不吸煙者基因的堿基序列是否相同？長期吸煙組與對照組的AHRR基因的甲基化相對水平與之間有何不同？學生分析AHRR基因的甲基化相對水平的圖表后，得出長期吸煙組的AHRR基因的甲基化相對水平明顯低于對照組的結論。學生據(jù)此得知DNA甲基化控制轉錄基因的表達，長期吸煙組的DNA甲基化水平低，而AHRR基因表達程度高，AHRR通過抑制AhR發(fā)揮保護作用的蛋白質，使AhR與多環(huán)芳烴結合程度下降，導致肺癌的形成。

第二步：設計模擬探究活動。學生根據(jù)概念模型，利用拉鏈和夾子等學具，演示長期吸煙導致肺癌的過程。教師提問：根據(jù)實驗現(xiàn)象，推測DNA甲基化對基因表達有什么影響？嘗試在一副拉鏈上添加夾子數(shù)量，再拉動拉鏈，據(jù)此推測DNA高度甲基化和基因表達之間存在什么關系？學生思考后總結DNA甲基化會抑制基因的表達，當基因發(fā)生高度甲基化時則不發(fā)生表達。

第三步：展示科研論文資料二。TEN是一種新發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，可以調控某種特殊蛋白的合成，抑制腫瘤細胞生長，促進細胞凋亡和抑制癌細胞轉移等。近幾年，一些針對腫瘤組織或腫瘤細胞中的研究發(fā)現(xiàn)，PTEN基因的表達水平與組蛋白的修飾密切相關。教師展示“組蛋白的修飾”視頻，并設計問題串引領學生理解：組蛋白修飾是否改變PTEN基因的堿基序列？組蛋白修飾主要調控基因表達的哪個過程？煙霧暴露如何通過影響組蛋白修飾導致癌癥的發(fā)生？學生通過分析總結出煙霧暴露環(huán)境下，PTEN基因通過組蛋白修飾，調控其轉錄過程并抑制表達，使癌細胞加速增殖，促進癌細胞轉移，引發(fā)癌癥。

第四步：展示科研論文資料三。 miRNA是在真核細胞中的一類具有調控功能的非編碼RNA，環(huán)境煙霧或主動吸煙可以改變miRNA的表達和功能，從而導致男性的精子產生缺陷，影響其生育能力。學生分析miRNA對基因表達的調控機制圖后得出miRNA通過調控翻譯途徑影響基因的表達。

第五步：展示科研論文資料四。資料顯示父親暴露于尼古丁環(huán)境可能會導致后代的基因缺陷。這是由于父親精子中關鍵基因的表達水平變化而導致的。教師提出問題：吸煙引起的基因表達水平的改變對子代有何影響？學生總結出這種改變是可以遺傳的。學生進一步分析戒煙組的DNA甲基化水平，得出這種調控是可逆的結論。

設計意圖：根據(jù)長期吸煙者與不吸煙者AHRR基因的堿基序列的資料，學生形成生物體的基因堿基序列相同，部分堿基發(fā)生甲基化影響轉錄過程，進而使基因表達發(fā)生變化的生物學觀念。教師通過模擬實驗幫助學生更好地理解甲基化對基因轉錄的影響。學生依據(jù)煙霧暴露環(huán)境影響組蛋白修飾導致癌癥發(fā)生的科研資料，發(fā)現(xiàn)堿基除了部分發(fā)生甲基化，也會通過組蛋白修飾影響轉錄過程，使基因表達發(fā)生變化。學生基于吸煙導致miRNA調控的資料，得出miRNA的調控影響翻譯過程的結論，使基因表達發(fā)生變化，并進一步完善主張。學生根據(jù)父親精子中關鍵基因的表達水平變化和戒煙組的DNA甲基化水平，得出基因表達的變化可遺傳。學生通過層層論證，不斷完善主張中構建表觀遺傳的概念。

4 基于同一問題的引導思考，關注初高中學生的概念進階水平

筆者基于同一知識點在初高中的生物學課堂都設計了同一個問題：結合本節(jié)課的學習，談談吸煙對人的危害，今后的生活中你會怎么做？初中從宏觀上思考吸煙對人體的危害，通過設計海報等活動宣傳吸煙的危害。高中從基因改變的機理去分析吸煙對人體的危害，體現(xiàn)了不同學段的學生在思維上的差異，及其概念的進階發(fā)展。^［2］

設計意圖：學生通過問題對教學內容進行回顧，構建完整、清晰的知識體系，同時教師對學生本節(jié)課的概念學習進行量化評價。此外，教師還通過理論聯(lián)系生活的提問，引導學生關注生活，培養(yǎng)學生向他人宣傳吸煙危害的態(tài)度責任。

學生運用中心法則的生命信息觀認識吸煙導致性狀變化的現(xiàn)象，樹立生命觀念，并基于吸煙影響基因表達的真實問題境脈，體驗科學研究過程及其機制，發(fā)展科學探究能力，根據(jù)所學知識，對健康生活的社會議題進行思考論證，形成開展生物學社會實踐的行動力，增強責任意識。

參考文獻

［1］ 陳一.從“初高中銜接”視角探索初中生物學“光合作用”的教學［J］.生物學教學，2022，47（1）：14-16．

［2］ 郝瑤，黃鶴.基于生命觀念的初、高中教材“生物與環(huán)境”主題的銜接分析［J］.生物學教學，2023，48（8）：73-75．