遗传学核心概念发展图的构建及对生物学教学的启示

李永胜 赖新华 张春雷

(1 成都市实验外国语学校五龙山校区 成都 610500； 2 浙江省嵊泗中学 舟山 202450； 3 华东师范大学教师教育学院 上海 200062)

遗传学知识在当代社会应用广泛并且与现实生活联系紧密。鉴于遗传学知识的重要性，在中小学教育阶段学习遗传学相关的核心概念就显得十分必要。现行生物学教材遗传学部分在不同的学段之间往往缺乏连贯性、知识间存在重复或不符合学生认知[1]。本研究对遗传学核心概念进行了筛选，确定了核心概念的学段分布与学习序列，从而尝试构建更符合学生认知水平和学科逻辑的遗传学核心概念发展图，为连贯一致的生物学课程设计和教学提供参考。

1 研究方法

结合中国知网、Web of Science等中外文数据库的相关文献，整理遗传学相关的核心概念[2，3]，并根据中小学教育阶段课程标准和教材涉及到的遗传学相关内容，初步确定了中小学教育阶段的遗传学核心概念共45个备选条目。随后将通过文献研究法初步筛选的遗传学核心概念制成调查问卷I，调查45个概念条目的重要性(赋分1～7)。回收问卷，统计各条目的赋值平均分，保留赋值平均分不小于4的条目，并将其制成核心概念调查量表II，让教师判断每一个核心条目应该分布的学段，随后将四种分类概念的学习顺序进行排序。

参与本研究的教师教龄15年以上，周课时数10节以上，职称为高级的初高中骨干教师，来自四川、上海等11个省市。两次问卷调查共发放35份问卷，回收32份，回收率达91.42%，其中有效问卷32份，有效率为100%。

为了提高研究结果的信度与效度，本研究将构建的遗传学核心概念发展图草图呈递给3位相关领域的专家，最后参考专家意见修正核心概念的表述、学段分布和核心概念发展图，最终形成正式的遗传学核心概念发展图。

2 研究结果及分析

2.1 核心概念筛选与学段分布 将调查问卷I平均得分大于等于4的条目分类进行整理并归类，包括遗传与繁殖(A)、遗传与变异(B)、遗传与细胞(C)及遗传机制(D)等四个方面共36个条目(表1)。

表1 核心概念及其学段分布

图1 与A1有关的概念衔接及其频数

2.2 核心概念的学习序列 通过核心概念调查量表II筛选出各个核心概念之间衔接关系，其中与“A1 生命延续”建立联系的概念如图1所示。

由量表Ⅱ发现61%的教师认为“生命延续→生殖类型”应该建立衔接关系。保留概念间关系占比不小于20%的所有衔接关系，为下一步构建核心概念发展图做好了铺垫，其中“A 遗传与繁殖”内容中概念间关系汇总结果如表2。

根据统计结果，遗传与繁殖相关概念发展序列见图2；以此类推，其他三类概念的发展顺序见图3。

表2 部分概念间关系统计表

图2 遗传与繁殖概念发展序列

图3 其他三类概念发展序列

2.3 遗传学核心概念草图的拟定 综合高级教师所作的遗传学核心概念间关系统计结果，结合《科学素养的导航图》、遗传学核心概念发展顺序相关的学习进阶研究文献、课程标准以及知识之间的逻辑关系，构建完整的遗传学核心概念进展草图。构建步骤为：①确定小学阶段核心概念；②纵向向上延伸概念；③左右排布概念；④用箭头标明概念间关系；⑤编辑排版加以精制。

2.4 专家咨询修正遗传学核心概念发展图 将构建好的核心概念草图传送给生物学课程与教学论的3位专家，针对本图中核心概念的横向与纵向排布、箭头指向的概念之间的联系进行咨询。综合专家的建议，本研究对核心概念的选择、学段分布、概念间关系进行最后的优化。基于以上工作，结合概念之间本身具有的学科逻辑关系，构建中小学教育阶段遗传学核心概念发展图如图4所示。

图4 遗传学核心概念发展图

该图直观描述了遗传学核心概念的学段分布、概念间关系、以及概念发展顺序，是生物学课程设计以及教学的重要参考。总体而言，遗传学概念的学习应该遵循从左到右、从下到上的学习顺序。小学阶段学生应关注遗传学现象，对遗传有直观认识；初中阶段的学习在细胞水平，学生通过学习生物的生长发育，理解遗传现象背后具有物质基础；高中阶段学生在学习细胞分裂的具体过程、掌握孟德尔遗传学定律等遗传学知识的基础上，再学习分子层面的遗传学知识，特别是有丝分裂、孟德尔遗传学定律、DNA的编码、DNA的转录和翻译、基因的突变与重组、染色体变异等概念的学习。

3 对生物学教学的启示

3.1 对我国中小学生物学课程设计与教育教学具有重要意义 为生物学课程在遗传学主题上进行连贯一致的整合设计奠定了基础。本研究将生物学遗传学领域的核心概念进行了一次整体的梳理，精简了遗传学相关的教学内容，同时优化了这些核心概念的学段分布，对日后课程的设计、教材的研发提供了一定的参考依据。

3.2 为一线教师更合理地开展遗传学教学提供了参考 教师在了解遗传学知识脉络的基础上，可以更好地围绕最近发展区为学生的学习搭建脚手架。例如，高中阶段符合认知规律的知识学习顺序应为：有丝分裂、减数分裂、基因的分离和组合定律、基因、DNA结构、DNA的复制、转录、翻译、基因与性状、基因突变、基因重组、染色体变异、遗传工程。

3.3 为构建其他主题的概念发展图提供范式 本研究为构建概念发展图提供了可行的方法流程和范式，有利于在生物学教学实践中真正落实“少而精”的课程理念，促进学生达成对核心概念的深度学习和问题解决，而不是仅仅停留在对内容的表层学习而无法迁移。