許婷

“科學(xué)即論證”，論證式教學(xué)注重證據(jù)和邏輯，在捍衛(wèi)和反駁主張的過程中，將思維顯性化。在和諧積極的討論氛圍中進(jìn)行思維共享和交鋒，反思和修正對概念的理解，不斷將思維的邏輯性和嚴(yán)密性推向極致，最終達(dá)成概念的深度理解。高中生生物學(xué)課堂可通過論證式教學(xué)的策略培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

單元是由若干節(jié)具有內(nèi)在聯(lián)系的課時組成的一個教學(xué)單位，是若干有關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)內(nèi)容的集合，是落實(shí)核心素養(yǎng)的基本單位。可以由同一章節(jié)內(nèi)的連續(xù)性教材內(nèi)容統(tǒng)整成主題類單元，也可以由跨章節(jié)的非連續(xù)性教材內(nèi)容重構(gòu)成專題類單元。本文嘗試在高中生物學(xué)教學(xué)中聚焦大概念進(jìn)行《基因的表達(dá)》主題類單元整體教學(xué)實(shí)踐。

一、單元整體教學(xué)的大概念分解

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出了“大概念—重要概念—次位概念”三級概念體系，指出教師應(yīng)圍繞生物學(xué)大概念組織并開展教學(xué)活動，單元設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞大概念和重要概念展開，以發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)。表觀遺傳概念是2019年人教版高中生物學(xué)教材第4章第2節(jié)的內(nèi)容，其所在的三級概念體系如圖1所示。筆者嘗試整合“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”和“堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳”兩個次位概念，共4個課時進(jìn)行《基因的表達(dá)》單元整體教學(xué)。本文重點(diǎn)闡述第4課時表觀遺傳概念的建構(gòu)過程。

二、單元整體教學(xué)的論證建模過程

學(xué)生通過第3章的學(xué)習(xí)，對基因的結(jié)構(gòu)、復(fù)制等有了分子水平上的了解，通過第4章的第1、2課時了解了基因表達(dá)的途徑，通過第3課時內(nèi)容了解了基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，初步建立了基因與性狀的關(guān)系，以此建構(gòu)論證雛形（圖2虛線部分），進(jìn)而針對主張?zhí)岢鰡栴}作為反駁，留出“？”進(jìn)行概念引入;以DNA的甲基化為例，用科學(xué)論證過程完成表觀遺傳概念的建構(gòu);再通過回填課首模型里的“？”，前后呼應(yīng)，形成邏輯閉環(huán)，促進(jìn)概念運(yùn)用，加深概念理解;最后以繪制概念圖進(jìn)行概念評價。

1. 概念引入——建構(gòu)模型，激疑導(dǎo)課

以第3課時的內(nèi)容建構(gòu)論證雛形（圖2虛線部分），提出問題：基因相同的兩個個體如同卵雙胞胎之間有沒有可能存在可遺傳的性狀差異？如果有，則需要對主張?zhí)岢龊畏N限定條件并完善主張？激發(fā)疑問，使學(xué)生產(chǎn)生好奇心，由反駁和限定引入表觀遺傳的學(xué)習(xí)。

2. 概念建構(gòu)——探究模型，科學(xué)論證

閱讀教材資料：圖示兩株柳穿魚，花型不同，其他方面基本相同。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。

師：從基因的堿基序列和表型來看，可以提出什么主張？

生：植株A和植株B的Lcyc基因堿基序列相同，但表型不同。植株B的Lcyc基因的多個堿基被甲基化，導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)，使其性狀發(fā)生改變。

師：為什么多個堿基被甲基化會導(dǎo)致基因不表達(dá)？

補(bǔ)充：DNA甲基化多發(fā)生于胞嘧啶的第5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化與基因沉默有關(guān)，5mC常發(fā)生于CpG二核苷酸中，能夠結(jié)合甲基化的CpG二核苷酸的蛋白質(zhì)稱作甲基化CpG結(jié)合蛋白，它們能夠?qū)⒁种埔蜃幽技桨l(fā)生甲基化的啟動子區(qū)域，從而引起基因轉(zhuǎn)錄的沉默。

教師展示CpG二核苷酸物理模型，用長尾夾夾住胞嘧啶的第5位碳原子，以示甲基化位點(diǎn)和甲基化CpG結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，學(xué)生組裝、認(rèn)識模型，獲得直觀感受。

生：Lcyc基因的部分CpG二核苷酸中，胞嘧啶的第5位碳原子被甲基化，甲基化CpG結(jié)合蛋白與之結(jié)合，影響轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)，使柳穿魚花型發(fā)生改變。

師：F1的花為什么與植株A的相似？ F2中為什么有些植株的花與植株B的相似？

生：植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性;植株B的Lcyc基因表達(dá)受抑制，表現(xiàn)為隱性。同時含有這兩個基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個來自植株B的Lcyc基因，基因表達(dá)受到抑制，這部分植株的花與植株B的相似。因此，植株A和植株B的Lcyc基因堿基序列相同，由于DNA的甲基化，基因表達(dá)和表型發(fā)生了可遺傳變化（圖略）。

組織學(xué)生閱讀教材資料，然后師生定義概念：表觀遺傳是生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。除DNA甲基化外，還有組蛋白甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達(dá)。

3. 概念運(yùn)用——回填模型，首尾呼應(yīng)

重新展示課堂開始時提出的“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”論證模型，學(xué)生思考并填空“？”處。結(jié)合整節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在“？”處填寫“限定：表觀遺傳”“完善主張：基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的”。

通過圖2回填后最終完善的論證模型，使學(xué)生了解基因與性狀之間的非線性關(guān)系，認(rèn)識到生物體的性狀是由遺傳物質(zhì)和作用于遺傳物質(zhì)的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制等因素共同決定的。認(rèn)同生物學(xué)中因果關(guān)系的復(fù)雜性，擯棄簡單機(jī)械的線性決定論的思維模式，嘗試對復(fù)雜事物進(jìn)行多角度、多因素的分析，從復(fù)雜性、非線性和整體性的角度思考生命，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)觀、信息與調(diào)控觀。

4. 概念進(jìn)階——繪制概念圖，生成大概念

孤立的生物學(xué)概念陳述的教學(xué)價值有限，單元整體教學(xué)注重在概念體系中理解概念，在賦予概念更豐富的意義。讓學(xué)生自主繪制概念網(wǎng)絡(luò)圖（圖略），引導(dǎo)學(xué)生思考表觀遺傳概念在概念網(wǎng)絡(luò)中的位置和意義，橫向理解其與其他次位概念的關(guān)系，縱向理解表觀遺傳概念進(jìn)階形成重要概念、大概念過程。

三、實(shí)踐反思

大概念是統(tǒng)攝性最高、解釋力最強(qiáng)的上位概念，是知識背后的知識，大概念有效組織起重要概念和次位概念，是天然的單元“黏合劑”。聚焦生物學(xué)大概念的單元整體教學(xué)應(yīng)注重單元整體與獨(dú)立課時之間的關(guān)系，教師既要教會學(xué)生使用“望遠(yuǎn)鏡”，向外擴(kuò)展，從大概念的角度注重單元內(nèi)4個課時之間的內(nèi)在聯(lián)系，在概念體系中理解表觀遺傳概念以與其他概念之間的關(guān)系;也要教會學(xué)生使用“放大鏡”，向內(nèi)深挖，通過契合本節(jié)課內(nèi)容的論證式教學(xué)方式進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在建構(gòu)概念的過程中培養(yǎng)論證等科學(xué)思維，學(xué)會用生物學(xué)的復(fù)雜性、非線性思維審視生物學(xué)現(xiàn)象，形成系統(tǒng)觀、信息與調(diào)控觀等生命觀念。

注：本文系廣東省教育科學(xué)規(guī)劃2021年度中小學(xué)教師教育科研能力提升計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“聚焦生物學(xué)大概念的單元整體教學(xué)模式研究”（課題編號：2021ZQJK030）的研究成果。