以核心素养为导向的高中生物学单元教学探究

袁光勇

（铜仁市第二中学 贵州铜仁 554399）

一、基因的本质与表达单元教学

根据人教版《高中生物学·必修2·遗传与进化》第3章“基因的本质”和第4 章“基因的表达”等内容，选择以“DNA 是主要的遗传物质”“DNA 的结构”“基因通常是有遗传效应的DNA 片段”“DNA 的复制”“基因指导蛋白质的合成”以及“基因表达与性状的关系”为最富有挑战性的复习内容。本单元复习要点为DNA 双螺旋结构、DNA 分子作为遗传物质所具备的特性，以及对遗传物质的复制、转录和翻译等基本机理。帮助学习者基于对生物遗传的细胞基础与遗传过程的基本规律的深刻理解，通过采用模型和讨论思维等探究学习方法体验生物科学发生历程、习得有关基因组信息结构和功能等生物遗传的大分子知识，从而发展模型能力、讨论能力和批判思维能力等学习能力。

（一）单元学习目标的制定

单元认知目标评价了学生单元阅读后，在生命理念、科学思考、科技探索和社会责任等层面上的表现。反映高校生命科学教育基本思想，推动学生生物学基础素质的提高。单元学习任务包含各单元的主要学习任务及各课时预习任务，对课堂教学富有指导性和可操作性，也是生物学科学习的重要依据。

根据课程标准的内容特点、教学指导要点和学习者需求，提出了《基因的本质与表达》的单元学习目标，以反映单元学习后学习者生物学基本素质的发展。

1.总目标

利用遗传产物研究的典型实践、对DNA 结构模型研究历程和遗传资源多样化成因的探讨，以及对DNA 双螺旋结构模型建模活动，进一步阐述DNA 为主要的遗传物质、DNA 分子结构的主要特征和DNA 的复制机理，并阐明基因组结构和遗传资源之间的重要关联。能从与遗传物质构造和功能相适应的观点，总结科学家们探究基因本质的基本步骤与方式，从而领悟假说—演绎法、建模方法和推论方式的科学价值，并最终建立遗传物质的多样化和与共同性相适应的新生命物质观。以建模、推论等探究性学习方法，通过对有关事例、证据及其比较的分析，进一步阐述基因组信息转录和翻译方法及中心法则，进一步阐述新生命科学领域的系统性。尝试多角度、多因素化地解析事件，并且利用已学知识和经验提供假设，从而认识科学实验、技术进步和团体协作在寻找遗传物质奥秘的科学研究中的重要意义；认同人们对遗传产物的认识是不断深入、不断完善的过程。

2.课时目标

①通过讨论肺炎变异性链球菌转化实验与噬菌体感染实验的原理，文章中得出了结论：将父母的遗传资料，通过DNA传播给了下一代。尝试在自变量控制中应用“加法规则”和“减法规则”。并举例说明了物理和化学方法在生命科学研究中的重大影响。

②通过讨论双螺旋DNA 结构模型的建立过程和双螺旋DNA 结构模型的建模活动，总结了适合存储丰富遗传信息的DNA 结构特征。遗传物质结构和功能的适应性概念已经形成。认识到团队合作和多学科合作在DNA 结构研究中的重要作用。

③该文基于有关事实和依据，以讨论与探讨的方式，探讨了“基因是对大多数生物体具有遗传效应的DNA 片段”，以及基因和遗传信息之间的关联。数学模型也说明了DNA 的生物多样性与特异性。最初的观点认为，遗传物质的多样性必须与社区环境相容。

④分析DNA 半保留复制的实验证据，并解释演绎假设方法的基本思想。根据互补碱基配对原理进行DNA 复制建模活动，总结半保留DNA 复制的机制及其生物学意义，进一步形成遗传物质结构和功能适应性的概念。

⑤论文中根据大量与基因驱动蛋白质产生有关的实验事例和数据，采用模型研究和演示等实验科学方式，系统阐述了产生基因与翻译的机理及其遗传信息的中心规律，进而给出了生命是物质、能量与信号的统一体的基本理论。根据世界上几乎每个生物都有一个遗传密码这一史实，这将有助于理解生物世界的统一性，从而了解到今天的所有生物都可能有一种共同的起源，从而形成了生物进化的观念。从基因表达的机制与方法中可以感受逻辑之美、简单之美与平衡之美。

⑥对有关数据的比较分析给出了一些实例，表明了基因可以通过调控蛋白质合成和与蛋白质结合来调节生物体的特性。也说明了细胞分化过程是基因选择性表达的结果，并利用模型活动，对比分析了高丽川玉花的外形构造以及小鼠毛色的遗传现象，并总结了其表观遗传现象及机理。了解到基因、环境与特质之间关系的复杂性，人们尝试以多种视角和因素剖析事件，并运用所学知识和经验提供假设。人们认为科学技术仍在持续发展，而人们对生物世界的探究也是无穷无尽的。

（二）单元教学效果评价

单元的审查和评估是教育个体设计的重要组成部分，它也是对学生学习成果的评估。它主要侧重于评估个体学生的人生前景、科研思想水平以及个体学习后提高科研创新能力的成功程度。主要评估方法包括教学讨论、问题解决、技能测试、课外作业、社会实践评估和考试。由学校领导和老师构成主要的评价队伍，主要以个体学习者自主评价、同行评论以及老师个人评论的形式，鼓励个体学生对学习方式的反省与改善。我们应该客观地记录和收集学生生物基础阅读技能在学习活动中表现的详细数据，系统地、持续地评估和支持学生生物基础阅读的发展，以实现教学的准确改进。

二、基因突变单元教学

（一）单元学习目标的制定

根据人教版《高中生物学·必修2·遗传与进化》第5章“基因突变”的内容，通过研究人基因组及其染色体结构与数量的变化，可能产生相关蛋白质结构及其细胞功能的改变，从而形成分子结构和功能观。通过利用生物产生的可遗传变异为生物进化提供了原料，并通过利用对城镇区域经济发展保留大量有利突变，由少量的有利突变逐步累积，最后通过生物质量的互变会形成质变，并由此形成新的社会生物学，从而建立了进化论与适应观。

通过基因突变和染色体变异的具体例子，可以归纳总结基因突变和染色体变异的定义与特征；根据有性繁殖过程中的基因重组所产生变异的生物多样性，剖析有性生殖在生物进化过程中的重要性，以训练科学思想。

通过对统计资料的收集与分类，认识人类遗传病的种类、发病因素和防治，全面掌握人类基因组检测技术在遗传病检测中的运用，以及人类基因组规划对科技发展、人体保健、社会伦理等方面产生的深远影响，从而引导人类健康生活，培育科学能力和社会责任。掌握遗传学基本原理及其在育种上的运用、遗传病的监测和防治，可以建立正确的科学价值观。

（二）单元教学效果评价

每一节课的教育评价都要指导单元课程素养的形成。教师布置了以下的评价题：

1.致突变后的新基因一定会形成新特性？如果基因的结构变化并不会引起其控制的新特性变化，属于基因突变吗？（生命观念）

2.也有人认为在自然界条件下人类基因组的突变率很低，并且这些基因突变对生命体是很不利的，所以它们无法为生物进化提供原料。这个说法合理吗？（科学思维）

3.基因突变对进化的意义又是什么呢？（科学思维、社会责任）

三、生物的进化单元教学

（一）单元学习目标的制定

按照人教版《高中生物学·必修2·遗传与进化》第6章“生物的进化”的内容要求、学习要求和学业质量标准，围绕着培养学习者核心素质的需要，从学习者的角度入手，说明了学习者通过进行单元学习所达到的学习目标。具体目标包括：

1.能从生物化石、细胞代谢、分子构造等方面，说明丰富多样的生物来自共同的起源。

2.能利用实验研究、数理模型等方式，理解生物的适应性是社会选择的必然结果，从而建立“进化与适应观”。

3.能应用马克思主义“进化与适应观”，系统阐述世界生物多样性的形成过程及其对人类经济社会发展中的重要作用，能按照国际生物多样性的保护准则积极参与维护世界生物多样性的实际活动。

（二）单元教学效果评价

核心素质，是指在解决现实情境中的实际问题时所表现出来的基本价值观念、必备品格与关键能力，因为单元教学比较强调整体和结构性，所以基于核心素质的单元教学评价既要注重实际问题的情境性、整体性、综合性，也包括对学习者生活中实际情况的记录检测和改进。鉴于教师们对日常题目较为熟悉，因此本文中只设置了常用的基于核心知识点的小单元课堂教学测评题目：

1.通过获取并解析相关的生物进化证据，以研究现存生物来自共同的起源的问题。（科学思维、生命观念）

2.用图示的方法建立生物进化理论的基本模式，以探究生物多样性的成因，并说明超级细菌产生等现象，以提供解决的建议。（科学思维、生命观念、社会责任）

四、基于高阶思维培养的单元教学反思

（一）建立课堂内在逻辑

在这种大型课程单元中，老师特别重视单元的整个课程设计，特别重视前后课间的内在逻辑关系。比如，学生首先进行“研究植物细胞失水和吸水的实验”，接着在下一节课中通过观察扩展细胞自由扩散的概念，以训练学生的科学思考技巧，如用经验推导和数据分析等，从具体到抽象、综合和归纳。当本单元研究完成时，老师指导学生通过分析研究中的实践情境，总结和完善整个单元。而这些实践活动有助于学生利用学习概念和探究活动树立良好的世界观，并发展科学研究技能。

（二）培养学生高阶思维

学生活动，如总结和归纳、逻辑推理和推论、模型与建模、批判性思考与创新思维。同时，教材中还贯彻着科学生活观的教育思想，如物质生活观、生命结构功能观、社会生存系统观、适应进化观等，为解决现实生活中的问题服务。它实现了学生学习和社会生存之间的直接关联，并完成了对高级学生分类、综合、评价、创新等基础思维技巧的训练。

（三）利用评价促进学生高阶思维

评价模型并不把老师当成单纯的评价主体，而是赋予了学生“评估权”，让教学评价变成了老师与学生一起参加的社会活动，从而全方位、客观地评价学生，同时从个人发展的视角观察学生在读书过程中的发展，从而最大限度地发展学生基本的阅读能力与高级思考技巧。差异化教学评价还有助于调动学生的学习积极性，以更立体的方法评价学生的学习效果，从而发现每个学生的引爆点。结合课程标准，老师们能够通过对“1、2、3、4 级”的综合评估与评价，更加清楚地揭示学生的基本阅读水平和各项高级思考技巧的提高程度，从而促使学生课堂活动的迅速适应以及对评价成果的有效反馈，让学生们可以更好地自主评价和积极自我调节。

结语

生物能力主要分为观察能力、实践能力、逻辑思维、语言表达能力等。现行教科书对该单元的知识系统做出了界定，这不但降低了课程设计与执行过程中的技能训练意识，而且减少了部分专业技能训练，无法开展系统训练。在长时间的课程考察中，发现学生认真完成知识单元中的全部课程和开展了完整的难题设计练习之后，仍有不少学生的通过观察和研究问题图表的能力、实验设计能力并未明显提高，同时学生的中考表现也不理想。如此一来，生物课程便面临着这样的一个局面：老师通过扩大训练量来增加生物知识，而学生则只能通过应付训练内容来完成任务。所以简单的知识教学和生物训练主题并不能达到提高生物能力的目的，而提高生物能力需要新的教学方法。

生物学科的技能不是一夜之间就能获得的，而是需要一个学习、熟练和提高的过程。同时，通过生物教学也提高了学生的学习和研究能力，有效促进学生全方位素质提高。