廣東 韋倫勝

按照美國教育家布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)的要求，機(jī)械記憶和淺層理解是屬于淺層學(xué)習(xí)的范疇，而深層理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)則屬于較高認(rèn)知水平的深度學(xué)習(xí)。

近年來高考生物卷的命題越來越凸顯“立足學(xué)科本質(zhì)，聚焦關(guān)鍵能力”，試題多采用現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活情境作為載體，考查學(xué)生獲取信息的能力、理解能力和解決實(shí)際問題的能力。因此，高三生物復(fù)習(xí)教學(xué)需要“重現(xiàn)知識(shí)”，更需要“拔高能力”；需要重視“面”的展開，更需要重視“點(diǎn)”的深入，即在復(fù)習(xí)教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“深度學(xué)習(xí)”。但當(dāng)下，高三生物復(fù)習(xí)課中單純“重炒”新課知識(shí)點(diǎn)、過分要求學(xué)生“死記硬背”等淺層學(xué)習(xí)現(xiàn)象仍較為普遍，導(dǎo)致課堂乏味無趣，更談不上滿足新課標(biāo)對(duì)發(fā)展學(xué)生“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”等學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。轉(zhuǎn)變以往陳舊復(fù)習(xí)理念、更新并豐富高三生物復(fù)習(xí)課的策略和方式勢(shì)在必行。開展指向“深度學(xué)習(xí)”的復(fù)習(xí)教學(xué)，關(guān)鍵在于如何確定“具有挑戰(zhàn)性的”但又“切實(shí)可操作的”學(xué)習(xí)主題，并采用多種策略使這些主題得以落實(shí)。下文是筆者在“假說-演繹法”微專題一輪復(fù)習(xí)中的具體操作過程。

一、統(tǒng)籌歸類，深淺搭配

演繹推理是一種重要的科學(xué)思維，是高中學(xué)生需要逐漸發(fā)展的一種思維能力。近年的高考試題中多次涉及對(duì)“假說-演繹法”的考查。在高中教材中利用“假說-演繹法”獲得成功的科學(xué)家及相關(guān)案例非常多，如：孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的兩大定律；摩爾根證明了基因在染色體上；克里克等人證明了DNA的半保留復(fù)制原則等。此外，用假說-演繹法還可以分析較多科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的過程，例如：肺炎雙球菌的體內(nèi)、外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，遺傳密碼的破譯，整個(gè)中心法則的提出與證實(shí)，激素調(diào)節(jié)的發(fā)現(xiàn)等。由于“演繹推理”屬于高階思維，學(xué)生較難理解，也較難形成一種思維慣性。因此筆者將所有涉及“假說-演繹法”的經(jīng)典知識(shí)進(jìn)行整合，形成一個(gè)微專題，對(duì)知識(shí)進(jìn)行集中復(fù)習(xí)，以使學(xué)生的能力得到訓(xùn)練和提升。筆者確定的復(fù)習(xí)目標(biāo)如下：

(1)以重溫摩爾根的探索歷程作為載體，以一系列的問題或活動(dòng)為導(dǎo)引，一步步帶領(lǐng)學(xué)生重溫摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的過程，引導(dǎo)學(xué)生展開激烈的思維過程，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力、帶領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的思考路徑。使學(xué)生學(xué)會(huì)利用遺傳學(xué)方面的知識(shí)來推測有關(guān)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。發(fā)展學(xué)生演繹與推理、批判性思維等素養(yǎng)。

(2)通過分析，學(xué)生厘清孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的“假說-演繹法”的具體步驟的內(nèi)容。

(3)通過歸類，學(xué)生意識(shí)到“假說-演繹法”在生物學(xué)發(fā)展史上有著舉足輕重的地位。

(4)通過教師命制的探究性試題，對(duì)有關(guān)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)類題型進(jìn)行針對(duì)性的分解訓(xùn)練，發(fā)展學(xué)生利用“假說-演繹法”解決新情境問題的能力。

(5)通過小組合作培養(yǎng)學(xué)生討論、交流合作的能力，提高其利用生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和表達(dá)的能力。

在教學(xué)過程的策劃中，筆者以“現(xiàn)代人穿越過去成為摩爾根，向摩爾根時(shí)代的人們證明并解釋基因在染色體上這一事實(shí)”作為主線，以孟德爾在豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中利用假說-演繹法發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)兩大定律和克里克等人利用假說-演繹法證明DNA的復(fù)制方式作為輔線,其他利用假說-演繹法的科學(xué)事實(shí)則一筆帶過。這樣處理，詳略得當(dāng)、主次分明，既實(shí)現(xiàn)了“面”的覆蓋，又可以使學(xué)生集中時(shí)間和精力對(duì)主線方向上的知識(shí)進(jìn)行挖掘。

二、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

創(chuàng)設(shè)情境一：如果你是具有豐富現(xiàn)代遺傳學(xué)知識(shí)背景的人，穿越回過去成為摩爾根，你準(zhǔn)備如何向當(dāng)代的人們證明并解釋基因在染色體上？

在該情境中作為現(xiàn)代人的“你”已經(jīng)具備的知識(shí)有：

(1)果蠅具有4對(duì)同源染色體，而且雄果蠅擁有3對(duì)常染色體+XY染色體，雌果蠅擁有3對(duì)常染色體+XX染色體。

(2)果蠅的性染色體具有同源區(qū)段與非同源區(qū)段。

創(chuàng)設(shè)情境二：請(qǐng)說出在一對(duì)和兩對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，哪一步屬于觀察現(xiàn)象、提出問題；哪一步屬于提出假說、解釋現(xiàn)象；哪一步屬于根據(jù)假說演繹推理；哪一步屬于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論。

創(chuàng)設(shè)情境三：在克里克等人提出DNA的半保留復(fù)制方式及其證明的過程中，哪一步屬于觀察現(xiàn)象、提出問題；哪一步屬于提出假說、解釋現(xiàn)象；哪一步屬于根據(jù)假說演繹推理；哪一步屬于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、得出結(jié)論。

通過設(shè)置情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并以情境為載體，將復(fù)習(xí)內(nèi)容與情境有機(jī)結(jié)合在一起，使得情境成為復(fù)習(xí)課堂的線索，學(xué)生在解決一個(gè)情境下的一系列任務(wù)后就可以掌握相應(yīng)的大量知識(shí)，達(dá)到由此及彼、由淺入深的目的。

三、問題導(dǎo)學(xué)，步步推進(jìn)

在大情境背景下，可以有針對(duì)性地設(shè)置一系列有挑戰(zhàn)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生層層推進(jìn)，最大程度地利用現(xiàn)有知識(shí)和能力去嘗試解決需要轉(zhuǎn)換思路才能解決的問題。比如在情境一的背景下，筆者設(shè)計(jì)了如下問題：

(1)如果你穿越回過去成為摩爾根，針對(duì)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)(圖1)現(xiàn)象，你會(huì)引導(dǎo)人們注意發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的什么問題？

圖1

(2)對(duì)于“為什么白眼性狀的表現(xiàn)總跟性別聯(lián)系”這一問題你是如何思考的呢？

(3)如果你是穿越的摩爾根，你會(huì)根據(jù)雜交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)的染色體圖解(圖2)提出什么樣的假說來解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？具體有哪幾種假設(shè)呢？

圖2 XY染色體不同區(qū)段圖析

(4)根據(jù)三種不同的假設(shè)(假設(shè)1：基因只位于Y染色體上；假設(shè)2：基因位于XY染色體的同源區(qū)段上；假設(shè)3：基因只位于X染色體上)，野生紅眼雌果蠅和野生紅眼雄果蠅的基因型應(yīng)該怎么表示？(紅眼基因用A表示，白眼基因用a表示)

(5)從基因型及表現(xiàn)型來看，只要果蠅種群中出現(xiàn)了哪種性別的紅眼果蠅就可以排除假設(shè)1？

(6)根據(jù)假設(shè)2和假設(shè)3,你能分別解釋摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)嗎?

(7)作為穿越的摩爾根，參照孟德爾的測交實(shí)驗(yàn)，你會(huì)設(shè)計(jì)哪些測交實(shí)驗(yàn)方案呢？說出雜交組合，雜交親本的表現(xiàn)型(學(xué)生經(jīng)引導(dǎo)后可以給出如下的測交方案，方案Ⅰ:F1紅眼♀×白眼♂；方案Ⅱ:F1紅眼♂×白眼♀)。

(8)根據(jù)假設(shè)2、假設(shè)3，F(xiàn)1的紅眼雌雄果蠅分別存在哪些可能的基因型？(指導(dǎo)學(xué)生填寫好表1)

表1

(9)根據(jù)假設(shè)2、假設(shè)3，測交方案Ⅰ、Ⅱ中的交配雙方有哪些基因型組合？如用白眼(♀)果蠅與純合的紅眼(♂)果蠅交配(方案Ⅲ)，交配雙方又會(huì)有哪些基因型的組合？(指導(dǎo)學(xué)生填寫好表2)

表2

(10)利用上述三種方案中的哪一種可以確定假設(shè)2或假設(shè)3成立？

通過一系列相互關(guān)聯(lián)、彼此遞進(jìn)的問題串，使課堂教學(xué)內(nèi)容逐漸由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生抽絲剝繭，一步步接近思維的極限，經(jīng)歷最大化的思維碰撞，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

四、小組合作，相互拔高

筆者在課堂上設(shè)置了大量具有挑戰(zhàn)性的問題，對(duì)于很多學(xué)生來說，獨(dú)立完成這些問題是困難的，且課堂時(shí)間有限，也不可能讓每位同學(xué)都參與到所有有挑戰(zhàn)性問題的探究活動(dòng)當(dāng)中。在“指向深度學(xué)習(xí)”的高中生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，筆者倡導(dǎo)先讓不同的學(xué)習(xí)小組完成不同的任務(wù)，再使各小組展開交流探討，這樣既解決了課堂容量的問題，又解決了課堂效率的問題。例如，在解決上述第10個(gè)問題時(shí)，由于每種方案存在兩種假設(shè)可能，所以一共有6種雜交組合，如果讓每一位同學(xué)把6種雜交組合的遺傳圖解都書寫出來，再來判斷究竟是哪種方案才能確定是假設(shè)2還是假設(shè)3成立是不現(xiàn)實(shí)的。為此，筆者讓6個(gè)學(xué)習(xí)小組分別書寫出①XaYa×XAXa、②XaY×XAXa、③XaXa×XAYa、④XaXa×XAY、⑤XaXa×XAYA、⑥XaXa×XAY的遺傳圖解，然后各派一名代表上臺(tái)書寫。師生經(jīng)完善后共得出6個(gè)遺傳圖解(表3)，并由此判斷出只有利用方案Ⅲ：白眼雌果蠅與純合的紅眼雄果蠅交配，才能達(dá)到判斷的目的，因?yàn)橹挥蟹桨涪笱堇[出來的結(jié)果是不一樣的，具體情況如表3所示。

表3

五、原創(chuàng)習(xí)題，拔高要求

復(fù)習(xí)教學(xué)過程中運(yùn)用針對(duì)性強(qiáng)的練習(xí)題進(jìn)行鞏固是提升學(xué)生應(yīng)用能力的必需途徑之一。為指向“深度學(xué)習(xí)”，筆者倡導(dǎo)根據(jù)課型的特點(diǎn)、學(xué)生的現(xiàn)狀、最近發(fā)展區(qū)、學(xué)生發(fā)展的預(yù)期等諸多因素進(jìn)行習(xí)題的選擇，最好能夠自行創(chuàng)作試題，達(dá)到有的放矢、精準(zhǔn)且高效訓(xùn)練的目的。在本節(jié)課中，筆者設(shè)置了如下試題(例1)，對(duì)利用“假說-演繹法”解答遺傳類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題進(jìn)行分解訓(xùn)練。

【例1】科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)：某睡眠時(shí)間正常(每天睡眠10～12小時(shí)，簡稱正常睡眠)的果蠅純合品系中出現(xiàn)了一只睡眠時(shí)間短(每天睡眠3～4小時(shí)，簡稱短睡眠)的雄性果蠅。研究還發(fā)現(xiàn)，短睡眠為顯性性狀，由基因A(其等位基因?yàn)閍)控制。經(jīng)培育，現(xiàn)除了有純合正常睡眠的雌雄果蠅外，還有不少純合的短睡眠雄果蠅和雌果蠅。假如已經(jīng)知道該基因位于性染色體上，欲判斷該基因是只位于X染色體還是位于XY染色體的同源區(qū)段，現(xiàn)利用純合正常睡眠雌果蠅與短睡眠雄果蠅進(jìn)行交配，請(qǐng)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并寫出相關(guān)結(jié)論。

分解訓(xùn)練：讓學(xué)生根據(jù)學(xué)案中所給的分析步驟(如表4，表格中的內(nèi)容需要學(xué)生填寫)逐步分析，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)“假說-演繹法”的掌握程度。

表4

六、課堂留白，制造懸念

課堂留白，即不直接將所提問題、所設(shè)疑問的答案立刻公布出來，而是設(shè)下伏筆，留在最佳的時(shí)機(jī)公布。如果這樣的留白安排在課堂開端，答案則在課程結(jié)束時(shí)進(jìn)行公布，這樣便可達(dá)到設(shè)下疑問、維持興趣、前后呼應(yīng)、當(dāng)堂檢測的目的和效果。如果留白放置在課堂的結(jié)束，則可激發(fā)學(xué)生繼續(xù)沿著課堂所學(xué)知識(shí)，課后進(jìn)一步進(jìn)行自發(fā)探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)步入更深的狀態(tài)。如本節(jié)復(fù)習(xí)課，筆者在導(dǎo)入階段就利用了一道難度較大的模擬考題(例2)進(jìn)行留白處理。

【例2】果蠅的X、Y染色體(圖3)有同源區(qū)段(Ⅱ片段)和非同源區(qū)段(Ⅰ、Ⅲ片段)。有關(guān)雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。下列對(duì)結(jié)果分析錯(cuò)誤的是

( )

圖3 XY染色體不同區(qū)段圖析

表5

A.通過雜交組合1,可以直接判斷剛毛為顯性性狀

B.通過雜交組合2,可以判斷控制該性狀的基因位于Ⅲ片段

C.Ⅱ片段的基因控制的性狀在子代中也可能出現(xiàn)性別差異

D.減數(shù)分裂中，X、Y染色體能通過交叉互換發(fā)生基因重組的是Ⅱ片段

雖然大多數(shù)學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無法給出正確的答案，但筆者并未馬上公布答案，也并未急著分析試題，而是以此為“引子”導(dǎo)入復(fù)習(xí)課，告訴學(xué)生要解決這道題，需要利用“假說-演繹的”思維，從而引入該微專題的教學(xué)。

而當(dāng)該微專題復(fù)習(xí)完成后，為了檢測學(xué)生對(duì)“假說-演繹法”的掌握情況，筆者再一次將該題展示出來，要求學(xué)生在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行作答。經(jīng)過對(duì)該微專題的復(fù)習(xí)后，大部分同學(xué)都能給出正確的答案，該題發(fā)揮了很好的當(dāng)堂檢測和評(píng)價(jià)的作用。

七、課后探究，持續(xù)深入

一節(jié)有深度的課堂，其魅力絕不僅僅局限于40分鐘，而應(yīng)是延續(xù)到課后。因此，除了必要的課堂留白外，設(shè)計(jì)拔高要求的課后探究習(xí)題是非常重要和必要的。例如在該微專題結(jié)束后，筆者要求學(xué)生以“假說-演繹法”的思維繼續(xù)去探究“判斷基因在染色體上的位置”等系列問題，使學(xué)生可以進(jìn)一步將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和拓展。

【課后習(xí)題】科研人員在研究中發(fā)現(xiàn)：某睡眠時(shí)間正常(每天睡眠10～12小時(shí)，簡稱正常睡眠)的果蠅純合品系中出現(xiàn)了一只睡眠時(shí)間短(每天睡眠3～4小時(shí)，簡稱短睡眠)的雄性果蠅。研究還發(fā)現(xiàn)，短睡眠為顯性性狀，由基因A(其等位基因?yàn)閍)控制。經(jīng)過該研究團(tuán)隊(duì)的努力培育，現(xiàn)除了有純合正常睡眠的雌雄果蠅外，還有不少純合的短睡眠雄果蠅和雌果蠅。

利用上述果蠅品系為材料，分別設(shè)計(jì)有關(guān)的雜交實(shí)驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)下述任務(wù)，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果、寫出結(jié)論：①判斷該基因是否位于細(xì)胞質(zhì)中？②判斷該基因是位于常染色體上還是位于X染色體上？③判斷該基因是位于常染色體上還是位于XY染色體的同源區(qū)段上？④判斷該基因是否只位于Y染色體上？

八、結(jié)語