单元视角下高中生物学教学设计——以“可遗传的变异”单元教学设计为例

陈乃雄

（福清市华侨中学，福建 福州 350300）

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（下文简称课程标准）明确提出生物学学科核心素养（下文简称生物学核心素养）包括生命观念、科学思维、科学探究及社会责任，发展学生的生物学核心素养是高中生物学课程基本理念及核心任务。［1］笔者尝试在高中生物学教学中开展单元教学设计的实践与研究，探寻生物学学科核心素养发展策略。

一、单元教学设计的意义

以发展学生学科核心素养为教学目标的单元教学设计，具有结构化、综合性的特点，可以让教师打破“只见树木不见森林”的课时设计思维，转变教师注重零散知识点落实的教学理念，帮助教师从“长时段”整体角度设计学科教学，组织化、结构化教学内容，引导学生开展深度学习活动，提高学习效果，落实学科核心素养培养。［2］单元教学设计主要包括确定单元教学主题，制订单元教学目标，设计单元学习活动及实施单元学习评价等四个重要内容。［3］

二、例析高中生物学单元教学设计

笔者围绕“遗传与进化”模块中的重要概念“由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的”，遵循单元教学设计原则，从教学内容、教学目标、教学过程和教学评价等四方面，设计“可遗传的变异”单元教学，践行“核心素养为宗旨”这一课程基本理念。

（一）单元教学内容分析

单元教学内容分析除了分析本单元教学内容在教科书中的地位之外，重点分析本单元教学内容中的事实性知识和概念性知识，厘清概念性知识中的大概念、重要概念、次位概念等与相关的事实性知识之间的相互关系，以便突出重要概念、大概念教学，践行课程基本理念“内容聚焦大概念”。

“可遗传的变异”单元中的重要概念是在“基因中碱基序列的改变，会引起基因突变”等六个次位概念的基础上形成的，同时是“遗传信息控制生物性状，并代代相传”这一大概念的重要支撑，还是学生学习“育种原理”和“生物的多样性和适应性是进化的结果”等知识的基础（如图1）。

图1 “可遗传的变异”单元概念之间的关系

（二）单元教学目标制订

单元教学目标对学生学习本单元内容具有指导性作用，是单元教学设计的关键。教师应认真研读课程标准这一课程纲领性文件，根据课程标准内容要求、教学提示及学业要求，并结合学情，制订具体的、可操作的单元教学目标。

根据课程标准有关“可遗传的变异”单元的学业要求：科学思维、科学探究方面，能够基于证据，论证可遗传的变异来自基因重组、基因突变及染色体变异；运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布及变化。生命观念与社会责任方面，能够运用遗传与变异的观点，解释常规遗传学技术在现实生产生活中的应用。［1］结合教科书内容，制订本单元的教学目标是：1.通过镰状细胞贫血、细胞癌变等实例，阐明遗传物质在传递过程中会发生变异，从分子水平和基因水平阐述基因突变的本质特征及其意义，为形成生物进化观奠定基础。2.基于基因中碱基序列的变化、减数分裂过程中染色体的变化等证据，论证可遗传变异来自基因突变、基因重组和染色体变异。学会辩证认识生命活动过程中的变化，并将辩证思维迁移到用于认识自然和社会。3.观察“低温诱导植物染色体数目的变化”实验中制作的临时装片，比较分析实验结果，总结染色体结构变异的类型及结果。参与“调查人群中的遗传病”的活动，探究红绿色盲的发病率，初步学会调查和统计人类遗传病的方法。4.分析人类常见遗传病实例，归纳人类遗传病的类型及遗传特点，建立关爱遗传病患者的意识，养成健康的生活习惯。

（三）单元教学主要过程

围绕本单元重要概念创设核心问题情境，根据“基因中碱基序列的改变，会引起基因突变”等六个次位概念设计学习任务，开展深度学习活动，促进学生建构重要概念，为建构核心概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”奠定基础，逐渐发展学生的生物学核心素养。［4］本单元教学计划利用7 课时实施深度学习（表1）。

1.创设问题情境

围绕本单元核心问题：什么是基因突变？除基因突变外，可遗传变异还包括哪些？研究可遗传的变异有什么现实意义？以金鱼杂交为例，创设问题情境：（1）什么是基因突变？基因突变的本质是什么？（2）谈一谈你对基因重组的认识。（3）观察有关染色体变异图片，思考金鱼除了发生基因突变外，染色体的数目和结构会不会发生改变？（4）观察常见的人类遗传病，说明人类遗传病检测与预防措施。

2.创设学习任务

为了帮助学生解决上述真实情境中的实际问题，创设系列学习任务：（1）通过实例分析推理，主动构建基因突变的概念，并探讨基因突变的原因和意义。（2）比较分析基因突变和基因重组的区别。（3）举例说明染色体结构和数目的变异都可能使得生物的性状发生改变甚至死亡。（4）举例说明人类遗传病是可以检测和预防的。

表1 “可遗传变异”单元教学计划表

3.开展学习活动

为了促进学生深度学习，完成上述学习任务，开展一系列学习活动：（1）观察正常红细胞和镰状红细胞的电镜照片，分析该病形成的原因，小组讨论、总结基因突变的概念。阅读课本，小组讨论基因突变和生物性状的关系，总结基因突变的特点、意义及其在生产实践中的应用。（2）小组讨论、复习自由组合定律和减数分裂过程，探究基因重组的概念和类型。比较分析基因突变和基因重组的意义和区别，并以表格形式呈现。（3）思考、讨论：野生马铃薯体细胞中有几条染色体？标记为2 号的两条染色体是什么关系？2 号与3 号染色体又是什么关系？野生马铃薯的体细胞中同源染色体有几对？野生马铃薯配子中又有几条染色体？这些染色体的形态和功能一样吗？它们之间是什么关系？［5］总结染色体组的概念。思考、讨论：如果把配子（精子或卵细胞）中的染色体看作一组，野生马铃薯体细胞中含几组染色体？如果野生马铃薯在减数分裂Ⅰ后期，同源染色体不分离，所形成的配子（精子或卵细胞）中有几个染色体组？如果在减数分裂Ⅱ后期，着丝粒分裂后，姐妹染色单体未分离、进入同一个子细胞中，所形成的配子中有几个染色体组？这样的配子与正常的配子结合，发育成的个体的体细胞中有几个染色体组？［5］小组合作以概念图的形式构建二倍体和多倍体概念模型。观察“低温诱导植物细胞染色体数目的变化”实验过程中提前制作好的临时装片，阅读教科书第90 页“染色体结构的变异”相关内容，总结染色体结构变异的类型及结果。（4）交流“人类遗传病的调查”过程及结果，总结遗传病类型及其本质。思考、讨论：为什么我国婚姻法禁止直系血亲和三代以内的旁系血亲结婚？高龄孕妇怎么样做才能确保生出一个健康的孩子？为什么要进行遗传病的检测和预防？可以从哪几个方面进行？有哪些遗传咨询的内容和步骤？有哪些产前诊断的方法？［5］

4.单元教学评价制订

单元教学评价是对学生单元学习过程的总体表现及其学习成果进行过程性评价，是单元教学设计的重要内容。单元教学评价以单元教学目标为依据，聚焦学科核心素养，促进教师的教和学生的学。［3］评价方式主要有课堂讨论、问题回答、课后作业及单元测验等。

“可遗传的变异”单元评价目标：（1）能运用结构与功能观，解释变异的本质和意义，为形成生物进化观奠定基础。（2）能基于事实和证据，采用归纳与推理，模型与建模等方法，进行质疑与论证，形成“可遗传变异来自基因突变、基因重组和染色体变异”这一重要概念。（3）能正确操作显微镜进行临时装片的观察，并通过比较分析所观察的实验结果，总结染色体结构变异的类型及结果。能通过调查活动，探究红绿色盲的发病率，讨论分析调查结果，正确撰写调查报告。（4）能针对本地常见的遗传病进行分析讨论，提出自己的意见，制定并践行健康生活计划。

根据“可遗传的变异”单元教学目标，设计“调查人群中的遗传病”评价表（表2），引导学生开展深度学习。

表2 “调查人群中的遗传病”评价表

单元教学的根本目的是引导学生深度学习，提高学习能力，发展学科核心素养。因此，单元教学内容的选择要从整体上把握内容的内在逻辑性及思维的进阶性。单元教学目标要明确、具体、可测量，聚焦学科核心素养的达成。以“情境—任务—活动”为主线设计单元教学过程，帮助学生在深度学习过程中逐步发展学科核心素养。单元教学评价目标要和单元教学目标高度一致，发挥单元教学评价的诊断及激励作用，帮助学生认识自我、建立自信、改进学习方法，学会学习，发展生物学学科核心素养。