指向科學探究的調(diào)查活動教學設計

黃葳

摘 要 以“人類常見遺傳病的調(diào)查分析和預防宣傳”為例，指向科學探究的教學設計以“情境-問題-任務-評價”為主線，以遺傳病調(diào)查活動為載體，聚焦大概念，通過查閱文獻、生生互動、師生互動等學習活動解決一系列情境問題，在調(diào)查活動中落實核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關鍵詞 調(diào)查活動 核心素養(yǎng) 科學探究

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

1 教材分析及設計思路

依據(jù)《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》修訂的滬科版普通高中生物學教科書（2022版）的探究活動改進并增至15個。通過對這些探究活動的學習，學生更能認識到生物學概念是基于科學事實，經(jīng)過歸納與概括、演繹與推理等方法形成的。本節(jié)課選自2022年版滬科版高中生物學《必修2·遺傳與進化》第三章第四節(jié)“活動·探究人類常見遺傳病的調(diào)查分析和預防”。在該節(jié)內(nèi)容之前，學生已經(jīng)學習過分離定律、自由組合定律以及伴性遺傳，為學習本節(jié)內(nèi)容奠定了基礎。

常見調(diào)查活動包括問卷調(diào)查法、文獻調(diào)查法、實地觀察法、訪談調(diào)查法等。實際調(diào)查中應根據(jù)不同的調(diào)查內(nèi)容，選擇合適的調(diào)查方法，也可以聯(lián)合使用多種調(diào)查方法。通過科學設計調(diào)查過程，可減少不必要的人力物力浪費，獲得更可靠可信的調(diào)查結果。以“人類常見遺傳病的調(diào)查分析和預防宣傳”為例，雖然目前對于白化病、紅綠色盲等一些常見的人類遺傳病還沒有有效的治療手段，但通過開展調(diào)查活動，有助于學生認識到采取各種檢測、預防措施，可盡量降低遺傳病發(fā)病率。然而，許多一線教師在本節(jié)課實際教學過程中通常會遇到一些共性問題，例如如何設計調(diào)查活動培養(yǎng)學生的科學思維、如何在保證教學內(nèi)容完整性的基礎上合理安排教學時間、如何客觀解釋實際調(diào)查結果與理論值之間的偏差等。因此，筆者對原有設計進行了部分改進和細化，以期解決以上問題。

本節(jié)課以“制定調(diào)查計劃→實施調(diào)查活動→撰寫調(diào)查報告→預防宣傳”為主線，在課上重點突破調(diào)查方案的制定，關注科學性原則、平行重復原則、隨機性原則等，培養(yǎng)學生科學探究能力。教學通過生生互評、教師點評、資料查閱驗證等方式，發(fā)揮學生在探究過程中的主體地位；通過對呈現(xiàn)的調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析，培養(yǎng)學生觀察與歸納、演繹與推理的科學思維。

課后學生選擇某一種遺傳病，自主完成調(diào)查、報告撰寫、科普宣傳，提高公眾對遺傳病的認知和關注程度，培養(yǎng)社會責任感。

2 教學目標

（1）通過設計紅綠色盲遺傳病的調(diào)查過程，掌握調(diào)查和統(tǒng)計人類遺傳病的初步方法。

（2）通過小組合作，制定調(diào)查方案，發(fā)展解決生物學實際問題的能力，培養(yǎng)科學探究素養(yǎng)。

（3）通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的整理和分析，發(fā)展觀察與歸納、演繹與推理的科學思維，建立結構和功能相適應的生命觀念。

（4）通過科普宣講，提高公眾對遺傳病的認知和關注程度，提高社會交流能力以及社會責任感。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設情境，引出主題

教師展示情境：在一次學生體檢中，小萌被告知自己患有先天性紅綠色盲。然后，教師提出核心問題：我們身邊有多少人患有紅綠色盲？如何進行診斷和預防？學生思考，以小組為單位，討論、設計調(diào)查流程，并組間交流、互評。

通過生生互評、教師完善，歸納出調(diào)查活動的一般流程，即“查閱資料、選取一種遺傳病→制定調(diào)查方案→實施調(diào)查方案→分析調(diào)查數(shù)據(jù)、繪制系譜圖→完成調(diào)查活動報告→制作展板等完成科普宣傳”。在調(diào)查活動中，制定調(diào)查方案、分析調(diào)查數(shù)據(jù)比較關鍵，需要重點突破。

設計意圖：教師由身邊真實情境導入，提高學生對于學習內(nèi)容的熟悉感，引發(fā)學生的學習興趣。學生通過查閱文獻，培養(yǎng)獲取、提煉信息的能力；通過小組討論、自主設計，發(fā)展科學探究能力；通過組間互評，培養(yǎng)批判性思維。

3.2 群策群力，制定調(diào)查方案

教師展示調(diào)查方案流程： “明確調(diào)查目的→確定調(diào)查范圍→選取調(diào)查對象→設計調(diào)查方法”。第一步，確定調(diào)查目的，要確保調(diào)查有意義、有可行性。如學生提出本次調(diào)查目的是了解小萌身邊紅綠色盲的發(fā)病率，并結合調(diào)查結果和所學知識，宣傳、科普紅綠色盲的檢測和預防方法。

第二步，確定調(diào)查范圍。一般選取學習或生活區(qū)域作為調(diào)查范圍。由于調(diào)查范圍內(nèi)的人數(shù)眾多，學生提出可以在調(diào)查范圍內(nèi)進行取樣，從而確定調(diào)查對象。為了使調(diào)查結果更接近于真實情況，有的學生又提出調(diào)查對象應該具有隨機性并達到一定的樣本量。

第三步，確定調(diào)查方法。教師提問：如何進行紅綠色盲的調(diào)查呢？經(jīng)小組內(nèi)討論，幾個小組分別選擇文獻調(diào)查法、訪問調(diào)查法、集體訪談法、問卷調(diào)查法。文獻調(diào)查法雖然省時省力，但存在現(xiàn)存資料信息滯后、與調(diào)查目的不匹配、資料不足以支撐調(diào)查結論等問題。訪談法通過《色盲檢查圖》對調(diào)查對象進行逐一檢查，雖然結果準確，但耗時較久。問卷法通過發(fā)布網(wǎng)上問卷，受調(diào)查者可以通過手機端、電腦端作答，可大大節(jié)省人力、時間成本，但結果不如訪談法準確，因此需更加科學、嚴謹?shù)卦O計調(diào)查問卷，確保調(diào)查結果更加真實可信。

各組同學通過查閱資料，組間互評，擬出一份《紅綠色盲問卷調(diào)查》表單。

在此問卷中，需要很好地考慮到被調(diào)查者的隱私保護問題（注意：如果被調(diào)查者是未成年人，還需要其監(jiān)護人的同意）；調(diào)查表詳細的收集了紅綠色盲患者性別、人數(shù)和患者家系表型的信息，便于進行后續(xù)數(shù)據(jù)分析，得出比較接近事實的調(diào)查結果和結論；基于平行重復原則，有關色盲的判斷羅列了3道以上問題，使得調(diào)查結果更為可信、準確；問卷中還設置了必做題，以便在回收問卷時剔除無效問卷，使得調(diào)查數(shù)據(jù)更加真實準確。同時，問卷中包含有助于提高、改善紅綠色盲患者困境方面的問題，使得調(diào)查更具有意義。

設計意圖：通過生生互評、教師點評，發(fā)揮學生在探究過程中的主體地位，培養(yǎng)批判性思維。通過調(diào)查問卷的設計，學生體會科學探究過程中的科學性原則、平行重復原則、可行性原則、隨機性原則等，培養(yǎng)學生的科學思維。

3.3 分析數(shù)據(jù)，得出結論

教師通過多媒體展示某小組的調(diào)查結果。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，男患者人數(shù)多于女患者人數(shù)，調(diào)查統(tǒng)計的數(shù)據(jù)低于我國發(fā)病率均值。基于以上調(diào)查結果，教師引導學生進行結果分析。

學生經(jīng)過小組討論，男患者人數(shù)多于女患者人數(shù)體現(xiàn)出伴X染色體隱性遺傳的特點，而出現(xiàn)差異的原因可能是本次調(diào)查樣本量較少或者是不同民族或地區(qū)的紅綠色盲發(fā)病率具有較大差異，導致調(diào)查結果出現(xiàn)偏差。同時，有學生提出還有可能的原因是參與者意愿不強或對紅綠色盲判斷的能力不足。選取篩查發(fā)現(xiàn)的一位紅綠色盲患者，對其家系紅綠色盲調(diào)查情況（表1）進行展示。教師可讓學生嘗試畫出該家系系譜圖，并嘗試自己歸納紅綠色盲遺傳病的遺傳特點，寫出家系成員的基因型（圖1）。設計意圖：培養(yǎng)學生“圖-文-表”信息轉化能力。

通過對患者家系系譜圖的分析，引導學生分析單基因遺傳病的四種主要類型，運用結構與功能觀，觀察致病基因位于常染色體和性染色體導致不同性別的后代患病率不同的生命現(xiàn)象，通過演繹與推理、歸納與概括，探討致病基因位置與不同性別發(fā)病率的規(guī)律。同時，了解人類遺傳病是可以檢測和預防的，體會遺傳學知識在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應用。

3.4 歸納總結，撰寫報告

教師展示遺傳病調(diào)查報告通常包括的五個部分：前言、調(diào)查過程、調(diào)查結果與數(shù)據(jù)分析、討論及初步結論、參考文獻，并指導學生在調(diào)查結束后嘗試自己撰寫調(diào)查報告。在前言部分，簡要說明本次調(diào)查的目的、取樣范圍、所調(diào)查遺傳病的特點，如遺傳方式、在不同人群中的發(fā)病率、臨床表現(xiàn)等。在調(diào)查過程部分，簡要說明調(diào)查方法、被調(diào)查人數(shù)或家系數(shù)等。在數(shù)據(jù)分析部分，統(tǒng)計、整理發(fā)病人數(shù)、家系數(shù)、典型家系相關信息，繪制系譜圖。在討論及初步結論部分，簡述該遺傳病的遺傳方式、在本次調(diào)查范圍內(nèi)的發(fā)病率、本次調(diào)查的意義以及通過本次活動得到的收獲等。教師可組織生生評價和教師點評，深化調(diào)查活動主題。

設計意圖：培養(yǎng)學生歸納與概括、撰寫報告的能力，培養(yǎng)社會責任。

3.5 科普宣傳，深化主題

課后，教師可讓學生以小組為單位，實際開展遺傳病調(diào)查活動，并撰寫報告。最后以班級為單位，制作一份展板或宣傳冊，內(nèi)容包括3～4種人類常見遺傳病的發(fā)病現(xiàn)狀、臨床表現(xiàn)及其診斷和預防措施，在校園或社區(qū)實施科普宣傳活動。

設計意圖：引起社會關注，提高學生社會責任，深化本節(jié)課主題。

4 教學反思

本活動是高中階段一個非常重要的課外調(diào)查活動，課堂上教師通過引導學生設計調(diào)查方案，體會調(diào)查過程中先整體再局部、先宏觀再細節(jié)的設計思路。

在課后實踐的過程中，學生通過親歷科學探究過程，培養(yǎng)科學思維和社會責任，深化生命觀念。有的學生對于調(diào)查結果與社會學數(shù)據(jù)存在差異有更科學的理解，可嘗試通過反向思維繼續(xù)完善調(diào)查方案。有的學生認識到調(diào)查的艱辛，對科學家有了更深的敬意。更多學生通過本次活動關注到了遺傳病群體，并進行了積極宣傳，提高社會公眾對遺傳病的認知和關注。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）［S］. 北京：人民教育出版社，2020.

［2］何彬，徐捷，王毅男. “調(diào)查人群中的遺傳病”教學設計［J］.生物學通報，2016，51 （10）：17-20.