高慧芳　錢慧婷　何曉宗　趙美榮

摘 要：在傳統(tǒng)的課堂教學中，教師通常以單獨的課時講解碎片化的知識，忽略了知識的內(nèi)在聯(lián)系，這不利于學生構(gòu)建完整的知識結(jié)構(gòu)體系。為此，教師有必要進行整合性的單元教學設計，以提升學生的學習效果。文章以“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”這一重要概念的教學為例，對單元教學設計進行了深入探討。

關鍵詞：重要概念；遺傳；單元教學設計；生物學科核心素養(yǎng)

基金項目：2022年度赤峰學院研究生教育教學改革項目暨研究生課程建設項目“研究生精品課建設——以生物學科前言專題為例”（項目編號：CFXYYKC2260）。

作者簡介：高慧芳（1998—），女，赤峰學院化學與生命科學學院。

錢慧婷（1987—），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市第十二中學。

何曉宗（1999—），男，赤峰學院化學與生命科學學院。

趙美榮（1981—），女，赤峰學院化學與生命科學學院。

一、單元內(nèi)容分析

“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”這一重要概念，涉及人教版高中生物教材遺傳與進化第3章和第4章的內(nèi)容。這兩章內(nèi)容按照科學史的順序，根據(jù)學生的認知規(guī)律，一步步引導學生探究了基因的本質(zhì)和表達，解決了“基因是什么”以及“DNA如何傳遞遺傳信息”等問題。各部分內(nèi)容之間聯(lián)系密切，在邏輯上層層遞進，可作為一個教學單元。

二、單元教學思路

按照單元教學設計的基本思路，教師首先要創(chuàng)設相關的大情境，然后提出單元核心問題，最后根據(jù)問題設計學習主題，引導學生經(jīng)歷一個完整的知識建構(gòu)過程［1］。本文以“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”這一重要概念的教學為例，結(jié)合人教版高中生物教材遺傳與進化第3章和第4章的內(nèi)容，從教學目標、教學過程、教學評價三個方面進行單元教學設計，構(gòu)建“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”這一知識體系，從而培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)?；镜乃悸芬姳?。

三、單元教學目標

單元教學目標的設計，應以學習活動為基礎，滲透生物學科核心素養(yǎng)的內(nèi)容，發(fā)揮學科的育人價值。

1.通過分析肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗、模擬噬菌體侵染細菌的實驗，明白DNA是遺傳物質(zhì)；通過設計實驗證明煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，闡明DNA是主要的遺傳物質(zhì)。（科學思維、科學探究）

2.通過構(gòu)建DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的過程、探索DNA的復制方式的過程，了解假說—演繹法的流程，認同科學技術(shù)進步對科學發(fā)展的作用。（科學思維、社會責任）

3.通過構(gòu)建DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯模型，闡明DNA半保留復制的實驗過程和基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，形成DNA的結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生命觀念，進而了解生命承載著物質(zhì)、信息和能量。（生命觀念、科學思維）

4.通過同位素標記法的學習、轉(zhuǎn)化實驗的設計，了解多學科交叉與生物學發(fā)展的關系。通過分析、討論生活中常見的幾種表觀遺傳現(xiàn)象、了解吸煙對人體的危害，學會選擇健康的生活方式。（社會責任）

四、單元教學過程

（一）主題1：DNA是主要的遺傳物質(zhì)（2課時）

活動1：探索肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗。教師首先介紹R型細菌和S型細菌的特點及區(qū)別；然后指導學生進行“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗”的探索和討論，讓學生思考“與第三組實驗對比，第四組實驗中小鼠死亡的原因是什么？”這一問題，引導學生得出實驗結(jié)論：加熱殺死的S型細菌中，有使R型細菌變成S型細菌的物質(zhì)——轉(zhuǎn)化因子；最后引導學生進一步探索轉(zhuǎn)化因子是什么。艾弗里在實驗中把S型細菌中的各種物質(zhì)進行分離提純，制成細胞提取物并將之加入有R型細菌的培養(yǎng)基中，觀察各種物質(zhì)的作用，最終得出結(jié)論：轉(zhuǎn)化因子是DNA。

活動2：探討噬菌體侵染細菌的實驗。教師首先講解T2噬菌體的結(jié)構(gòu)特點、繁殖方式等；然后引導學生了解如何用同位素標記法追蹤噬菌體中DNA和蛋白質(zhì)的去向，明確本次實驗的關鍵思路；接著結(jié)合圖例詳細講解噬菌體侵染細菌的過程；最后讓學生利用教具（磁鐵紙）模擬噬菌體侵染細菌的實驗，分析攪拌離心后沉淀物放射性高低的問題。這樣能幫助學生建構(gòu)概念：DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)。

活動3：設計實驗方案探究煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。本實驗使用的是煙草花葉病毒，該病毒只由RNA和蛋白質(zhì)組成。該實驗的過程是利用該病毒的蛋白質(zhì)和RNA分別去侵染煙草，最后觀察到的現(xiàn)象是用RNA侵染煙草，煙草會出現(xiàn)花葉，用蛋白質(zhì)侵染煙草，煙草沒有變化。學生通過該實驗能得出：煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。

（二）主題2：探究DNA的結(jié)構(gòu)（1課時）

活動1：梳理DNA分子結(jié)構(gòu)的探索過程并構(gòu)建DNA結(jié)構(gòu)模型。首先，教師設置“DNA是由幾條鏈組成的？”“構(gòu)成DNA的基本骨架的物質(zhì)是堿基還是脫氧核糖和磷酸？”“位于DNA內(nèi)側(cè)的堿基是如何連接的？”等問題，讓學生閱讀相關的資料回答問題，了解DNA分子結(jié)構(gòu)的探索過程。然后，教師設置“組成DNA的基本單位是什么？”“脫氧核苷酸是如何連接形成多核苷酸單鏈的？”“多核苷酸鏈是如何構(gòu)成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的？”等問題，引導學生解決問題并利用手中的剪紙工具，構(gòu)建DNA的結(jié)構(gòu)模型。最后，師生共同總結(jié)DNA的結(jié)構(gòu)特點。

活動2：首先，教師帶領學生分析基因與DNA關系的實例，得出結(jié)論：基因是有遺傳效應的DNA片段。然后，教師引導學生分析DNA片段中遺傳信息的特性。最后，教師讓學生小組討論脫氧核苷酸、基因、DNA與染色體之間的關系。

（三）主題3： DNA的復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯（2課時）

活動1：首先，教師依據(jù)示意圖解釋DNA復制的兩種假說，并提出問題：你認可哪種復制方式？如何證明？其次，教師結(jié)合相應實驗進行演繹推理：用15N標記親代大腸桿菌細胞內(nèi)的DNA分子，并將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)2代，分別按照半保留復制和全保留復制的假說，演繹推理子代DNA的分子組成。由此得出結(jié)論：DNA的復制是以半保留的方式進行的。再次，教師采取問題驅(qū)動的方式教學DNA復制過程知識，設置與DNA復制相關的問題，指導學生根據(jù)所學模擬DNA的復制過程。最后，師生一起歸納總結(jié)DNA復制的相關知識點。

活動2：結(jié)合視頻和示意圖學習轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。轉(zhuǎn)錄過程的學習：教師先結(jié)合兩種核酸的結(jié)構(gòu)，得出RNA適合成為DNA信使的原因；然后結(jié)合示意圖和視頻，詳細講解轉(zhuǎn)錄的四個步驟；最后檢驗學生的學習效果，檢測學生對相應概念的掌握情況。翻譯過程的學習：教師先結(jié)合視頻解說遺傳信息的翻譯過程，分析DNA的堿基、RNA的堿基與氨基酸之間的對應關系；然后帶領學生使用剪紙教具模擬翻譯過程并展示成果；最后總結(jié)相關知識。模擬翻譯的過程能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，加深學生對相應知識的理解。

活動3：分析資料，構(gòu)建遺傳信息流動的中心法則。教師呈現(xiàn)科學家發(fā)現(xiàn)RNA復制酶、逆轉(zhuǎn)錄酶的資料，組織學生以小組為單位，從信息傳遞的角度，用流程圖總結(jié)細胞中遺傳信息的傳遞規(guī)律。

（四）主題4：基因控制生物體的性狀和表觀遺傳（1課時）

活動1：列舉實例，分析基因表達產(chǎn)物與性狀的關系。教師先對比分析圓粒和皺粒豌豆的形成原因，解釋皺粒豌豆形成機制：基因可影響酶的合成，進而影響生物性狀；然后指導學生以小組為單位，學習人白化病和囊性纖維病的形成過程，探究這兩種病的形成機制，并繪制思維導圖；最后歸納基因表達產(chǎn)物與生物性狀的關系。

活動2：舉例說明細胞分化的實質(zhì)。教師根據(jù)雞的三種不同類型的細胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果，對比分析這三種細胞中的DNA和合成的蛋白質(zhì)，說明細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達。之后，教師提出問題：基因的表達是如何調(diào)控的呢？

活動3：分析表觀遺傳現(xiàn)象。教師先引導學生閱讀教材中“柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳”這一則資料，引導學生思考討論相應問題，分析總結(jié)柳穿魚花形態(tài)不同和小鼠毛色改變的原因；接著舉例說明表觀遺傳現(xiàn)象，聯(lián)系生活，指出吸煙會影響人的身體健康，幫助學生樹立健康的生活態(tài)度；最后指導學生搜集相關資料，解釋生活中一些常見的表觀遺傳現(xiàn)象，了解生物學科前沿知識，將生物學知識運用到實際生活中。

五、單元教學評價

結(jié)合教學內(nèi)容和教學方式，本次單元教學設計將表現(xiàn)性學習任務貫穿于整個學習過程，因此，教師可采用基于真實情境的教學評價方式來評價學生在任務中的表現(xiàn)，追蹤學生學科核心素養(yǎng)的發(fā)展［2］。 以探究DNA的結(jié)構(gòu)的教學設計為例，筆者將表現(xiàn)性任務設置為動手制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，同時設置了相應的評價標準：（1）能夠準確完成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，并對模型進行評價，同時能根據(jù)模型闡述DNA的結(jié)構(gòu)特點，得5分；（2）能夠準確完成DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建，但是不能完整地說出DNA的結(jié)構(gòu)特點，得4分；（3）能夠準確構(gòu)建脫氧核苷酸模型、脫氧核糖核酸單鏈模型、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，得3分；（4）能夠準確構(gòu)建脫氧核苷酸模型、脫氧核糖核酸單鏈模型，得2分；（5）能夠準確構(gòu)建脫氧核苷酸模型，得1分。

六、單元教學反思

人教版高中生物教材遺傳與進化第3章和第4章的內(nèi)容相互聯(lián)系，層層遞進，可以作為一個教學單元，讓學生掌握“親代傳遞給子代的遺傳信息主要編碼在DNA分子上”這一重要概念。本次的大單元教學設計，以重要概念為統(tǒng)領，內(nèi)容涵蓋了基因的本質(zhì)和表達，以恐龍的遺傳物質(zhì)為切入點展開探討，結(jié)合學生的認知規(guī)律，設計了與學習主題相關的活動，改變了碎片化知識教學的情況，注重知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，能促進學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

［參考文獻］

趙玥.“人體的免疫調(diào)節(jié)”單元教學設計［J］.生物學教學，2020，45（8）：31-33.

束欣卓，劉嫻.大概念統(tǒng)攝下的高中生物單元教學設計策略例析：以“遺傳的細胞基礎”為例［J］.中學生物學，2022，38（5）：18-21.