指向核心素养的高三一轮复习主题教学以“水稻的遗传与进化”为例

朱瑞

常规的高三生物一轮复习基本为教师梳理基础知识、学生练习反馈应用，主要目标是提高学生解题能力。在高三一轮复习中，有的学生还会出现对分散的章节知识掌握程度较好，但不能很好地把握整个模块概念之间的内在联系，难以深刻理解生命观念和形成科学思维。如何将高三复习课由培养学生解题能力转变为培养学生核心素养为主，笔者尝试以学生实际生活经验为基础，以袁隆平杂交水稻的研究过程为背景，设计出水稻的遗传与进化专题，目的是在高三必修2一轮复习结束时有针对性地整理复习遗传与进化模块，开发和重组有关遗传的细胞基础、遗传的分子基础、遗传的基本规律、生物变异和育种、生物进化等内容，使学生深入理解遗传与进化模块核心概念之间的联系，综合运用解决真实情境下的生物学问题。

1 设计理念

水稻作为重要的粮食作物，对我国乃至全世界具有重大的意义，可以引起学生关注关乎国计民生的生物学议题。教师要鼓励学生查阅资料，引导学生运用生物学知识去尝试解决相关生物学问题。教师以袁隆平对水稻的研究為背景，可以让学生深深体会袁隆平院士在科学事业上不断创新、勇于拼搏的精神，为国家为人类无私奉献的高尚人格，让年轻一代自我反思谁才是我们真正该追的“星”。该专题充分体现生物课程的育人价值，贯彻党以立德树人为根本任务的教育方针，符合学生终身学习和发展的需要。

2 教学目标

①认同结构与功能观，能从水稻的分子水平、细胞水平、个体水平举例说明;认同进化与适应观，认识人在水稻进化过程中的作用;能够用生命观念认识生物多样性、统一性、独特性和复杂性，并能运用这些观念探究较为复杂情景中的生命规律。

②基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨阐释水稻遗传变异的现象及规律。

③对生物信息提取、整合、运用的能力，经过观察、提问、实验设计以及对结果的交流与讨论，增强对生物学现象的好奇心和求知欲，增强合作探究能力。

④关注遗传学的研究进展，关注其研究成果在生活和生产实践中的应用。理性看待转基因生物和转基因食品安全问题，能识别身边的虚假宣传和无科学依据的传言，向身边的人普及科学常识。崇尚爱国科学家的科研态度和人文精神，以专业知识和能力为国家和全人类的和平和发展做出贡献。

3教学重点和难点

重点：构建遗传进化的概念思维导图，在真实情境中灵活运用概念解决复杂的问题。

难点：能举出水稻进化的事实证据，概括性地解释水稻进化的原因。

4 课前准备

每位学生准备家庭常吃的几种大米，了解大米的商品名称和品种名称，了解大米产地的情况。学生以小组为单位分别搜集有关海水稻、巨型稻、多倍体水稻和转基因水稻的资料，设计出相关的遗传学问题，并用科学术语尝试作出答案，书写在学案上。

5 教学过程

5.1 环节一：生活实例导入专题

教师组织学生比较从家里带来的大米。学生通过观察，选出性状有差别的几种大米用展台显示，并简介大米的品种和产地，找出这些大米在性状上具体的不同之处。教师引导学生联系所学的遗传和变异的知识，解释这些不同性状出现的原因。

教师设计问题串：

①水稻的遗传物质是什么？它的哪些结构特点与储存丰富的遗传信息相适应？

②亲代、子代间的DNA分子怎样保持连续性？如何证明DNA分子是半保留复制的？

③遗传物质是怎样控制水稻性状的？蛋白质与性状的表现是什么关系？细胞中基因是怎样控制蛋白质合成的？细胞中的哪些结构直接参与了蛋白质的合成？

④有性生殖主要包含哪些重要的环节？减数分裂和受精作用的生物学意义是什么？减数分裂过程中染色体发生了怎样的变化？染色体与基因有何关系？

⑤基因的分离规律和自由自合规律与减数分裂中染色体的变化是什么关系？遗传规律的揭示有何理论和实践价值？

⑥水稻性别决定的方式是什么？

⑦水稻变异现象是如何产生的？为什么有些变异不能遗传，有些变异可以遗传？可遗传变异有哪些类型？怎样判别？

⑧为什么现今水稻的种类如此丰富？水稻的祖先是哪种植物？现代生物进化理论是如何解释进化机制的？

在学生回答的基础上，教师引导学生构建概念思维导图。

设计意图：教师以水稻遗传与进化为主题，设置贴近学生生活的真实情境，引出水稻遗传与进化专题的学习。教师通过设计问题串，引导学生回忆必修二相关的概念。

5.2 环节二：构建概念思維导图

教师用白板展示遗传与进化板块的核心概念“遗传信息控制生物的性状，并代代相传”“生物的多样性和适应性是进化的结果”，构建概念思维导图（图1、图2），其中的关键词设计成填空的形式，呈现在学案上，学生独立完成并展示交流。

设计意图：学生在一轮复习中容易处于“形散神也散”的混乱复习状态，没有主线，没有建立概念之间相互联系的能力，所以无法综合运用知识解决较复杂情境中的生物学问题。教师聚焦必修2中遗传与进化模块的大概念，促进学生建立概念思维导图，提升学生归纳与整合知识的能力，培养学生建立模型解决问题的科学思维习惯，为应用概念和模型分析解决实际问题理清思路，为后面的课程作好铺垫。

5.3 环节三：创设情境一袁隆平培育杂交水稻

教师播放介绍袁隆平杂交水稻研究过程的视频，并提出问题：

①水稻的生物学特点？依据你学过的育种知识，说说可以如何获得杂交水稻？

②根据水稻的特点，分析应用该方法时可能会遇到什么困难？

③依据我们做过的相关练习题，你觉得哪些突变体的出现和利用，可以解决上述问题？

④杂交种虽然具有杂种优势，却只能种植一代，其原因是什么？这会给实际生产带来什么麻烦，有没有好的办法解决？

小组讨论合作，逐一解决问题。教师给予适当的指导和帮助。

教师展示资料：1970年，两名助手在海南找到了野生稻雄性不育株。袁隆平确认后，将这株珍贵的野生稻命名为“野败”。1971年，袁隆平无私地将“野败”材料提供给全国各地的研究者，大大推进了杂交水稻在全国的研究。进一步研究发现该突变株在短日照下表现为可育，长日照下表现为雄性不育。学生完成下列问题：

①为确定其不育性状是否可以遗传，应在____的条件下进行_____实验，观察子代是否出现雄性不育个体。

②若该突变体的性状可以遗传，则将其作为____本进行杂交，获得杂交种。

③该雄性不育性状受____和____共同作用。因此可以通过改变____条件，来调整其育性，以达到农业生产的不同目的。培育水稻杂交种应该使其____，利于____交，而保存该突变体应该使其____，利于____交。

设计意图：培养学生从真实情境下提取、分析、整合和运用信息的能力，教师要引导学生基于生物学事实和证据，促进学生运用已有的生物学知识和逻辑对生物学议题进行思考或展开论证。在这个过程中，学生体会科学家大胆创新严谨务实的科研精神和无私奉献不求回报的人格魅力，从而培养为人类社会稳定和谐贡献自己一份力量的社会责任感。

5.4 环节四：分组展示，合作交流

教师播放《影响世界的中国植物之水稻篇》关于水稻进化的剪辑片段，提出相关问题：①人类用什么方法开始驯化野生稻的，野生稻与现今的栽培稻有什么区别？

②如何得到令人信服的水稻进化的证据？

③水稻进化的原材料有哪些？如何使原材料更加丰富？

④人类选择和自然选择在野生稻向栽培稻进化过程中，谁扮演更重要的角色？

各小組展示搜集到的有关海水稻、巨型稻、多倍体水稻和转基因水稻的资料，简要说明资料的来源和搜集方法，并提出每个小组预先设计的问题，由其他小组尝试解答，将课堂交流讨论的答案与设计问题小组预先作出的答案对比，取长补短，去粗存精。教师可以在适当的时机提出问题，引发学生深度思考：

①哪些水稻是新物种？如何证明？

②不同类型水稻种群基因频率和基因库的差别是如何产生的？

③基因测序技术在水稻育种过程中起到什么作用？

④转基因水稻如“黄金水稻”的出现，是否会改变人类的基因从而危害人类健康甚至影响种族繁衍？转基因生物对生物多样性有没有影响？如果有，如何避免？

设计意图：该纪录片以水稻的进化过程为主线，蕴含大量的生物学信息，可以培养学生发现真实情境下所包含的生物学信息的能力。学生联系变异类型、育种和现代生物进化理论相关内容，将生成的知识嵌入到已经构建好的概念思维导图中。每个小组通过课前领取任务，主动学习，交流合作，提高搜索查阅信息的能力，通过预设答案与课堂生成答案的碰撞融合，促进自我反思，加深对难点易错点的理解。

5.5 环节五：小结

教师补充：袁隆平团队对超级杂交水稻的研究在不断刷新着世界水稻亩产的记录，不断创造出品质优良抗逆性强的水稻新品种，海水稻的在沙漠地区大规模种植成功使袁隆平的“杂交水稻覆盖全球梦”更近一步，下一代的科研工作者敢于创新大胆尝试，研发出了水稻新品种“巨型稻”使袁隆平的“禾下乘凉梦”更近一步。多倍体水稻的出现无疑也是科研工作者另辟蹊径寻找到的水稻育种新方向，其作为一个新物种，对植物进化机制的研究也有重大意义。人类在水稻进化的过程中无疑起到巨大的推动作用，加速了选择淘汰，加速了种群基因频率的定向改变。除了传统的诱变、杂交等方法使水稻基因库更丰富，产生更多的优良变异类型以适应地球不同的生态环境，还需要彻底了解水稻基因组序列，分析基因功能，识别抗病抗虫抗旱抗盐基因，进行改良物种，甚至为改进其他谷物的生产提供可能。我们应该理性看待转基因生物和转基因食品安全问题，不以讹传讹，积极参与科学宣传活动。

5.6 环节六：课后任务

教师明确考纲对遗传进化内容的考点安排和要求掌握的程度，将考点按遗传的分子和细胞基础、遗传的基本规律、生物变异和生物进化四个模块划分，其他相关性较小的考点暂时忽略。学生分成4个小组，每个校区分别负责一个版块，组内合作借助专业软件和网站搜集相关经典习题或自主设计习题，完善答案，课上交流。

6 教学反思

在高三生物一轮复习的过程中，教师必须把握好基础知识的夯实和学生能力提高的关系;必须处理好学生猎奇的求知欲和复习旧知的矛盾关系;必须调和好学生主动参与和教师主导梳理知识的关系。本节课上，教师创设水稻遗传和进化的主题，提供袁隆平杂交水稻研究的背景资料，学生查阅多种水稻的相关资料，共同丰富了课程资源。本节课采取学生为主体，教师为主导的师生互动、生生互动的教学模式，梳理了相关概念及概念之间的联系，并综合利用这些概念解决了复杂情境下的生物学问题，同时让学生认识到在一轮复习必修二结束时重新回顾教材，穿线整理的必要性，对学生提升知识体系的层次性，整体性和关联性具有重要的意义，为复习必修三提供方法和策略。这个过程也让教师在教学中注意从大局出发，以培养学生核心素养为目标，重组开发与当下热点议题相关的教学资料，激发学生的学习兴趣，提高运用课堂所学解决现实问题的意识和能力，激发学生担当社会责任的正能量。