基于實(shí)證的“遺傳與進(jìn)化”的教學(xué)設(shè)計

黃建林

(浙江省杭州市文海實(shí)驗學(xué)校 杭州 310018)

1 教材分析及設(shè)計思路

“遺傳與進(jìn)化”是浙教版《科學(xué)》九年級下冊第一章第五節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生對遺傳、變異、DNA等名稱并不陌生，但對概念缺乏真正的認(rèn)識和理解。鑒于此，教學(xué)中把這些概念及它們之間的相互關(guān)系作為重點(diǎn)，把DNA的結(jié)構(gòu)及基因在親代與子代之間的傳遞過程作為難點(diǎn)處理。教學(xué)設(shè)計主要通過設(shè)置情境并基于實(shí)證而展開，通過對遺傳變異現(xiàn)象的觀察，引導(dǎo)學(xué)生探究遺傳變異的原因，了解遺傳物質(zhì)的探究歷程并尋找一系列證據(jù)。通過證據(jù)的尋找，培養(yǎng)他們掌握生物學(xué)學(xué)習(xí)的實(shí)證法。

2 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求制訂了如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過學(xué)習(xí)遺傳與變異現(xiàn)象的普遍性，理解遺傳與變異現(xiàn)象的原因，以及掌握染色體、DNA與基因間關(guān)系，樹立世界是物質(zhì)的觀念，形成遺傳能保持穩(wěn)定、變異促進(jìn)更好的進(jìn)化的生命觀。

(2) 通過親人性狀的對比，克隆羊圖片、噬菌體侵染細(xì)菌過程等模型展示，養(yǎng)成觀察能力及比較思維能力。通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)，養(yǎng)成質(zhì)疑能力和批判性思維能力。

(3) 通過探究遺傳變異的原因及探究過程中的觀察、分析、討論，養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)、求真、實(shí)證的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

(4) 通過學(xué)習(xí)遺傳與變異，嘗試解釋白花病等疾病的治療，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題，并運(yùn)用科學(xué)知識解釋一些生物學(xué)現(xiàn)象。

3 教學(xué)過程

3.1 尋找初步證據(jù) 引出主要概念 設(shè)置情境： 一位父親帶著大兒子尋找失散的小兒子。經(jīng)過努力，找到兩個人，觀察圖片判斷哪個是他小兒子，依據(jù)是什么？觀察后，學(xué)生認(rèn)為其中膚色、身高、鼻梁的高低、眼睛等與老漢和大兒子非常相似的是他兒子。教師適時講解性狀的定義及遺傳的定義。再讓學(xué)生找出他們父子或兄弟之間的不同之處，從而引出變異的概念。提問： 在生活中你還看到過哪些遺傳和變異現(xiàn)象，請舉例。通過學(xué)生舉例得出： 遺傳和變異是普遍存在的現(xiàn)象。

設(shè)計意圖： 設(shè)置真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心。從性狀的相似與相異比較中，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力以及比較思維的能力。從證據(jù)收集中，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識。通過遺傳及變異現(xiàn)象的列舉，培養(yǎng)學(xué)生的演繹思維。

3.2 通過自主活動 確定鑒定證據(jù) 提問： 不同人的性狀差異到底有多大呢？教師介紹人體的各種不同性狀，如： 耳垂的位置、能否卷舌等，讓學(xué)生對照自己的性狀特征填入相應(yīng)的表格中。接著進(jìn)行活動： 全體學(xué)生起立，讓其中一個學(xué)生按表格順序回答自己的性狀，要求不符合他性狀特征的學(xué)生坐回位置。等報完時，教室里只有3個學(xué)生還站著，從中說明不同人的所有性狀相同的可能性很小，但很多性狀相似的人卻是有的。設(shè)疑： 只憑很多性狀相似就確定那人是這位父親的兒子，這種判斷科學(xué)嗎？如果不科學(xué)，應(yīng)該怎么鑒定。引出DNA進(jìn)行親子鑒定，繼而引出什么是DNA。

設(shè)計意圖： 通過觀察自己的性狀特征，進(jìn)一步理解性狀的概念及變異的普遍性。通過活動，由性狀判定親屬關(guān)系的不科學(xué)性，引出科學(xué)的DNA親子鑒定，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

3.3 通過科學(xué)史尋找遺傳物質(zhì)的證據(jù) 具體教學(xué)設(shè)計過程如下：

3.3.1 遺傳物質(zhì)在細(xì)胞核中 講解： 17世紀(jì)有學(xué)者認(rèn)為在人的精子或卵子中有父母性狀的縮影即精子中有個小人的形狀，你認(rèn)為正確嗎？理由是什么？學(xué)生認(rèn)為不正確，理由是顯微鏡下的精子根本沒有小人形狀。問： 遺傳物質(zhì)到底在精子或卵子的哪個部位呢？教師出示PPT上的克隆羊的圖片，讓學(xué)生把克隆羊的誕生過程用自己的語言闡述并追問： 多莉像誰？理由是什么？從中能得出遺傳物質(zhì)在細(xì)胞的哪個部位？

設(shè)計意圖： 通過科學(xué)家的猜想及多莉羊的誕生過程，使學(xué)生明白科學(xué)結(jié)論的得出不是一蹴而就的，而是經(jīng)過不斷的猜測、尋找證據(jù)、否定、再猜、再尋找證據(jù)等曲折過程才形成的。通過對多莉羊誕生過程圖的闡述，培養(yǎng)他們讀圖、識圖、析圖的能力及相應(yīng)的語言表達(dá)能力。

3.3.2 細(xì)胞核中的染色體 細(xì)胞核中的什么物質(zhì)跟遺傳有關(guān)呢？教師講解染色體，呈現(xiàn)人體染色體圖并提問： 人體有幾條染色體？男性和女性的染色體有什么不同？追問： 既然每個人都有23對，你覺得人體發(fā)育的起點(diǎn)——受精卵中有幾對染色體，分別來自哪里？繼續(xù)追問： 有人說一對夫婦生第一個是兒子，如果再生一定也是兒子，你覺得這話科學(xué)嗎？活動： 在磁板上擺放4個小圓，分別寫上X、 Y、 X、 X，讓學(xué)生進(jìn)行組合確定生男生女的比例。通過活動你覺得生男生女是由誰決定的？

設(shè)計意圖： 通過男性女性的染色體不同的比較，培養(yǎng)學(xué)生分析比較的能力。通過活動，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及加深對生男生女概率的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識和唯科學(xué)的理念。

3.3.3 遺傳物質(zhì)在DNA上 出示染色體圖，問： 染色體是由什么組成的？哪一種是遺傳物質(zhì)，理由是什么？播放噬菌體侵染細(xì)菌過程的動畫。學(xué)生觀后得出： 遺傳物質(zhì)在DNA上，因為蛋白質(zhì)外殼一直在外面。提問： DNA到底結(jié)構(gòu)如何？是誰發(fā)現(xiàn)的，它的基本單位又是什么？讓學(xué)生嘗試著畫出DNA基本單位圖并回答相應(yīng)的問題。教師提出基因的概念： 在DNA分子上，有一些片段，它控制著生物的性狀(如卷舌、卷發(fā)等)，把這些片段叫基因。

回顧前面提到的那位父親跟兒子的相似與相異主要的原因是什么？拓展： 某些基因如果出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)一些病變，如白化病等，請學(xué)生談?wù)?，研究基因有什么好處?/p>

設(shè)計意圖： 通過噬菌體侵染細(xì)菌過程的動畫演示，明白遺傳物質(zhì)在DNA上，再次培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識。通過DNA動畫的演示，培養(yǎng)學(xué)生從視頻中獲取信息的能力。

3.3.4 染色體、DNA、基因三者的關(guān)系比較 請學(xué)生畫出染色體、DNA和基因三者的關(guān)系(用圈表示包含關(guān)系)，學(xué)生完成后，教師追問： 如果在他們外面再畫一圈，你覺得是什么？再在外面畫一圈呢？使學(xué)生理解人體、細(xì)胞、細(xì)胞核、染色體、DNA、基因的大小關(guān)系。

設(shè)計意圖： 通過畫圖讓學(xué)生明白所學(xué)知識的邏輯順序： 由外向內(nèi)、由表及里、從大到小、從宏觀向微觀的順序排列的。

4 教學(xué)反思

在生物學(xué)教學(xué)中，應(yīng)多培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，通過觀察去分析問題和解決問題，特別是通過觀察、分析和思考，再去尋找有關(guān)實(shí)驗或事物的證據(jù)。不違心、不唯書、不唯權(quán)且用批判和質(zhì)疑的眼光及態(tài)度去看待事物，培養(yǎng)他們的實(shí)證意識和實(shí)證精神及質(zhì)疑精神。

學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)、螺旋上升的一個發(fā)展過程，在教學(xué)設(shè)計過程中一定要具有一定的邏輯性，如本文的邏輯順序是： 由外到內(nèi)，由表及里，由大到小，從宏觀向微觀的順序排列的，這樣的設(shè)計符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，能很好地消除學(xué)生理解上的思維障礙。在設(shè)計教學(xué)時要以生活為情境，特別是真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，更具有親近感，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲及探究欲。同時教學(xué)設(shè)計應(yīng)穿插一些科技知識(如本文基因病的治療等)，體現(xiàn)生物學(xué)科來源于生活又應(yīng)用于生活的理念。

教學(xué)中也可以應(yīng)用現(xiàn)代化教育技術(shù)手段來突破無法實(shí)驗演示的內(nèi)容，如克隆羊的圖片、噬菌體侵染細(xì)菌過程的演示、DNA結(jié)構(gòu)等。有效突破教學(xué)難點(diǎn)，提高生物學(xué)教學(xué)效率。