蔡伟强

摘 要 以“生物的变异”专题复习为例，阐述以核心概念为本的教学如何开展。教师引导学生在信息加工的基础上建构核心概念，从整体上把握教学内容结构；使学生在问题解决的情境中运用核心概念，实现思维高层次的认知整合。

关键词 核心概念 生物的变异 概念建构

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》 （以下简称《课程标准》）在“教学过程重实践”这一基本理念的阐述中，倡导“加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题”。这一阐述表明，学生可从理解概念出发，指向问题解决，在此过程中提升学科能力，发展科学精神。思维的基本形式是概念，高阶形式则是解决问题，可见，学生对概念的理解水平与问题解决能力相关。核心概念则可看作是概念体系的中心，是以学科事实为基础，通过归纳、推理等思维过程，形成的具有较强概括性、统摄性与主导性的大概念。学生聚焦核心概念，有助于从学科整体的视角形成学科的系统结构。因此，教师开展以核心概念为本的教学，首先可引导学生在一般事实的加工基础上建构核心概念，使学生系统、有条理地掌握学科内容，接着，教师创设问题情境，引导学生解决问题，实现思维高层次的认知整合。下文以“生物的变异”专题复习为例进行阐述。

1 在信息加工的基础上建构核心概念

建构核心概念，既是学生形成知识系统性、层次性的过程，也是学生实现知识的有效迁移、发展思维的基础。开展以核心概念为本的教学时，教师需带领学生梳理清楚哪些是核心概念？核心概念统领哪些重要概念？重要概念有哪些次要概念支撑？哪些是一般事实？教师引导学生对琐碎的一般事实进行抽象、概括，赋予其意义，学生以此为基础建构核心概念。根据《课程标准》的表述，教师对本节课的概念类型和内容归类，见表1。

教师从学科体系概貌的视角，以“控制生物性状的遗传信息可能发生改变，并可遗传”核心概念的建构为出发点组织教学内容，学生以问题串等为“支架”拾级而上，分析镰状细胞贫血的病因与危害，阐明配子基因组成具有多样性的原因，说明染色体结构和数量的变异及其危害，并以核心概念的建构为“靶标”进行知识的意义建构。

1.1 分析镰状细胞贫血症的病因与危害

学生已经具备遗传与变异的基础知识，他们欠缺的是知识的融会贯通。因此，教师以镰状细胞贫血症的病因分析为例，设计问题串，引导学生围绕遗传的分子学和细胞学基础知识，从分子、细胞和个体水平分析镰状细胞贫血患者所发生的变化。教师设计的问题串包括：① 基因是指什么？② 基因的基本组成单位是什么？③ 镰状细胞贫血患者的基因发生了什么改变？④ 基因为什么能够储存大量的遗传信息？⑤ 基因中碱基的替换为什么能够改变血红蛋白的功能？⑥ 镰状细胞贫血患者的红细胞形态发生了怎样的改变？有何危害？

通过问题①-③，学生复习基因突变的定义，并指出，DNA碱基的替换、增添或缺失，会导致基因碱基序列的改变。通过问题④、⑤，学生明确基因碱基序列的变化，不但导致遗传信息发生改变，而且可能导致蛋白质的结构与功能发生改变。学生分析问题⑥时，教师可进行生命观念教育，如引导学生从结构与功能相适应的角度认识镰状细胞贫血症，即血红蛋白结构的改变导致红细胞由两面凹的圆饼状变成镰刀形，氧气运输受阻，细胞膜容易破碎，且不易变形，从而容易堵塞血管。学生最终由此问题串形成次位概念1“碱基的替换、插入或缺失会引发基因中碱基序列的改变”，以及次位概念2“基因中碱基序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果”。

1.2 阐明配子多样性的成因

教师展示减数分裂图解，引导学生从减数分裂的视角，分析配子基因组成具有多样性的原因，并总结：在减数第一次分裂的前期，同源染色体的非姐妹染色单体发生交叉互换，导致同源染色体上的非等位基因重组；在减数第一次分裂后期，同源染色体分離的同时，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因重组。学生由此形成次位概念3：进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异。

1.3 复习染色体变异

学生复习染色体结构变异类型时，教师准备以下疾病的染色体图示：猫叫综合征（缺失）、不良妊娠史患者（倒位）、雌果蝇的棒眼性状（重复）、慢性粒细胞白血病（易位），学生进行再认、区分和比较。在此基础上，教师引导学生思考：图1中A与B分别发生了什么类型的变异？并让学生列表比较，见表2。

染色体数目变异的学习采用认知冲突策略。认知冲突是学习者原有知识体系、认知系统与新情境信息之间的矛盾或失衡状态。学生在学习染色体数目变异时，较易产生错误概念与科学概念的矛盾，故染色体数目变异适合采用认知冲突策略复习。教师引发学生的认知冲突，学生在解决认知冲突的过程中建构科学的知识与认知结构，见表3。

在解决认知冲突时，学生复习了染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的定义，并对三倍体、三体和单体进行比较。学生由此形成次位概念 4：染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡。

学生对一般事实进行加工，形成次位概念，接着将次位概念抽象，概括成重要概念，然后从不同角度、不同层次建构核心概念（图2）。

2 在问题解决的情境中运用核心概念

问题解决能力是概念理解程度的表征。学生是否理解概念，并非表现在是否能够背诵概念，而是表现在能否运用核心概念解决具体情境问题。问题解决的过程是学习者获取信息突破障碍，使问题初始状态的矛盾得以解决，转化为目标状态的过程。

教师以农业生产为背景，采用问题解决策略，抛出育种中有待解决的问题（问题产生），展现当前的已有品种（初始状态），明确育种目标（目标状态），指出存在的困难（障碍），引导学生运用核心概念和其它已有知识（获取信息、采取措施）突破障碍，使学生利用已有品种，采用适当的技术培育出新品种，解决育种问题（图3、图4）。

在问题解决的过程中，学生归纳基因突变的发生时期、原因和特点。在此基础上，教师引导学生思考：作物新品种的出现，可能来源于什么变异类型？对于该作物的进化有何意义？学生据此总结基因突变和基因重组的意义。

学生建构核心概念并以此为基点解决情境问题，是以核心概念为本的教学的基本思路。教师引导学生建构核心概念，是组织教学内容的手段，也是检测学习效果的方法。教师创设情境，引导学生解决问题，是驱动学生积极学习的策略，也是学生深入理解核心概念，实现知识的深层次和灵活性理解的内在要求。因此，以核心概念为本的教学，既可以帮助学生理解学科结构，又可以提升学生高层次思维整合水平。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版，2020年修订）. 北京：人民教育出版社，2020：2.

［2］（美）H.Lynn Erickson著. 兰英译. 概念为本的课程与教学［M］. 北京：中国轻工业出版社，2003：74.

［3］朱正威，赵占良. 生物：遗传与进化［M］. 北京：人民教育出版社，2007：87.