贯穿式情境创设在高中生物学一轮复习中的实践与思考
张录璐 罗惠峰
摘要 通过创设“神舟十三号载人飞船的航天育种”情境，激趣导入;紧扣情境，创设问题;拓展情境，直面挑战;应用情境，实践生产;发散情境，原创命题等环节组织教学，提高高三一轮复习课堂效率，发展学生的学科核心素养。
关键词 贯穿式情境 基因突变 生物学学科核心素养 一轮复习
中图分类号 G633.91 文献标志码 B
《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）强调“有效的教学情境能够激发学生的好奇心和求知欲，点燃学习热情，使学生形成良好的求知心理，从而使学生主动参与对所学知识的探索发现和认识过程，体验学习的乐趣”。教师通过在高三生物复习课堂中创设贯穿式情境，围绕情境设计递进式的问题，能够引导学生将所学知识迁移到真实情境中解决问题，从而发展学生的科学思维，提升学生在真实情境下解决问题的能力。下文以“基因突变”一轮复习为例，探讨贯穿式情境创设在高三生物一轮复习课堂中的教学实践与思考。
1 教学内容及学情分析
“基因突变和基因重组”是2019年人教版高中生物必修2第五章第一节。本节复习课在基因的规律、位置和本质等基础上，从基因的变化角度复习了生物的变异，既是前面内容的延续，又为后续生物进化内容的复习奠定基础。
高三学生具有一定的推理分析与逻辑思维能力，但缺乏联系现象与本质的意识，运用所学知识解释生活实际问题的能力也有待提高。
2 《课程标准》的要求及教学目标
《课程标准》对本部分的内容要求为：概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变;阐明基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果;描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞细胞分裂失控，甚至癌变。
本节的教学目标为：①运用结构与功能观，阐明基因突变可导致蛋白质结构改变，乃至性状改变;②基于生物学事实和证据，运用归纳与概括，理解基因突变的本质、特点及意义;③分析诱导基因突变的因素、关注健康的生活方式。
3 教学组织
3.1创设情境，激趣导入
教师联系热点事件，创设情境，聚焦课题，使学生产生视听冲击，能够激发学生的学习热情，同时引导学生厚植爱国主义情怀，增强制度自信和文化自信。教师播放神舟十三号载人飞船进行航天育种试验的视频，提出问题，引入复习：航天育种的生物学原理是什么？
3.2紧扣情境，创设问题
《中国高考评价体系》指出，必备知识是学习者有效地认识问题、分析问题、解决问题所必须具备的知识。本节的必备知识包括基因突变的实例和概念、时间和原因以及特点和意义。在创设情境的基础上，教師应紧扣情境，精心创设问题，层层推进;通过实例分析、模型建构、问题引导、资料分析等方式，引导学生加深对必备知识的理解和掌握，从而落实基础性。
3.2.1归纳实例，构建概念
教师呈现“镰状细胞贫血”“皱粒豌豆的形成机制”“囊性纤维化的发病机理”3个实例，引导学生从形成的直接原因、根本原因以及基因对性状的控制方式3个方面进行对比分析。在此过程中，教师重组、整合教材相关知识，为学生构建基因突变的概念提供实证，引导学生运用归纳与概括的方法，渗透科学思维，同时让学生体会结构与功能相适应的观点。
在分析实例的基础上，教师通过问题驱动，深化学生对概念的内涵与外延的理解，再通过学生自主构建基因突变的概念图，攻克概念。
教师提问：图1是某植物细胞的一个DNA 分子序列，其中a、b、c 为3个基因，Ⅰ和Ⅱ为无效遗传效应的序列，a、b、c 和Ⅰ、Ⅱ都可能发生碱基对的增添、缺失和替换。结合图1思考，DNA 分子上发生碱基序列的改变是否一定会导致基因突变？基因突变的实质是什么？突变后的基因和原基因是什么关系？在图2中构建出基因突变的概念模型。能否用显微镜检测出镰刀型细胞贫血症？是否所有的基因突变都可以用显微镜检测？基因突变是否改变染色体及 DNA 上基因的位置及数量？
3.2.2再现情境，解释现象
教师再次呈现航天育种的情境，引导学生利用所学知识解释：进入太空的是普通的休眠种子还是萌发的种子，原因是什么？这些种子在太空中会受到哪些因素的影响？如果宇航员没有任何防护措施地长期处于高辐射的环境中，可能会对身体产生什么危害？学生联系生活实际列举一些导致癌变的不健康的生活方式，并进行归类。教师通过充分挖掘情境的价值，创设问题，引导学生思考基因突变的发生时期、导致基因突变的环境因素等，同时引导学生结合实际反思自身的生活方式，帮助学生养成健康的生活方式。整个教学环节渗透生命观念、科学思维和社会责任等学科核心素养。
3.2.3文本情境，提取信息
教师呈现航天育种的相关文本资料，引导学生阅读并归纳概括基因突变的特点，并用红色笔在文中标注支撑该特点的依据。根据学生的总结，教师引导学生辩证地分析基因突变的意义，同时利用概念图（图3）的形式与后续的进化知识有机结合。教师通过充分利用航天育种的情境素材，培养学生阅读文本、获取信息、整合信息并使用信息的能力，在教学中进一步渗透科学思维和社会责任等学科核心素养。
3.3拓展情境，直面挑战
教师追问：前述三个实例均表现出基因突变会导致生物性状的改变。那么，基因突变是否一定会导致生物性状的改变呢？基因中碱基对的替换、增添和缺失对氨基酸序列的影响相同吗？教师呈现改编的2021年广东高考生物试题第20题的图解，突破此问题。
【例1】（2021·广东20题改编）（1）结合图4，分析突变①、突变②、突变③均发生了碱基对的替换，对氨基酸序列的影响有什么不同？
（2）结合图4，分析：①正常核苷酸序列第19个密码子的碱基 A 缺失、第19个密码子的碱基 A、C 缺失、第19个密码子的三个碱基同时缺失，可能会对蛋白质中的氨基酸序列有何影响？②碱基对的增添可能会对蛋白质中的氨基酸序列有何影响？
学生自主学习，然后小组合作，进行展示、交流，并在教师的引导下总结、归纳出：DNA 分子中碱基对的替换、缺失和增添均能引起基因碱基序列改变;增添或缺失1个或2个碱基往往比增添或缺失3个碱基对蛋白质中的氨基酸序列影响要大。接着，教师进一步设置问题，引导学生得出基因突变是否一定会导致生物性状的改变的结论。教师通过改编的高考试题，进一步帮助学生利用基因突变的概念演绎推理基因突变对蛋白质结构的影响，进而推测、总结出基因突变对生物性状的影响。整个过程先分后总，由易到难，既渗透生命观念，又培养学生的演绎推理和归纳概括的能力。
3.4应用情境，实践生产
《中国高考评价体系》强调“学生能主动灵活地应用所学知识分析并解决社会生活实践中的问题”。教师呈现2020年全国I 卷第32题，引导学生解析现象、提出问题解决方案，再次联系生活生产实践，检测学生对真实情境下的真实问题进行分析、提出解决办法的能力，从而评价学生的学习效果。
【例2】（2020·全国I 卷·32题节选）在诱变育种过程中，通过诱变获得的新性状一般不能稳定遗传，原因是_____________，若要使诱变获得的性状能够稳定遗传，需要采取的措施是_______________。
3.5发散情境，原创命题
结合航天育种的情境素材，教师引导学生结合基因突变的概念、特点等进行原创命题。期间，教师鼓励学生进行头脑风暴，发散思维，从而更深层次地思考问题，理解概念的内涵和外延。教师通过鼓励学生尝试原创命题，能够深化学生对概念的理解，增强学生对所学知识的辩证认识，刺激学生反思所学知识。教师给予的精心点评能够使学生更加深入地理解相关的生物学原理，提升学生的创新思维和解决实际问题的能力。
学生原创命题：2021年10月16日神舟十三号载人飞船成功发射，其任务之一是太空育种。它主要是利用强烈的辐射和太空微重力等多种因素对种子进行诱变作用，使其发生变异，并进行筛选、多代培育，最终获得符合要求的优良种子。以下叙述错误的是（）
A.在太空多种因素诱导下，种子可能发生基因突变或染色体变异
B.太空育种所依据的主要遗传学原理是基因的定向改变
C.基因变异后需多代培育说明基因突变具有很大的盲目性
D.基因突变可使生物产生新性状从而适应改变的环境
教师点评：题干文字量过多，可精简为“2021年我国‘神舟十三号’载人飞船搭载了3000多粒水稻种子进入太空，进行航天育种研究。下列叙述错误的是（）”。A选项考查育种原理;B选项与A选项考查角度相似，可将其修改为“进入太空的3000多粒水稻种子均会发生定向改变”;C 选项考查基因突变的特点;D 选项设问与题干设问联系不够紧密，可将其修改为“水稻种子经过培育和筛选，将会淘汰绝大部分变异类型”。
4 反思总结
贯穿式情境的创设是优化整合教学资源和发展学生学科核心素养的良好途径，是情境教学的一种有效策略。贯穿式情境创设强调知识的系统性和内在联系，有助于实现教学资源的优化组合，提高教学资源利用的有效性。本节教学设计主要体现在：①以神舟十三号飞船顺利升空的热点事件的真实情境导入，引导学生基于事实和证据的构建基因突变的概念模型，理解概念本质;②提供情境相关的文本资料，培养学生获取信息以及语言表达能力，提升学生的科学思维;③基于情境创设问题，引导学生解决生活生产实践中的实际问题，评价学生解决问题的能力;④基于《中国高考评价体系》“四翼”考查要求，对情境的应用既关注基础性、综合性，又注重應用性和创新性。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.
[2]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019.
[3]谭永平.试论中学生物学教材和教学中的情境创设[J].中学生物教学，2019，（11）：8-10.
[4]丁璟.“一例贯穿”的情境创设在高中生物学课堂设计中的运用[J].中学生物教学，2019，（7）：17-21.
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