指向深度学习的高三生物学复习策略

广东 韦伦胜

按照美国教育家布鲁姆认知目标分类学的要求，机械记忆和浅层理解是属于浅层学习的范畴，而深层理解、应用、分析、综合和评价则属于较高认知水平的深度学习。

近年来高考生物卷的命题越来越凸显“立足学科本质，聚焦关键能力”，试题多采用现实生产和生活情境作为载体，考查学生获取信息的能力、理解能力和解决实际问题的能力。因此，高三生物复习教学需要“重现知识”，更需要“拔高能力”；需要重视“面”的展开，更需要重视“点”的深入，即在复习教学中要引导学生进行“深度学习”。但当下，高三生物复习课中单纯“重炒”新课知识点、过分要求学生“死记硬背”等浅层学习现象仍较为普遍，导致课堂乏味无趣，更谈不上满足新课标对发展学生“科学思维”“科学探究”等学科核心素养的要求。转变以往陈旧复习理念、更新并丰富高三生物复习课的策略和方式势在必行。开展指向“深度学习”的复习教学，关键在于如何确定“具有挑战性的”但又“切实可操作的”学习主题，并采用多种策略使这些主题得以落实。下文是笔者在“假说-演绎法”微专题一轮复习中的具体操作过程。

一、统筹归类，深浅搭配

演绎推理是一种重要的科学思维，是高中学生需要逐渐发展的一种思维能力。近年的高考试题中多次涉及对“假说-演绎法”的考查。在高中教材中利用“假说-演绎法”获得成功的科学家及相关案例非常多，如：孟德尔发现了遗传学的两大定律；摩尔根证明了基因在染色体上；克里克等人证明了DNA的半保留复制原则等。此外，用假说-演绎法还可以分析较多科学发现史的过程，例如：肺炎双球菌的体内、外转化实验，遗传密码的破译，整个中心法则的提出与证实，激素调节的发现等。由于“演绎推理”属于高阶思维，学生较难理解，也较难形成一种思维惯性。因此笔者将所有涉及“假说-演绎法”的经典知识进行整合，形成一个微专题，对知识进行集中复习，以使学生的能力得到训练和提升。笔者确定的复习目标如下：

(1)以重温摩尔根的探索历程作为载体，以一系列的问题或活动为导引，一步步带领学生重温摩尔根果蝇杂交实验的过程，引导学生展开激烈的思维过程，训练学生的逻辑思维能力、带领学生体验科学家的思考路径。使学生学会利用遗传学方面的知识来推测有关实验的结果。发展学生演绎与推理、批判性思维等素养。

(2)通过分析，学生厘清孟德尔豌豆杂交实验中应用的“假说-演绎法”的具体步骤的内容。

(3)通过归类，学生意识到“假说-演绎法”在生物学发展史上有着举足轻重的地位。

(4)通过教师命制的探究性试题，对有关遗传学实验类题型进行针对性的分解训练，发展学生利用“假说-演绎法”解决新情境问题的能力。

(5)通过小组合作培养学生讨论、交流合作的能力，提高其利用生物学知识进行分析和表达的能力。

在教学过程的策划中，笔者以“现代人穿越过去成为摩尔根，向摩尔根时代的人们证明并解释基因在染色体上这一事实”作为主线，以孟德尔在豌豆杂交实验中利用假说-演绎法发现遗传学两大定律和克里克等人利用假说-演绎法证明DNA的复制方式作为辅线,其他利用假说-演绎法的科学事实则一笔带过。这样处理，详略得当、主次分明，既实现了“面”的覆盖，又可以使学生集中时间和精力对主线方向上的知识进行挖掘。

二、创设情境，激发兴趣

创设情境一：如果你是具有丰富现代遗传学知识背景的人，穿越回过去成为摩尔根，你准备如何向当代的人们证明并解释基因在染色体上？

在该情境中作为现代人的“你”已经具备的知识有：

(1)果蝇具有4对同源染色体，而且雄果蝇拥有3对常染色体+XY染色体，雌果蝇拥有3对常染色体+XX染色体。

(2)果蝇的性染色体具有同源区段与非同源区段。

创设情境二：请说出在一对和两对性状的豌豆杂交实验中，哪一步属于观察现象、提出问题；哪一步属于提出假说、解释现象；哪一步属于根据假说演绎推理；哪一步属于实验验证、得出结论。

创设情境三：在克里克等人提出DNA的半保留复制方式及其证明的过程中，哪一步属于观察现象、提出问题；哪一步属于提出假说、解释现象；哪一步属于根据假说演绎推理；哪一步属于实验验证、得出结论。

通过设置情境，激发学生学习的兴趣，并以情境为载体，将复习内容与情境有机结合在一起，使得情境成为复习课堂的线索，学生在解决一个情境下的一系列任务后就可以掌握相应的大量知识，达到由此及彼、由浅入深的目的。

三、问题导学，步步推进

在大情境背景下，可以有针对性地设置一系列有挑战性的问题，引导学生层层推进，最大程度地利用现有知识和能力去尝试解决需要转换思路才能解决的问题。比如在情境一的背景下，笔者设计了如下问题：

(1)如果你穿越回过去成为摩尔根，针对果蝇杂交实验(图1)现象，你会引导人们注意发现实验中的什么问题？

图1

(2)对于“为什么白眼性状的表现总跟性别联系”这一问题你是如何思考的呢？

(3)如果你是穿越的摩尔根，你会根据杂交实验现象和有关的染色体图解(图2)提出什么样的假说来解释实验现象呢？具体有哪几种假设呢？

图2 XY染色体不同区段图析

(4)根据三种不同的假设(假设1：基因只位于Y染色体上；假设2：基因位于XY染色体的同源区段上；假设3：基因只位于X染色体上)，野生红眼雌果蝇和野生红眼雄果蝇的基因型应该怎么表示？(红眼基因用A表示，白眼基因用a表示)

(5)从基因型及表现型来看，只要果蝇种群中出现了哪种性别的红眼果蝇就可以排除假设1？

(6)根据假设2和假设3,你能分别解释摩尔根的果蝇杂交实验吗?

(7)作为穿越的摩尔根，参照孟德尔的测交实验，你会设计哪些测交实验方案呢？说出杂交组合，杂交亲本的表现型(学生经引导后可以给出如下的测交方案，方案Ⅰ:F1红眼♀×白眼♂；方案Ⅱ:F1红眼♂×白眼♀)。

(8)根据假设2、假设3，F1的红眼雌雄果蝇分别存在哪些可能的基因型？(指导学生填写好表1)

表1

(9)根据假设2、假设3，测交方案Ⅰ、Ⅱ中的交配双方有哪些基因型组合？如用白眼(♀)果蝇与纯合的红眼(♂)果蝇交配(方案Ⅲ)，交配双方又会有哪些基因型的组合？(指导学生填写好表2)

表2

(10)利用上述三种方案中的哪一种可以确定假设2或假设3成立？

通过一系列相互关联、彼此递进的问题串，使课堂教学内容逐渐由浅入深，引导学生抽丝剥茧，一步步接近思维的极限，经历最大化的思维碰撞，实现深度学习的目标。

四、小组合作，相互拔高

笔者在课堂上设置了大量具有挑战性的问题，对于很多学生来说，独立完成这些问题是困难的，且课堂时间有限，也不可能让每位同学都参与到所有有挑战性问题的探究活动当中。在“指向深度学习”的高中生物学复习教学中，笔者倡导先让不同的学习小组完成不同的任务，再使各小组展开交流探讨，这样既解决了课堂容量的问题，又解决了课堂效率的问题。例如，在解决上述第10个问题时，由于每种方案存在两种假设可能，所以一共有6种杂交组合，如果让每一位同学把6种杂交组合的遗传图解都书写出来，再来判断究竟是哪种方案才能确定是假设2还是假设3成立是不现实的。为此，笔者让6个学习小组分别书写出①XaYa×XAXa、②XaY×XAXa、③XaXa×XAYa、④XaXa×XAY、⑤XaXa×XAYA、⑥XaXa×XAY的遗传图解，然后各派一名代表上台书写。师生经完善后共得出6个遗传图解(表3)，并由此判断出只有利用方案Ⅲ：白眼雌果蝇与纯合的红眼雄果蝇交配，才能达到判断的目的，因为只有方案Ⅲ演绎出来的结果是不一样的，具体情况如表3所示。

表3

五、原创习题，拔高要求

复习教学过程中运用针对性强的练习题进行巩固是提升学生应用能力的必需途径之一。为指向“深度学习”，笔者倡导根据课型的特点、学生的现状、最近发展区、学生发展的预期等诸多因素进行习题的选择，最好能够自行创作试题，达到有的放矢、精准且高效训练的目的。在本节课中，笔者设置了如下试题(例1)，对利用“假说-演绎法”解答遗传类实验设计题进行分解训练。

【例1】科研人员在研究中发现：某睡眠时间正常(每天睡眠10～12小时，简称正常睡眠)的果蝇纯合品系中出现了一只睡眠时间短(每天睡眠3～4小时，简称短睡眠)的雄性果蝇。研究还发现，短睡眠为显性性状，由基因A(其等位基因为a)控制。经培育，现除了有纯合正常睡眠的雌雄果蝇外，还有不少纯合的短睡眠雄果蝇和雌果蝇。假如已经知道该基因位于性染色体上，欲判断该基因是只位于X染色体还是位于XY染色体的同源区段，现利用纯合正常睡眠雌果蝇与短睡眠雄果蝇进行交配，请预测实验结果并写出相关结论。

分解训练：让学生根据学案中所给的分析步骤(如表4，表格中的内容需要学生填写)逐步分析，强化学生对“假说-演绎法”的掌握程度。

表4

六、课堂留白，制造悬念

课堂留白，即不直接将所提问题、所设疑问的答案立刻公布出来，而是设下伏笔，留在最佳的时机公布。如果这样的留白安排在课堂开端，答案则在课程结束时进行公布，这样便可达到设下疑问、维持兴趣、前后呼应、当堂检测的目的和效果。如果留白放置在课堂的结束，则可激发学生继续沿着课堂所学知识，课后进一步进行自发探究学习，让学生的学习步入更深的状态。如本节复习课，笔者在导入阶段就利用了一道难度较大的模拟考题(例2)进行留白处理。

【例2】果蝇的X、Y染色体(图3)有同源区段(Ⅱ片段)和非同源区段(Ⅰ、Ⅲ片段)。有关杂交实验结果如表5。下列对结果分析错误的是

( )

图3 XY染色体不同区段图析

表5

A.通过杂交组合1,可以直接判断刚毛为显性性状

B.通过杂交组合2,可以判断控制该性状的基因位于Ⅲ片段

C.Ⅱ片段的基因控制的性状在子代中也可能出现性别差异

D.减数分裂中，X、Y染色体能通过交叉互换发生基因重组的是Ⅱ片段

虽然大多数学生在规定时间内无法给出正确的答案，但笔者并未马上公布答案，也并未急着分析试题，而是以此为“引子”导入复习课，告诉学生要解决这道题，需要利用“假说-演绎的”思维，从而引入该微专题的教学。

而当该微专题复习完成后，为了检测学生对“假说-演绎法”的掌握情况，笔者再一次将该题展示出来，要求学生在尽可能短的时间内进行作答。经过对该微专题的复习后，大部分同学都能给出正确的答案，该题发挥了很好的当堂检测和评价的作用。

七、课后探究，持续深入

一节有深度的课堂，其魅力绝不仅仅局限于40分钟，而应是延续到课后。因此，除了必要的课堂留白外，设计拔高要求的课后探究习题是非常重要和必要的。例如在该微专题结束后，笔者要求学生以“假说-演绎法”的思维继续去探究“判断基因在染色体上的位置”等系列问题，使学生可以进一步将所学知识进行巩固和拓展。

【课后习题】科研人员在研究中发现：某睡眠时间正常(每天睡眠10～12小时，简称正常睡眠)的果蝇纯合品系中出现了一只睡眠时间短(每天睡眠3～4小时，简称短睡眠)的雄性果蝇。研究还发现，短睡眠为显性性状，由基因A(其等位基因为a)控制。经过该研究团队的努力培育，现除了有纯合正常睡眠的雌雄果蝇外，还有不少纯合的短睡眠雄果蝇和雌果蝇。

利用上述果蝇品系为材料，分别设计有关的杂交实验方案实现下述任务，并预测实验结果、写出结论：①判断该基因是否位于细胞质中？②判断该基因是位于常染色体上还是位于X染色体上？③判断该基因是位于常染色体上还是位于XY染色体的同源区段上？④判断该基因是否只位于Y染色体上？

八、结语