指向科学探究的调查活动教学设计

黄葳

摘 要 以“人类常见遗传病的调查分析和预防宣传”为例，指向科学探究的教学设计以“情境-问题-任务-评价”为主线，以遗传病调查活动为载体，聚焦大概念，通过查阅文献、生生互动、师生互动等学习活动解决一系列情境问题，在调查活动中落实核心素养的发展。

关键词 调查活动 核心素养 科学探究

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

1 教材分析及设计思路

依据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》修订的沪科版普通高中生物学教科书（2022版）的探究活动改进并增至15个。通过对这些探究活动的学习，学生更能认识到生物学概念是基于科学事实，经过归纳与概括、演绎与推理等方法形成的。本节课选自2022年版沪科版高中生物学《必修2·遗传与进化》第三章第四节“活动·探究人类常见遗传病的调查分析和预防”。在该节内容之前，学生已经学习过分离定律、自由组合定律以及伴性遗传，为学习本节内容奠定了基础。

常见调查活动包括问卷调查法、文献调查法、实地观察法、访谈调查法等。实际调查中应根据不同的调查内容，选择合适的调查方法，也可以联合使用多种调查方法。通过科学设计调查过程，可减少不必要的人力物力浪费，获得更可靠可信的调查结果。以“人类常见遗传病的调查分析和预防宣传”为例，虽然目前对于白化病、红绿色盲等一些常见的人类遗传病还没有有效的治疗手段，但通过开展调查活动，有助于学生认识到采取各种检测、预防措施，可尽量降低遗传病发病率。然而，许多一线教师在本节课实际教学过程中通常会遇到一些共性问题，例如如何设计调查活动培养学生的科学思维、如何在保证教学内容完整性的基础上合理安排教学时间、如何客观解释实际调查结果与理论值之间的偏差等。因此，笔者对原有设计进行了部分改进和细化，以期解决以上问题。

本节课以“制定调查计划→实施调查活动→撰写调查报告→预防宣传”为主线，在课上重点突破调查方案的制定，关注科学性原则、平行重复原则、随机性原则等，培养学生科学探究能力。教学通过生生互评、教师点评、资料查阅验证等方式，发挥学生在探究过程中的主体地位；通过对呈现的调查数据进行分析，培养学生观察与归纳、演绎与推理的科学思维。

课后学生选择某一种遗传病，自主完成调查、报告撰写、科普宣传，提高公众对遗传病的认知和关注程度，培养社会责任感。

2 教学目标

（1）通过设计红绿色盲遗传病的调查过程，掌握调查和统计人类遗传病的初步方法。

（2）通过小组合作，制定调查方案，发展解决生物学实际问题的能力，培养科学探究素养。

（3）通过对调查数据的整理和分析，发展观察与归纳、演绎与推理的科学思维，建立结构和功能相适应的生命观念。

（4）通过科普宣讲，提高公众对遗传病的认知和关注程度，提高社会交流能力以及社会责任感。

3 教学过程

3.1 创设情境，引出主题

教师展示情境：在一次学生体检中，小萌被告知自己患有先天性红绿色盲。然后，教师提出核心问题：我们身边有多少人患有红绿色盲？如何进行诊断和预防？学生思考，以小组为单位，讨论、设计调查流程，并组间交流、互评。

通过生生互评、教师完善，归纳出调查活动的一般流程，即“查阅资料、选取一种遗传病→制定调查方案→实施调查方案→分析调查数据、绘制系谱图→完成调查活动报告→制作展板等完成科普宣傳”。在调查活动中，制定调查方案、分析调查数据比较关键，需要重点突破。

设计意图：教师由身边真实情境导入，提高学生对于学习内容的熟悉感，引发学生的学习兴趣。学生通过查阅文献，培养获取、提炼信息的能力；通过小组讨论、自主设计，发展科学探究能力；通过组间互评，培养批判性思维。

3.2 群策群力，制定调查方案

教师展示调查方案流程： “明确调查目的→确定调查范围→选取调查对象→设计调查方法”。第一步，确定调查目的，要确保调查有意义、有可行性。如学生提出本次调查目的是了解小萌身边红绿色盲的发病率，并结合调查结果和所学知识，宣传、科普红绿色盲的检测和预防方法。

第二步，确定调查范围。一般选取学习或生活区域作为调查范围。由于调查范围内的人数众多，学生提出可以在调查范围内进行取样，从而确定调查对象。为了使调查结果更接近于真实情况，有的学生又提出调查对象应该具有随机性并达到一定的样本量。

第三步，确定调查方法。教师提问：如何进行红绿色盲的调查呢？经小组内讨论，几个小组分别选择文献调查法、访问调查法、集体访谈法、问卷调查法。文献调查法虽然省时省力，但存在现存资料信息滞后、与调查目的不匹配、资料不足以支撑调查结论等问题。访谈法通过《色盲检查图》对调查对象进行逐一检查，虽然结果准确，但耗时较久。问卷法通过发布网上问卷，受调查者可以通过手机端、电脑端作答，可大大节省人力、时间成本，但结果不如访谈法准确，因此需更加科学、严谨地设计调查问卷，确保调查结果更加真实可信。

各组同学通过查阅资料，组间互评，拟出一份《红绿色盲问卷调查》表单。

在此问卷中，需要很好地考虑到被调查者的隐私保护问题（注意：如果被调查者是未成年人，还需要其监护人的同意）；调查表详细的收集了红绿色盲患者性别、人数和患者家系表型的信息，便于进行后续数据分析，得出比较接近事实的调查结果和结论；基于平行重复原则，有关色盲的判断罗列了3道以上问题，使得调查结果更为可信、准确；问卷中还设置了必做题，以便在回收问卷时剔除无效问卷，使得调查数据更加真实准确。同时，问卷中包含有助于提高、改善红绿色盲患者困境方面的问题，使得调查更具有意义。

设计意图：通过生生互评、教师点评，发挥学生在探究过程中的主体地位，培养批判性思维。通过调查问卷的设计，学生体会科学探究过程中的科学性原则、平行重复原则、可行性原则、随机性原则等，培养学生的科学思维。

3.3 分析数据，得出结论

教师通过多媒体展示某小组的调查结果。调查数据显示，男患者人数多于女患者人数，调查统计的数据低于我国发病率均值。基于以上调查结果，教师引导学生进行结果分析。

学生经过小组讨论，男患者人数多于女患者人数体现出伴X染色体隐性遗传的特点，而出现差异的原因可能是本次调查样本量较少或者是不同民族或地区的红绿色盲发病率具有较大差异，导致调查结果出现偏差。同时，有学生提出还有可能的原因是参与者意愿不强或对红绿色盲判断的能力不足。选取筛查发现的一位红绿色盲患者，对其家系红绿色盲调查情况（表1）进行展示。教师可让学生尝试画出该家系系谱图，并尝试自己归纳红绿色盲遗传病的遗传特点，写出家系成员的基因型（图1）。设计意图：培养学生“图-文-表”信息转化能力。

通过对患者家系系谱图的分析，引导学生分析单基因遗传病的四种主要类型，运用结构与功能观，观察致病基因位于常染色体和性染色体导致不同性别的后代患病率不同的生命现象，通过演绎与推理、归纳与概括，探讨致病基因位置与不同性别发病率的规律。同时，了解人类遗传病是可以检测和预防的，体会遗传学知识在现实生产生活中的应用。

3.4 归纳总结，撰写报告

教师展示遗传病调查报告通常包括的五个部分：前言、调查过程、调查结果与数据分析、讨论及初步结论、参考文献，并指导学生在调查结束后尝试自己撰写调查报告。在前言部分，简要说明本次调查的目的、取样范围、所调查遗传病的特点，如遗传方式、在不同人群中的发病率、临床表现等。在调查过程部分，简要说明调查方法、被调查人数或家系数等。在数据分析部分，统计、整理发病人数、家系数、典型家系相关信息，绘制系谱图。在讨论及初步结论部分，简述该遗传病的遗传方式、在本次调查范围内的发病率、本次调查的意义以及通过本次活动得到的收获等。教师可组织生生评价和教师点评，深化调查活动主题。

设计意图：培养学生归纳与概括、撰写报告的能力，培养社会责任。

3.5 科普宣传，深化主题

课后，教师可让学生以小组为单位，实际开展遗传病调查活动，并撰写报告。最后以班级为单位，制作一份展板或宣传册，内容包括3～4种人类常见遗传病的发病现状、临床表现及其诊断和预防措施，在校园或社区实施科普宣传活动。

设计意图：引起社会关注，提高学生社会责任，深化本节课主题。

4 教学反思

本活动是高中阶段一个非常重要的课外调查活动，课堂上教师通过引导学生设计调查方案，体会调查过程中先整体再局部、先宏观再细节的设计思路。

在课后实践的过程中，学生通过亲历科学探究过程，培养科学思维和社会责任，深化生命观念。有的学生对于调查结果与社会学数据存在差异有更科学的理解，可尝试通过反向思维继续完善调查方案。有的学生认识到调查的艰辛，对科学家有了更深的敬意。更多学生通过本次活动关注到了遗传病群体，并进行了积极宣传，提高社会公众对遗传病的认知和关注。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）［S］. 北京：人民教育出版社，2020.

［2］何彬，徐捷，王毅男. “調查人群中的遗传病”教学设计［J］.生物学通报，2016，51 （10）：17-20.