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高中生物“遗传与进化”模块基于学科大概念的单元教学创新探索
摘要:现在基础教育课程改革不断推进,高中生物课得抓住学科大概念这个关键来调整内容,才能真正培养核心素养。我们专门研究了"遗传与进化"这个板块,试着用大概念把单元教学做出新意。结果发现,目前上课时知识点经常凑不到一块儿,探究活动也零零散散的。要是能抓住"遗传规律的本质"和"自然选择怎么起作用"这些大概念,把几节课串成主题单元,搭好知识框架,再结合实际情境布置探究任务,确实能帮学生更好地掌握科学思维、理解生命现象。实际试下来,用大概念串起来的单元教学既能让知识活学活用,又能让学生看透生物学本质,确实是培养核心素养的好办法。
关键词:学科大概念;单元教学;遗传与进化;核心素养;教学创新
一、高中生物“遗传与进化”模块基于学科大概念的单元教学创新探索的价值
用大概念来教这个模块确实很有价值。首先,虽然"基因传递表达""自然选择适应"这些核心概念本身环环相扣,但按传统一节课一节课分开教,很容易把内在联系切断了。比方说孟德尔定律和减数分裂的关系、基因突变怎么影响自然选择,都得靠大概念才能把底层逻辑说透。再者,单元教学能把教材内容重新组合,设置真实情境的任务,带着学生从看现象转到挖原理。就像围绕"生物多样性是进化来的"这个大概念,学生通过对比化石记录、基因组数据,就能弄明白遗传变异和自然选择怎么互相影响,建立起完整的生命观念。另外,大概念教学特别注重举一反三,比如把遗传规律套到现代农业育种上,既能提升解决实际问题的能力,又体现了社会责任这一素养要求。
二、高中生物“遗传与进化”模块基于学科大概念的单元教学创新探索的现状
(一)知识整合缺乏深度,核心概念关联不足
现在上课时,老师往往跟着教材一节节往下讲,很少把不同章节的内容串起来。就拿"基因表达"和"表观遗传"来说,明明都在讲遗传调控,却放在不同单元教,学生自然搞不懂环境因素是怎么通过影响基因表达来改变性状的。有些课虽然试着把知识点连起来,但只是简单罗列,没有真正说清楚概念之间的内在联系。比如教"自然选择"时,老师把过度繁殖、生存斗争这些要点分开讲,却没跟现代进化理论里种群基因频率变化、适应性形成这些内容结合起来,结果学生学到的都是零散的知识点。
(二)探究活动设计零散,科学思维培养受限
实验和探究本来是生物课特别重要的部分,但现在设计的活动大多只针对某个具体知识点,缺乏整体规划。举个例子,"模拟自然选择对基因频率影响"这个实验,经常是单独做一次就完了,没有跟"生物进化过程""物种形成机制"这些内容形成连贯的探究过程。学生在实验时只是验证已知结论,很少有机会思考进化动力、进化速度这些开放性问题,科学思维能力的培养就受到了限制。
三、高中生物“遗传与进化”模块基于学科大概念的单元教学创新探索的策略
(一)构建层级化概念网络,锚定单元教学目标
以人教版 “基因指导蛋白质合成” 为例,传统教学让学生死记转录、翻译步骤,却无法解释 “同 DNA 细胞为何合成不同蛋白质”。基于大概念重构时,需以 “基因通过蛋白质合成调控性状,且表达受环境影响” 为核心,拆解出 “遗传信息传递方向”“基因表达特异性”“表观遗传作用” 三个次级概念,再关联 “基因突变”“细胞分化” 等内容,形成概念链。
实际教学可设计 “解密同卵双胞胎性状差异” 主题单元:呈现户外劳作的哥哥(黝黑、患轻度糖尿病)与办公室工作的弟弟(白皙、血糖正常)的案例,围绕 “基因相同为何性状不同” 设探究任务。第一步,学生对比模拟 DNA 测序图谱,排除基因突变;第二步,用缠绕彩色纸条(组蛋白修饰)的 DNA 模型,观察 RNA 聚合酶(塑料夹子)结合情况,记录 “组蛋白乙酰化(松散)” 结合成功率 85% 、“甲基化(紧密)” 仅15% ,得出 “染色质结构影响转录” 结论;第三步,结合兄弟俩胰岛素 mRNA 数据(哥哥 0.3、弟弟 0.8),分析 “高紫外线、体力劳动是否通过 DNA 甲基化抑制胰岛素基因表达”,最终建立 “基因 - 环境 - 性状” 认知。
(二)设计阶梯式探究任务,促进科学思维进阶
以 “自然选择与适应形成” 单元为例,教材桦尺蛾案例难让学生理解 “自然选择如何影响基因频率”。可设计 “地雀喙形进化模拟实验”,分三阶段探究:第一阶段,用镊子(尖喙)、勺子(钝喙)、夹子(宽喙)模拟地雀,在 “干旱环境(小米 + 核桃)”中,尖喙平均获 25 粒小米、钝喙仅 8 粒,计算尖喙基因频率从 50% 升至 72% ,验证 “环境定向选择”;第二阶段,加入 “突发暴雨(冲走 70% 小米)” 变量,对比得出“渐变环境需 5 代、突变环境仅 2 代使基因频率达 72%∗ ,明确 “环境变化越快,进化越快”;第三阶段,结合加拉帕戈斯地雀真实数据(干旱前喙长 9.2mm 、后 10.1mm⟩ ),让学生解释 “长喙为何更易生存” 并预测多雨环境下的喙形变化。
拓展桦尺蛾研究时,学生基于数据讨论:分析 1850 年(浅色 95% 、黑色 5% )与 1950 年(浅色 5% 、黑色 95% )的基因频率变化;结合 “树皮熏黑使浅色蛾易被捕食”,设定鸟类对浅色捕食率 80% 、黑色 20% ,模拟验证频率变化合理性;最后预测 “清洁能源使树皮变浅后,10 年浅色蛾占比将回升至 80% ”。通过 “模拟→计算→分析 $$ 预测” 流程,学生用数学方法分析进化,思维从 “描述现象” 提升到 “建模预测”。
四、结束语
用学科大概念来组织单元教学,确实为"遗传与进化"模块的教学提供了系统化的思路。通过抓住核心概念、整合跨章节内容、设计递进式探究任务,学生能够打破零散的知识记忆,在深入学习中把握生命现象的本质规律。接下来还需要继续寻找真实情境与大概念的最佳结合点,开发更多样的评价方式,真正实现从知识到素养的转化。这样的探索不仅符合新课标对核心素养的要求,也为生物教学改革提供了可借鉴的实践经验。
参考文献
[1] 晏红玲.基于"遗传与进化"模块学科大概念的单元教学设计与实践研究[D].云南师范大学,2023.
[2] 陈雪梅.探究基于"遗传与进化"模块学科大概念的单元教学设计与实践[C]//中国陶行知研究会 2023 年学术年会论文集(六).2023.
[3] 罗惠琴.基于学科大概念的高中生物单元整体教学设计策略[J].精品生活,2023(15):0019-0021.
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