生物学教学渗透劳动教育的课堂实践——以“杂交育种与诱变育种”的复习为例

四川 袁 梅 周裕志

(作者单位：四川省射洪中学校；四川省射洪市教育科学研究室)

1.教材分析和学情分析

1.1教材分析

人教版高中生物学教材必修2第5章的主要内容包括基因突变、基因重组和染色体变异，这些知识的原理为作物育种奠定了理论基础。必修2第6章第1节的“杂交育种与诱变育种”是将第5章的理论知识应用于生产实践，改善作物品质，满足人们的生活需要，提高人们的生活水平。

1.2学情分析

新课阶段，学生主要是从杂交育种和诱变育种的过程及优缺点认识育种，对育种原理的实质、各育种方式之间的区别与联系、根据需要选择并设计育种方案等缺乏深入的认识。对此笔者进行了学情调查，结果显示大部分学生目前主要存在两方面的问题：一是知识遗忘甚多，对各种育种方式的原理、操作过程的记忆模糊不清，不能正确书写遗传图解等；二是知识比较零散，没有形成完整的育种知识体系，虽然知道杂交育种的原理，却不能理解其实质。

2.教学目标

基于《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生学科核心素养的要求，笔者制订了如下教学目标。

(1)掌握杂交育种、诱变育种和单倍体育种的原理、方法、优缺点，并制作表格比较三种育种方式，培养归纳与概括的科学思维，并在教学过程中渗透结构与功能观、进化与适应观等生命观念。

(2)联系生产实际理解杂交育种和单倍体育种，能设计合理的实验方案来解决生产中的实际问题，提升科学探究能力。

(3)通过对各种育种过程的学习，体会科技工作者劳动的创造性及农民劳动的艰辛，培养崇尚劳动、尊重劳动、践行劳动的精神，担当保护环境、节约粮食的社会责任。

3.教学方法

本节课将采用“抛锚式”教学，即通过模拟“优良玉米品种育种方案招标会”的形式，将生产中的实际问题抛给学生，学生以小组(参与竞标的公司)为单位，通过交流、互动，设计合适的育种方案，亲自体验解决问题的过程。这样设计，使得本节的知识内容不再局限于杂交育种和诱变育种这两种育种方式，相关内容可延伸至单倍体育种，提升学生归纳、总结的能力。

4.教学过程

4.1创设情境，引入新课

古诗《悯农》→展示“光盘行动”的图片→展示“食不果腹”和“丰衣足食”的对比图片→播放生产、生活中的求助视频→发布“招标公告”。

【设计意图】①教师阅读古诗《悯农》，呈现“光盘行动”的图片、“丰衣足食”的图片以及“食不果腹”的图片，通过鲜明的对比说明育种改变作物品质的重要性。②播放农户向市政府寻求帮助的视频，发布“招标公告”(图1)，自然过渡到通过模拟招标活动的形式来帮助其解决问题，进入育种方案的设计环节。

图1

4.2模拟招标活动

4.2.1设计标书

学生以小组为单位，模拟“招标公司”，合作学习，根据所学设计出黄色糯性玉米的育种方案。

【设计意图】检测学生对育种相关的基础知识的掌握程度，检测学生能否正确书写遗传图解、能否利用所学知识设计育种方案。通过合作探究解决实际问题，提升学生的科学探究能力。

4.2.2展示标书

学生1展示杂交育种的方案(图2)，学生2对此方案做相应的补充(图3)。

图2 图3 图4

教师点评学生设计的方案，提出遗传图解书写的注意事项并归纳总结杂交育种的原理、步骤及优点。

【设计意图】学生展示自己设计的育种方案并进行解读，解读内容包括杂交育种的原理、优点以及操作步骤。在此过程中，教师指出学生书写的遗传图解中不规范的地方及方案中可能存在的问题，并对其进行总结，以巩固学生对杂交育种相关基础知识的记忆。

学生3展示并解读单倍体育种的方案(图4左)，其所在小组其他学生同时设计了采用诱变育种获得所需黄糯玉米的方法，而后由同组的学生4解读诱变育种相关的方案(图4右)。

【设计意图】学生展示自己设计的育种方案并进行解读，通过学生的解读可以反映出学生对育种知识的疑惑处，教师适时做出指导，并提出“嫦娥五号”携带由华南农业大学提供的水稻种子进太空这一事件，引导学生形成关注社会议题的社会责任感。

4.2.3互评标书

学生对参与“投标”的每一个方案都从操作过程、原理、优点这三个角度进行了解读，难道这些育种过程都只有优点没有缺点吗?教师由此引导学生从专业的角度对其他“公司”的方案进行合理的评价。

【设计意图】引导学习小组之间相互评价，发现不同育种方式的缺点，培养学生的批判性思维。

4.2.4师生互动

本环节以教师提问、学生抢答的方式进行，问题设置如下：

问题1：杂交育种的原理为什么是基因重组？(试从个体性状、细胞水平、分子水平进行分析)

此问“答案”较多，为降低其难度，笔者将其拆分为3个小问让学生“抢答”，更有利于课堂的顺利进行，同时也可以提高学生的参与度。抢答结束后，教师要做出强调：①基因重组发生在减数分裂时期；②基因重组体现了“微观的基因决定了宏观的性状”这一概念。

【设计意图】通过从宏观的个体性状到微观的细胞水平、分子水平的深入分析，学生深刻理解了杂交育种的原理，逐渐形成结构与功能相适应的生命观念。

问题2：杂交育种过程中“操作简单”是如何体现的？实际育种过程真的容易吗？

学生能回答出“杂交育种过程采用的是连续自交选育纯合个体，无需太多技术上的复杂操作”。但对于杂交育种是否容易，需要教师进行补充：杂交育种过程主要包括亲本的选配、杂交后代的处理以及株系的比较三个环节。其中，杂交亲本的选配是成败的关键，这需要长时间的观察和选择。对于后代的处理，例如在F2中，黄色糯性玉米所占的比例为3/16，纯合黄色糯性玉米所占的比例为1/16，若要获得10株纯合黄色糯性玉米，F2至少需要隔离种植160株，然后在其中选择30株符合要求的玉米再进行隔离种植，直到最后选择出符合要求的纯合黄色糯性玉米，这一过程一般需要4年时间，这是一项耗时长且劳动强度大的工作。而学生的“十年寒窗苦读”也是一项长时间的体力和脑力劳动过程，虽然辛苦，但要想有所收获，就必须要为此付出努力。

【设计意图】将杂交育种工作量大、耗时长的特点用数据量化并展示出来，让学生明白杂交育种简单但不容易，是一项需要付出大量时间与精力的劳动，同时也让学生认识到劳动的不易，由此联想到学生自己正在经历的“十年寒窗”，教导其刻苦学习、努力奋斗、践行劳动。

问题3：杂交育种过程中玉米是否发生了进化？为什么？

因对进化的本质理解不够透彻，学生一般会回答“没有发生进化，因为没有形成生殖隔离。”教师在此进行追问：生殖隔离是形成什么的标志？一定要形成生殖隔离才会发生进化吗？通过追问，学生便能给出正确答案，即“生殖隔离是新物种形成的标志。育种过程中玉米发生了进化，因为玉米种群的基因频率发生了改变。”教师还需着重强调：杂交育种过程中发生了基因重组，为进化提供了原材料，还进行了人工选择，所以玉米种群的基因频率发生了改变，玉米发生了进化，人工选择后的性状得以生存和繁殖。

【设计意图】通过提问引导学生复习进化相关的知识，渗透进化与适应观。

问题4：若对动物进行杂交育种，操作方式与植物一样吗？

【设计意图】拓展杂交育种的范围，辩证分析动植物杂交育种的异同，启发学生再一次思考对实验方案的设计。

问题5：为什么诱变育种工作量大，具有一定的盲目性？

此问题较简单，学生基本都能说出其原因是“基因突变具有不定向性、低频性、多害少利性”。教师需要指出：在实际操作中，诱变育种不仅需要高科技技术做支撑，还很考验研究人员的心理承受能力。因为工作具有“盲目性”，为此付出大量的时间与精力之后不一定会取得成功。因此，研究人员要能承受得了失败带来的“打击”。

问题6：单倍体育种技术的复杂是如何体现的？

学生能答出“花药离体培养是一个很复杂的操作过程”，但花药离体培养的具体细节需要由教师来指出：从时间上来看，单倍体育种一般2年就可以获得需要的纯合新品种。但其中的花药离体培养却是一个复杂的过程，它需要在无菌条件下进行，包括配制培养基、接种、培养等步骤，离体的细胞要经过组织培养后才能形成幼苗。这个环节要想取得成功，与诱变育种一样必须要有先进的科学技术以及设备、设施，而这些技术也是科学工作者的劳动成果。科技改变人们的生活就体现在人们的“衣食住行”中，所以同学们也要崇尚科学、崇尚劳动。各位同学现在的任务就是认真学习科学知识、开拓创新，用知识和智慧来武装自己，将来才能用自己的劳动造福社会。

【设计意图】问题5和问题6，引导学生复习基因突变的特点和单倍体育种中花药离体培养的过程，让学生体会科技劳动的崇高，从而引导学生崇尚科技、崇尚劳动，鼓励学生努力学习，用知识、智慧武装自己，为以后能用自己的劳动造福人类做准备。

问题7：有了优良品种后，一定能喜获丰收吗？

学生能答出“生物的表现型由基因型和环境共同决定”，针对这里的“环境”，大部分学生会单纯地认为是气候环境。而在农业生产中，良好的环境不单单指气候条件，还包括农民在种植过程中的精心管理，如水肥管理、除草驱虫、收割、晾晒等。想要吃到香糯的玉米还要经过运输和加工两个步骤。由此教师提出来之不易的劳动成果是值得人们尊敬的，世界上的一切幸福都需要靠辛勤的劳动来创造。

【设计意图】讲解性状表现与基因和环境的关系，通过体会劳动人民的辛勤付出，培养学生尊重劳动成果、节约粮食的情感态度与价值观。

4.2.5综合评定

列表比较几种育种方式并提出如何根据实际需要选择合适的育种方案。

几种育种方式比较表

【设计意图】引导学生建构育种相关的知识体系，训练归纳与概括的科学思维。

5.教学反思

本节课以解决生活中的实际问题为切入点，以模拟“优良玉米育种方案招标会”形式为路径，引导学生合作探究并回忆与育种有关的知识，达到巩固复习的目的。在整个教学过程中，培养了学生的学科核心素养，让学生感受到了劳动的崇高、艰辛，唤起了学生崇尚劳动、尊重劳动、践行劳动的社会责任感；引导学生学会从身边小事做起，形成造福人类的情感态度与价值观。