基于境脉的初高中生物学衔接教学实践

摘 要：初高中生物学衔接是指初、高中相似概念间的相互联系以及思维的衔接。本文通过基于境脉的初高中生物学衔接的教学研究，帮助学生将初中和高中的生物学知识进行有效关联。教师在开展初高中生物学衔接教学的过程中，选择可延展的整体化境脉，创设初高中生物学衔接境脉。通过构建具有挑战性的实践论证，提升学生的探究实践能力。本文基于科研论文的论证式教学，实现高中衔接教学思维进阶；基于同一问题的引导思考，关注初高中学生的概念进阶水平。

关键词：境脉教学；初高中生物学衔接；科学思维；科学本质

文章编号：1003-7586（2024）06-0036-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

在初中和高中两个学段，教材内容中虽然呈现出相似的生物学知识与概念，但在初高中却有着不同的教学深度和表述方式。初高中生物学教学衔接指初、高中相似生物学概念的相互联系以及思维的衔接。笔者通过研究初高中生物学衔接的教学策略，探索出初高中生物学衔接的基本模式，为学生的核心素养的提高，以及高中乃至大学生物学的继续教育奠定基础。帮助学生把初高中的生物学知识进行自然而有效的过渡、衔接，编织起一条理论和实际相结合的纽带，使两个相对独立的生物学学习阶段化为一体。基于境脉的初高中生物学衔接教学研究是选取适宜的教学内容，创设支撑整个单元的、整合性的真实生物学境脉，从而进行初高中生物学衔接的案例研究。^［1］本文以社会学议题“吸烟的危害”这一境脉下的初高中生物学课堂教学为例，对如何进行境脉衔接的问题展开探讨。

1 选择可延展的整体化境脉，创设初高中生物学衔接境脉

教师先分析《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（以下简称《义教课标》）和《普通高中生物学课程标准（2017年版2022年修订）》（以下简称《课程标准》），选择合适的教学内容进行初高中生物学衔接教学。初中《义教课标》里有通过自制实验装置，观察香烟中的焦油对草履虫纤毛的影响的案例；苏教版普通高中教科书《生物学·必修2·遗传与进化》第2章“表观遗传”的内容中有吸烟对基因表达的影响的案例，由此教师确定以社会性议题“吸烟的危害”为同一境脉，进行初高中生物学一体化课堂教学。笔者研究《义教课标》和《课程标准》发现，初中对应大概念9，高中对应大概念3中的次位概念3.1.5均概述了基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。因此，初中的课例定为“探究吸烟对动物生存的影响”，其中由于不容易观察到草履虫纤毛，教学时把实验材料更换成金鱼。高中的课例则应定为“探究吸烟对基因表达的影响”。

设计意图：初中教师从分组实验及演示实验来证实吸烟对健康的影响，帮助学生形成一定的生命观念和正确的社会责任。高中教学以吸烟改变人体性状这一真实境脉作为思维环境，引导学生获取信息、分析讨论，最终理解生命现象发生的内在机制。教师基于同一社会学议题教学创设境脉，不仅实现了衔接不同学段的大境脉教学，而且很好地体现了初高中知识体系的融合与贯通。大境脉教学从表观到微观、从现象到机理、从实验探究到逻辑推理，帮助学生建立完整的知识体系，实现初高中生物学衔接的一体化教学。

2 构建挑战性的实践论证，提升探究实践能力

在初中“探究吸烟对动物生存的影响”课堂教学中，教师从日常的宣传海报入手，结合课前的调查（学生家庭吸烟状况以及学生接触烟雾的机会），引导学生形成香烟有害健康的科学认知，并由此导入实验探究。随后教师通过分组实验及演示实验证实加深科学认知，引导学生形成生命观念。教师提出问题串：针对“香烟浸出液对小鱼呼吸的影响”探究题目我们该如何提问？又该如何作假设？进行实验设计时需要注意哪些要求？如何设计实验记录数据？具体记录什么数据？

学生作出香烟对爪蟾的生活有影响的假设，在设计实验时关注对照实验、单一变量和平行重复等原则。对于因变量的选择，部分学生认为记录呼吸状态难度大，也可改为记录皮肤变化等活动状态。学生完成实验设计后，分小组进行实验并分享实验结果。学生通过探究发现烟草浸出液对小鱼的呼吸频率有一定的影响，经分析表格后得出在烟草浸出液的低浓度和高浓度范围中，呼吸频率的变化会呈现不同趋势的结论。引导学生对结论进行分析后，教师展示香烟对人的肺部影响的视频，引导学生形成吸烟危害健康的意识。最后学生展示课前制作的戒烟宣传标语，向他人警示并宣传吸烟的危害。

设计意图：引导学生能正确评价吸烟对健康的影响，认识到吸烟者是一种流动的污染源。教师通过指导学生设计实验、操作实验，让学生认识到吸烟对人体健康的危害，培养学生珍爱生命、远离烟草的意识。教师进一步通过烟草浸出液对小鱼呼吸影响的实验引导学生巩固科学探究的过程，培养学生设计实验、操作实验的能力，以及团队分工合作和语言表达等相关能力，使学生进一步提高探究实践的能力。

随后教师通过提问，引发学生思考作为中学生的责任态度和责任意识，唤醒学生的社会责任感和家庭责任感，使学生自觉成为一名禁烟宣传员，制作宣传口号并思考戒烟方法，将学习形成的认知内化为实践动力，应用于生活中。

3 基于科研论文的论证式教学，实现高中衔接教学思维进阶

教师通过导入初中“探究香烟浸出液对金鱼呼吸速率的影响”的实验视频，联系中心法则的知识，引出“探究吸烟对基因表达的影响”的研究课题。教师展示同卵双胞胎中吸烟者与不吸烟者的容貌对比，引导学生思考吸烟影响基因的表达途径。

第一步：展示科研论文资料一。烟草中的多环芳烃等物质可导致肺癌的形成。芳烃受体抑制因子（AHRR）是抑制芳香烃受体（AhR）发挥保护作用的蛋白质，对比长期吸烟者AHRR基因与不吸烟者AHRR基因的碱基序列，发现并无差异。教师提问：吸烟者与不吸烟者基因的碱基序列是否相同？长期吸烟组与对照组的AHRR基因的甲基化相对水平与之间有何不同？学生分析AHRR基因的甲基化相对水平的图表后，得出长期吸烟组的AHRR基因的甲基化相对水平明显低于对照组的结论。学生据此得知DNA甲基化控制转录基因的表达，长期吸烟组的DNA甲基化水平低，而AHRR基因表达程度高，AHRR通过抑制AhR发挥保护作用的蛋白质，使AhR与多环芳烃结合程度下降，导致肺癌的形成。

第二步：设计模拟探究活动。学生根据概念模型，利用拉链和夹子等学具，演示长期吸烟导致肺癌的过程。教师提问：根据实验现象，推测DNA甲基化对基因表达有什么影响？尝试在一副拉链上添加夹子数量，再拉动拉链，据此推测DNA高度甲基化和基因表达之间存在什么关系？学生思考后总结DNA甲基化会抑制基因的表达，当基因发生高度甲基化时则不发生表达。

第三步：展示科研论文资料二。TEN是一种新发现的抑癌基因，可以调控某种特殊蛋白的合成，抑制肿瘤细胞生长，促进细胞凋亡和抑制癌细胞转移等。近几年，一些针对肿瘤组织或肿瘤细胞中的研究发现，PTEN基因的表达水平与组蛋白的修饰密切相关。教师展示“组蛋白的修饰”视频，并设计问题串引领学生理解：组蛋白修饰是否改变PTEN基因的碱基序列？组蛋白修饰主要调控基因表达的哪个过程？烟雾暴露如何通过影响组蛋白修饰导致癌症的发生？学生通过分析总结出烟雾暴露环境下，PTEN基因通过组蛋白修饰，调控其转录过程并抑制表达，使癌细胞加速增殖，促进癌细胞转移，引发癌症。

第四步：展示科研论文资料三。 miRNA是在真核细胞中的一类具有调控功能的非编码RNA，环境烟雾或主动吸烟可以改变miRNA的表达和功能，从而导致男性的精子产生缺陷，影响其生育能力。学生分析miRNA对基因表达的调控机制图后得出miRNA通过调控翻译途径影响基因的表达。

第五步：展示科研论文资料四。资料显示父亲暴露于尼古丁环境可能会导致后代的基因缺陷。这是由于父亲精子中关键基因的表达水平变化而导致的。教师提出问题：吸烟引起的基因表达水平的改变对子代有何影响？学生总结出这种改变是可以遗传的。学生进一步分析戒烟组的DNA甲基化水平，得出这种调控是可逆的结论。

设计意图：根据长期吸烟者与不吸烟者AHRR基因的碱基序列的资料，学生形成生物体的基因碱基序列相同，部分碱基发生甲基化影响转录过程，进而使基因表达发生变化的生物学观念。教师通过模拟实验帮助学生更好地理解甲基化对基因转录的影响。学生依据烟雾暴露环境影响组蛋白修饰导致癌症发生的科研资料，发现碱基除了部分发生甲基化，也会通过组蛋白修饰影响转录过程，使基因表达发生变化。学生基于吸烟导致miRNA调控的资料，得出miRNA的调控影响翻译过程的结论，使基因表达发生变化，并进一步完善主张。学生根据父亲精子中关键基因的表达水平变化和戒烟组的DNA甲基化水平，得出基因表达的变化可遗传。学生通过层层论证，不断完善主张中构建表观遗传的概念。

4 基于同一问题的引导思考，关注初高中学生的概念进阶水平

笔者基于同一知识点在初高中的生物学课堂都设计了同一个问题：结合本节课的学习，谈谈吸烟对人的危害，今后的生活中你会怎么做？初中从宏观上思考吸烟对人体的危害，通过设计海报等活动宣传吸烟的危害。高中从基因改变的机理去分析吸烟对人体的危害，体现了不同学段的学生在思维上的差异，及其概念的进阶发展。^［2］

设计意图：学生通过问题对教学内容进行回顾，构建完整、清晰的知识体系，同时教师对学生本节课的概念学习进行量化评价。此外，教师还通过理论联系生活的提问，引导学生关注生活，培养学生向他人宣传吸烟危害的态度责任。

学生运用中心法则的生命信息观认识吸烟导致性状变化的现象，树立生命观念，并基于吸烟影响基因表达的真实问题境脉，体验科学研究过程及其机制，发展科学探究能力，根据所学知识，对健康生活的社会议题进行思考论证，形成开展生物学社会实践的行动力，增强责任意识。

参考文献

［1］ 陈一.从“初高中衔接”视角探索初中生物学“光合作用”的教学［J］.生物学教学，2022，47（1）：14-16．

［2］ 郝瑶，黄鹤.基于生命观念的初、高中教材“生物与环境”主题的衔接分析［J］.生物学教学，2023，48（8）：73-75．