編者按：

概念是中小學理科各學科新課程內(nèi)容的重要組成部分，學生概念的形成與理解將直接影響后續(xù)學習的效果。在新課程背景下如何開展概念的教與學，如何發(fā)揮概念在學生認知發(fā)展、觀念建構(gòu)方面的教學價值，如何通過概念學習培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，如何在概念學習中提升學生的科學素養(yǎng)，等等，已經(jīng)成為中小學理科教師必須研究解決的基本理論問題和實踐問題。

北京教育學院“科學教育重點學科建設”工作以“理科各學科知識結(jié)構(gòu)與教學實踐研究”為學科建設方向，重點研究了理科各學科的概念體系及其教學實踐，本期《課程與教學》欄目選取他們的部分研究成果，供廣大教師借鑒和學習。

遺傳與變異是生物體的最本質(zhì)特征，也是生物進化的基礎(chǔ)。[1]因此，對于遺傳與變異的學習，在理解生命現(xiàn)象、提高生物科學素養(yǎng)方面起到了基礎(chǔ)性的作用。在小學階段，學生通過辨認常見生物、培養(yǎng)植物、飼養(yǎng)動物、討論克隆技術(shù)等活動，已經(jīng)對生物多樣性、生殖與發(fā)育等生物學問題有了直觀的了解，進而對遺傳與變異的概念也有了感性的認識。在此基礎(chǔ)之上，初中生物學新課標主要以遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)與傳遞表達方式為切入點，要求教師在教授遺傳與變異相關(guān)知識時，促使學生建立如下三個重要概念：

第一，生物能以不同的方式將遺傳信息傳遞給后代。一些進行無性生殖，后代的遺傳信息來自同一親本；一些進行有性生殖，后代的遺傳信息可來自不同的親本。

第二，DNA是主要的遺傳物質(zhì)。基因是包含遺傳信息的DNA片段，它們位于細胞的染色體上。

第三，遺傳性狀是由基因控制的，基因的遺傳信息是可以改變的。

筆者認為，這三個要求，涵蓋了經(jīng)典遺傳與分子遺傳的主要內(nèi)容，有利于學生建構(gòu)遺傳與變異的概念體系，從而為高中以至更長遠的學習活動打下堅實的基礎(chǔ)。教師應該善于運用各種方法落實上述要求，促進重要概念的內(nèi)化，提高教學的有效性。

同時，我們應該看到，課標對于遺傳與變異重要概念的要求，大體上是按照“從高到低”的順序排列的：首先談到的是遺傳信息的傳遞與表達方式，然后是遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)，最后是遺傳信息的基本定義。為了便于理解，我們將按照相反的順序?qū)φn標要求進行逐一的解讀，找出其內(nèi)部聯(lián)系，為更好地落實重要概念教學提出可行性的建議。

一、關(guān)于“基因”的定義

新課標中明確要求教師幫助學生建立“遺傳性狀是由基因控制的”“基因是包含遺傳信息的DNA片段”等重要概念，這就要求教師明確“基因”的定義。但是，迄今為止，“基因”的準確定義尚存在爭議。特別是隨著分子生物學的發(fā)展，人們又發(fā)現(xiàn)了移動基因、斷裂基因、假基因、重復基因、重疊基因及一系列的調(diào)控序列，使基因的定義更加復雜化。無論是課標還是教材，初中教學當中已經(jīng)出現(xiàn)了“基因”一詞，這對教學而言是一種挑戰(zhàn)。很顯然，對于沒有接觸染色體精細結(jié)構(gòu)、尚未學習中心法則的初中學生而言，還不能準確地從物質(zhì)基礎(chǔ)這個層面了解基因的性質(zhì)與功能，從而不能理解遺傳與變異的特征與目的。

筆者建議，對于遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)，在初中階段應予以淡化。顯然，上述關(guān)于基因的復雜的定義，屬于生物學事實的范疇。初中階段的重點應該是從概念層面解釋“基因”的本質(zhì)。其實，從分離與自由組合定律（孟德爾）到連鎖與交換定律（摩爾根），人們已經(jīng)明確了兩個問題：其一，生物體內(nèi)存在著控制各個性狀的、按照一定規(guī)律進行相互作用的遺傳因子；其二，這些遺傳因子在體內(nèi)呈有規(guī)律的線性排列。雖然一直到摩爾根創(chuàng)立遺傳染色體學說時，人們?nèi)匀徊荒軓姆肿铀缴辖沂净虻慕Y(jié)構(gòu)與功能，但是對于上述兩個問題的認識，足以從邏輯層面給出“基因”的定義：存在于細胞特定位置上的、按照某種數(shù)學規(guī)律進行相互作用從而控制性狀的“基本因子”。這個關(guān)于“基因”的定義，可以作為一般概念呈現(xiàn)給初中學生；進而通過基因與性狀關(guān)系的例子，就能夠總結(jié)出“遺傳性狀是由基因控制的”這一重要概念。對于初中生物學教學來說，這是最重要的。因為，這種概念化的、抽象的知識，能夠鍛煉學生透過現(xiàn)象探究事物本質(zhì)的思維能力，有利于學生抽象思維的發(fā)展，從而有利于學生創(chuàng)新能力的提高。

我們不難發(fā)現(xiàn)，上述關(guān)于“基因”的定義，對于科學教育也是有重要意義的。很大程度上是因為它描述了所有科學門類的共同特征：基本因素的界定、分類和相互作用分析。如經(jīng)典物理中的“質(zhì)點”、化學中的“分子”、普通生物學中的“細胞”等等，都是各個學科中的“基本因素”。只有準確定義了“基本因素”，才能在此基礎(chǔ)之上進行演繹、歸納，使本學科具有了數(shù)理傳統(tǒng)。反之，若未準確定義“基本因素”，則難于進行邏輯層面的分析，整個學科偏向于博物學傳統(tǒng)。兩種傳統(tǒng)不僅影響了各個學科的特質(zhì)，還影響了學生對于不同學科學習與復習的策略。從初中到高中，“遺傳與變異”內(nèi)容有了“基因”的定義，使得本段教學內(nèi)容更加凸顯理科特征，這是教師在教學中要注意的。

二、關(guān)于遺傳信息的傳遞與表達

從新課標的要求來看，遺傳信息的傳遞與表達是“遺傳與變異”教學的重點，從分子基礎(chǔ)（遺傳信息的調(diào)控與改變）到細胞行為（無性生殖和有性生殖）都作了要求，這就要求教師在備課時關(guān)注以下三個方面的問題。

1.遺傳信息流動

遺傳現(xiàn)象大體上可以分為細胞核遺傳和細胞質(zhì)遺傳，且目前可認為前者是“主流”，而后者是“支流”。顯然，“支流”不會是中學教學的重點。但是，應該在講解基因的細胞定位和遺傳信息的流動時，適當提及細胞質(zhì)遺傳的概念以及對生物體性狀的影響，使學生能夠全面地了解遺傳信息流動的過程，知道除細胞核外，細胞質(zhì)對性狀也有一定的控制作用，從而在概念層面理解細胞質(zhì)功能的復雜性。另一方面，“主流”和“支流”的共性，是遺傳信息的傳遞和表達，在本質(zhì)上，都體現(xiàn)了“生物能以不同的方式將遺傳信息傳遞給后代”這一重要概念。教師可以先列舉常見的遺傳現(xiàn)象（即生物學事實），如“種瓜得瓜，種豆得豆”等，幫助學生建構(gòu)重要概念，以便于學生順利地遷移應用和學習。

2.人類性別基因

在初學遺傳與變異時，初中學生往往不能準確把握基因與性狀的關(guān)系，不能準確把握基因、DNA與染色體的位置關(guān)系，從而認識不到人類的性別決定機制。學生能夠通過各種渠道了解人類X和Y染色體，進而簡單地認為性別不同的根本原因是X和Y染色體的形態(tài)不同。對于這個問題，除要適當?shù)亟榻B遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)外，還應該為學生建立這樣一個認識：人類的性別，其實就是一種特殊的“相對性狀”。例如，在人教版教材中就提到“近年來，科學家發(fā)現(xiàn)Y染色體上還有3個基因，決定精子的產(chǎn)生和成熟。最近，科學家又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了X染色體上與女性性別有關(guān)的基因”。在此處，教師就應該提示學生：基因與性狀的關(guān)系，同樣可以用來解釋人類的性別決定。只不過性別決定的過程是多個基因控制著多個性狀，從而塑造了不同性別。如果課時允許，教師還可以就此介紹一些由于染色體變異而導致的性別異常的現(xiàn)象，讓學生認識到，從某種意義上講，性別并不是嚴格區(qū)分為“雌”“雄”兩種形式，而是存在“過渡”狀態(tài)的。這對學生從系統(tǒng)的角度認識生物的復雜性，進而認識生物本質(zhì)是有很大幫助的。

“人類性別基因”一節(jié)是初中生物學教學的重點和難點。而從內(nèi)容上看，本節(jié)內(nèi)容是課標所述三個重要概念的應用，即從人類性別決定的角度闡明了遺傳的本質(zhì)。因此，教師必須在講授本節(jié)課之前，就完成三個重要概念的建構(gòu)，從而指導學生把握遺傳本質(zhì)，進行下位學習。

三、關(guān)于“變異”的概念教學

“變異”作為初中生物學教學的難點，有兩個問題是要深入思考的。

1.可遺傳變異和不可遺傳變異

初中課標要求學生知道變異主要分為兩類：可遺傳的變異和不可遺傳的變異?？蛇z傳的變異是由遺傳物質(zhì)的變化引起的變異；不可遺傳的變異是由環(huán)境引起的，遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。顯然，某一變異是否可遺傳，關(guān)鍵是看遺傳物質(zhì)是否發(fā)生變化，而不是影響生物體的因素。由于學生初次學習基因與環(huán)境的關(guān)系，故需要用恰當?shù)膶嵗齺韼椭鷮W生建構(gòu)可遺傳變異和不可遺傳變異的概念。如同樣是“無籽”農(nóng)作物，“無籽西瓜”的“無籽”性狀就是可遺傳的，而“無籽番茄”的“無籽”性狀是不可遺傳的。通過這樣的實例，學生就會認識到，一種變異是否可遺傳，取決于遺傳物質(zhì)是否發(fā)生了改變，從而緊扣重要概念的教學。

2.可遺傳變異的來源

可遺傳變異的來源主要有3個：基因重組、基因突變和染色體變異。要認識可遺傳變異的來源，必須對遺傳信息的細胞定位及流動方式有比較清晰的認識，故對于初中學生而言，是一個難于理解的知識點，教師可用一系列實例加以說明。例如，農(nóng)牧業(yè)中傳統(tǒng)的育種技術(shù)，實質(zhì)上就是基因（染色體）重組；無籽西瓜、八倍體小麥屬于染色體變異（數(shù)目的變異）；而鐮刀型貧血癥（在各版初中生物學教材中均有介紹）則屬于基因突變。通過一系列的實例介紹，學生能夠形成這樣一個概念：突變的來源是多方面的，基因與性狀之間的關(guān)系是復雜的。這與前面關(guān)于“表遺傳學”的概念不謀而合，說明基因本身及其轉(zhuǎn)錄、表達調(diào)控，共同影響了性狀的產(chǎn)生。通過展示這些生物學事實，學生就更加清楚“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”“基因是包含遺傳信息的DNA片段，它們位于細胞的染色體上”以及“遺傳性狀是由基因控制的，基因的遺傳信息是可以改變的”等重要概念，從而更加深入地理解遺傳與變異對于生物進化的重要意義。

重要概念是基于學科事實的、對學生總體把握知識體系、進行后續(xù)學習的思維框架，對于學生理解學科本質(zhì)、提高學科素養(yǎng)具有重要作用。[2]新課標明確指出：“生物科學素養(yǎng)是指參加社會生活、經(jīng)濟活動、生產(chǎn)實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力，包括理解科學、技術(shù)與社會的相互關(guān)系，理解科學的本質(zhì)以及形成科學的態(tài)度和價值觀?！笨梢姡^生物學的“重要概念”，就是基于生物學科具體知識的、代表本學科基本觀念與思想的知識。只有從重要概念的高度審視生物學科教學，才能清楚什么是對學生終身發(fā)展和終身學習有用的知識，才不會使自己的教學拘泥于一個個具體的生物學科事實中，才能擺脫死記硬背的學習方式，進而對生物學科本質(zhì)問題進行思考，凸顯生物學科的理科特質(zhì)。

參考文獻

[1]吳慶余.基礎(chǔ)生命科學(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]胡玉華.對生物學核心概念及其內(nèi)涵的研究[J].生物學通報，2011（46）：33-36.

（作者單位：北京教育學院教師教育數(shù)理學院）

（責任編輯：林靜）