李嘉

[摘要] 核心素养作为生物学科育人价值的深化，已成为当下生物教学着力践行的目标。本文以“基因突变”一节课教学为例，从设疑激趣，情境导入;逻辑推理，分析探究;合作剖析，深入解释;丰富资料，有序拓展;联系实际，反馈评价等方面落地生物学科生命观念、科学思维、科学探究和社会责任素养的培育。

[关键词] 基因突变;生命观念;科学思维;科学探究;社会责任

学科核心素养是学科育人价值的集中体现，课堂是学科核心素养落实的“主战场”，引导学生针对特定的生物学现象进行科学探究。探究的过程需进行科学思维，而科学思维的运用进一步促进学生科学探究能力的提高;同时，学生对观察到的生命现象进行分析并总结归纳、提炼构筑生命观念，应用于实际生活中问题的解决。本文以“基因突变”一节课为载体，以真实的情境为线索，探讨生物学科核心素养培育的过程。

一、设疑激趣，情境导入

教师展示镰刀型细胞贫血症的图片和布泽尔夫妇一家的照片，并给出布泽尔夫妇的第一个儿子卡曼尼患病的材料。通过呈现材料，教师提问如何治愈卡曼尼的病，由此激发学生的学习兴趣，引导学生根据上一章学习的基因的表达内容，利用中心法则从分子水平开始对镰刀型细胞贫血症的病因进行分析：血红蛋白结构异常→控制血红蛋白合成的基因碱基对的排列顺序改变。

[设计意图]通过分析镰刀型细胞贫血症的病因，让学生理解生物体血红蛋白结构与血红蛋白输氧功能相适应的观点，进而生成生命观念的“结构与功能观”。通过引导学生思考基因表达与生物性状的内在联系，逆向推导生物变异的根本原因是基因结构的改变，从而促进学生形成对生命观念的微观认识。

二、逻辑推理，分析探究

学生在教师的带领下以小组为单位对镰刀型细胞贫血症的病因分析。结合基因的表达，通过查阅密码子表可以推理得出该病的根本原因是基因内部某一碱基对T-A替換为A-T引起的基因结构改变，从而构建基因—蛋白质—性状的网络图，理解基因突变的内在机理。那么如何治愈卡曼尼呢？学生从DNA和蛋白质两个角度出发，想到改变卡曼尼细胞中的DNA序列和输入正常造血干细胞等方法来进行治疗。

[设计意图]该教学过程关联学生所学的已有知识，以问题驱动促进学生的迁移应用，培养其解决实际问题的能力。学生通过关联学习，分析镰刀型细胞贫血症的病因，并利用所构建的个体知识图式去理性思考如何治愈卡曼尼，以此培养学生的科学思维和社会责任，树立科技可以造福人类的社会意识。

三、合作剖析，深入解释

将一段DNA序列画在黑板磁性贴上，教师提出问题：除了碱基对的替换能改变基因结构，还有哪些情况可以改变基因结构？学生用黑板磁性贴演示基因结构改变的方式，得出基因突变的3种类型——DNA分子碱基对的替换、增添和缺失，从而构建基因突变的概念。

那么，基因突变一定会导致性状的改变吗？组织学生进行小组探究活动——“基因中碱基对的变化对生物性状的影响”。详细来说，准备的材料有：信封（有相应的任务如碱基对增添、缺失或替换）、一个正常的基因序列、用于替换或增添的碱基对、剪刀、黑笔、板擦、吸铁石、小白板。活动步骤：（1）对照正常基因，按照信封上的任务要求，随机在这个基因片段中增添、缺失或替换碱基对;（2）以标记的一条DNA链为模板，记录下转录后的mRNA;（3）查找密码子表，确定氨基酸（种类和排列顺序）是否发生变化。

[设计意图]通过书写和分析，学生发现原来密码子的简并性能增大基因密码的容错性，基因中碱基对的变化不一定会引起生物性状的改变。通过小组之间观察、评价书写的替换碱基、替换碱基的位置数量、碱基对的变化形式，发现基因突变具有不定向性、随机性。

四、丰富资料，有序拓展

基因突变对生物表现型的影响很大，它有什么特点呢？基因突变是否都对生物有害呢？让学生通过一系列的先行组织者材料，突破这一重点。

资料一：无论是真核生物还是原核生物都可能发生基因突变，病毒也能发生基因突变。研究人员对早期的埃博拉病例进行研究，发现埃博拉病毒已经发生多代基因突变。——普遍性。

资料二：植物幼苗期可能发生基因突变，引起整个植株变异;生长幼芽时期也可能发生基因突变，引起长成的枝条变异;生长花芽时期也可能发生基因突变，引起一朵花表现出变异。——随机性。

资料三：果蝇的眼色基因可以向着不同的方向突变——不定向性，为生物进化提供原材料。

资料四：分析统计几种基因在自然状态下的突变频率——低频性。

[设计意图]科学思维是人类思维的一种高级形式。学生通过对五个资料进行观察、比较、分析、综合得出基因突变的特点和意义，总结基因突变对遗传物质的影响——不改变基因的数目，但可能会导致它编码的蛋白质及相应的功能发生变化，甚至带来致命的后果。这种利害关系的评判标准，来自对某一特定环境的适应，当时间和空间改变后，原来的适应和不适应都会发生相应的变化，引起物种的进化或淘汰。因此，最终的优胜者不一定是最强的个体而是最适合的个体。由此，学生认识到基因突变能为生物进化提供原材料，形成了生物学科的进化与适应观。

五、联系实际，反馈评价

在最后环节，教师联系相关情境，进行反馈评价。教师询问学生：DNA具有稳定的双螺旋结构，什么时期容易基因突变？细胞在上述时期发生的基因突变一定能遗传给后代吗？什么因素会导致基因突变？如何利用这些因素和基因突变的特点去改善生物性状，以便为我们所用？我们应该怎样预防基因突变？

[设计意图]通过问题链，追根溯源，探究个体发生基因突变的时间、影响因素。提出太空育种，让学生给健康生活提建议，引导他们发现存在于身边的各种能诱发基因突变的因子，如手机电脑、拍X光片时的电磁辐射，烧烤中的苯并芘等等。小组之间相互补充和评价各自的建议，教师补充基因自发突变的资料，培养学生科学思维。在讨论中运用所学的生物学知识为家人、为自己服务。学生由衷地意识到在生活中要时刻注意，避免与有关诱发因素接触，养成良好的生活习惯。如此，就激发了学生的社会意识，加强了他们的社会责任感。

本节课以培养学生的生物学科核心素养为出发点，以学生活动为依托，构建了基于真实问题的探究式教学。总体而言，指向学科核心素养的教学设计应当以多样化、具身化的活动为锚定载体，凸显学科育人价值的深化。

[本文系江苏省教育科学“十三五”规划2018年度重点课题“高中生物学生命观念素养培育路径的实践研究”（项目编号：B-b/2018/02/23）研究成果]