首要教学原理在高中生物学教学中的应用

王红梅

(浙江省嘉善高级中学 嘉善 314100)

1 “首要教学”原理简介

“首要教学”原理对不同学段、不同学科的教学设计都有着普遍的指导意义，已有高中其他学科甚至在一些大学的课程都采用该原理设计教学实践活动，并取得了较好的教学效果。本文以“染色体畸变”一节(ⓔ电子资源)为例，探讨了首要教学原理在高中生物学教学中的应用。

2 首要教学原理的教学设计

结合建构主义等学习理论，戴维·梅里尔认为，当学习者在现实世界问题或者任务的情境中掌握知识和技能时，其学习会得到促进[1]。良好的教学情境，能充分调动学生学习的积极性和主动性，能启迪思维、激发潜能。

例如，在“染色体畸变”一节教学的导入部分，教师先播放“高龄孕妇增多，胎儿染色体畸变率升高”的新闻视频后，学生围绕该内容会提出所关注的问题： 什么是染色体畸变？如何检测胎儿的染色体畸变？为什么高龄孕妇会使胎儿染色体畸变率高？

生物学与生活、生产有着紧密的联系，由社会热点话题导入新课，可引导学生关注社会热点，引导学生“从生物学走进生活，又从生活走进生物学”。根据认知规律，中心问题被分解成问题串，构成了本节课需要解决的问题，整节课可围绕着问题展开深入的探讨。

2.1 激活旧知，分析问题 当学习者回忆已有知识作为学习的基础时，可促进学习[1]。激活旧知的主要目的，就是引导学生建立新旧知识间的联系，符合最近发展区理论。

例如，关于“什么是染色体畸变？”，教师首先引导学生分析“如何观察染色体？”学生通过回忆旧知，进行人正常染色体组型(参见浙科版高中生物学必修2图2-8)与异常染色体组型(如猫叫综合征、特纳氏综合征及21-三体综合征的染色体组型)的对比辨析。进而结合资料卡片1的内容，学生尝试解决以下问题： ①尝试归纳染色体畸变的概念并对“染色体畸变”进行分类；②借助旧知“基因、染色体及性状之间的关系”，尝试分析“染色体畸变为什么会引起生物性状的改变”。

资料卡片1： ①如果女性的第9号染色体臂内倒位，就可能导致这些育龄妇女产生习惯性流产；②如果人的第22号染色体和第4号染色体发生易位，则会患慢性粒细胞白血病；③对某胎儿进行染色体组型分析，发现15号染色体部分片段重复，医生认为可能存在潜在性的身体发育异常；④人的第5号染色体短臂缺失，会造成喉部发育不全或不分化，患猫叫综合征，婴儿面容特殊、生长发育迟缓和智力低下，哭声像猫而得名。

联系旧知，引导学生尝试用分类的思想分析问题，进行比较、分类与归纳，学生就能很容易理解染色体畸变包括2种类型： 即“染色体结构变异”和“染色体数目变异”。通过资料卡片1的分析，学生能得出染色体畸变与基因种类、数目和顺序的关系，从而理解染色体结构变异导致生物性状改变，且大多数变异是不利的。用有关的旧知来理解新知，再加以建构，从旧知到新知的学习就变得顺理成章了。

周淑英的作品让人们更多了解了中国民间艺术的风采，向世界展示中华民族的智慧、勤劳和尚美。她的作品《彩福图》被日本前首相鸠山由纪夫收藏；她多次赴法国、比利时等欧洲国家进行剪纸表演、展览，并受到总统、首相的接见；她的作品被多个国家部委指定为对外交流的互赠礼品；她几乎拿遍了国内外工艺美术界的大奖……胡锦涛同志在看过周淑英作品后感慨：“只有中国妇女才能创作出如此优秀之作！”

2.2 借助证据，示证新知 当学习者观察将要学习的新技能的示证时，可促进学习[1]。因此需要利用相关科学的证据，引导学生在分析资料、构建模型的基础上，主动构建新知。

2.2.1 技术拓展 教师继续提出问题： 这些染色体结构变异类型，是否都能通过上述的染色体组型分析被检测到？学生讨论交流时会提出困惑：“倒位”可能观察不到；或者微小的染色体结构变异也可能观察不到。教师顺势呈现资料卡片2。

资料卡片2： 显带技术。将染色体用物理、化学等因素处理，用特定染料对染色体进行染色，在显微镜下可观察到染色体沿其长轴显示出一条条宽窄和亮度不同的横纹，即染色体的显带，可区别不同的染色体以及染色体的区间。根据染料的不同，可分为G显带、C显带和Q显带等。显带技术可将人类的24种染色体显示出各自特异的带纹，称为带型。根据横纹数目、顺序的改变，医院检验人员就能精确发现胎儿染色体的缺失、倒位、重复和易位等畸变现象。

技术推动了科学的发展，科学技术在预防遗传病方面有重要作用，借此也引导学生认同进步的医疗科学技术能够为个人、家庭减轻痛苦，领悟到生物科学与技术研究的价值。

2.2.2 模型构建 运用模型方法进行教学是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。染色体结构变异最早都是在研究果蝇时发现的，果蝇是遗传学上重要的模式生物，在研究许多生命现象时，它都是科学家的得力助手。为了帮助学生更直观地了解染色体数目变异发生的过程，可运用物理模型构建的方法，即用形象化的具体实物(软磁贴)进行模拟。在模型构建过程中，呈现资料卡片3。

资料卡片3： 果蝇体细胞中有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体(XX或XY)。1932年美国科学家布里吉斯(Bridges)用X射线照射雌性果蝇，得到了一些卵细胞(图略)。

借助资料卡片3，学生结合软磁贴模型的辅助，通过小组合作探究以下几个问题： ①大胆推想果蝇的正常卵细胞能不能发育成一个个体？为什么？②分析异常卵细胞出现的原因；③挑选上述其中一种卵细胞，构建与正常的精子形成的受精卵中染色体组成模型。

通过联系“减数分裂产生配子的过程”以及“基因在染色体上”等旧知，借助资料信息与软磁贴模型，学生对染色体组概念中的“一套非同源染色体”和“携带着控制生物生长发育的全部信息”等关键论述形成较深层次的理解，进而自主归纳出“染色体组”的概念。在学生独立思考、小组讨论、汇报交流过程中，逐步完成对二倍体、三倍体(多倍体)和单倍体的概念学习，通过辨析三体和单体概念，加深对概念的理解。

从资料分析、模型建构到内化模型所涵盖的知识，学生参与和理解知识发生的过程，体验知识的“内部联系”，加深其对本节难点内容的理解与突破，最终实现对知识的深刻理解。

2.3 回归情境，应用新知 当学习者运用新掌握的知识来解决问题时，可促进学习[1]。所以在教学中，应引导学生应用自己新获得的知识与需解决的问题相联系，从而巩固新知。

在以模式生物果蝇为例，学生掌握了染色体数目变异的相关知识后，教师引导学生由果蝇联系到人，尝试从减数分裂的角度分析21-三体综合征的胎儿染色体异常的原因，并进行小组间交流分享。教师可进一步引导学生探讨主情境下的几个问题： ①为什么高龄孕妇的胎儿染色体畸变率会提高？②羊水穿刺的最佳时机是孕16周～22周，若错过检测时机，缺陷儿不幸降生了，医生应该如何对待他？

在本环节的教学中，教师引导学生回归到导入部分的视频内容并进行分析，使整节课围绕同一话题展开，通过问题进行知识拓展与应用。教师通过联系社会实际，引导学生关注健康，关注生育医学技术在预防遗传病中的应用，认同先进的医疗科学技术能够减轻个人、家庭痛苦，进而领悟生物科学研究的价值。此外，学生在学习体验中学会尊重有缺陷的生命，形成善待生命的社会责任意识。

2.4 融会贯通，整合提升 当学习者通过同伴合作和同伴评价的方式反思、讨论或者巩固时，可促进学习[1]。在“应用新知”后进行“融会贯通”，离不开同伴互动，教学中应为学生提供同伴合作、讨论以及分享与评价的机会。

例如，教师引导学生以小组合作的形式，通过构建概念图对“染色体畸变”相关名词进行分类归纳，并相互交流自己的概念图。通过构建概念图，学生可以理顺各知识之间的逻辑关系，使其结构化。通过概念的意义联结，小的知识结构合并为大的知识结构，并增进知识之间的联系性，以建立更为牢固的概念系统。

综上所述，首要教学原理的五个原则中最重要的部分是“以问题为中心”，本节课运用“高龄孕妇增多，胎儿染色体畸变率高”一个中心问题线索，将这个中心问题伴随着学生知识获得的全过程，整节课的学习挂靠在这一问题上，通过“什么是染色体畸变”“为什么高龄孕妇胎儿染色体畸变率会提高”和“如何降低染色体异常患儿的出生率”等其他子问题来促成学生主动建构知识。运用首要教学原理进行教学设计，除了有建构主义强调学习者的主动性[2]、问题教学法注重“创设一定的问题情境，引起学生的求知欲望”[3]外，其更能将各教学要素作为一个整体来考虑，充分考虑到教学的有序性和循环性。一个问题解决的同时又会生成新的问题，从而构成新的教学循环。“聚焦问题”原理表明，这样的教学循环圈在解决现实问题或完成现实任务的学习环境中是最有效的。染色体畸变所带来的遗传病对人产生了不利影响，是不是所有的染色体畸变都对人类有害呢？这也为下一节课时“染色体畸变在育种中的应用”作好了铺垫。

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