基于教材逻辑的教学设计——以“遗传的染色体学说”教学设计为例

□朱满员

（浙江省海盐高级中学，浙江海盐 314300）

一、教材分析

自从孟德尔两大规律再发现后，人们才意识到孟德尔定律的重要性：①遗传现象竟有规律可循。②遗传规律也可以“数学化”。通过数学的方式揭示遗传的秘密，正是现代科学主导的方法论。③孟德尔的杂交实验，既有严密的推理过程，又有可靠的实验数据支持，符合现代科学实证主义的要求。这些都标志着遗传学从此走上现代科学之路。所以，当时的学界对孟德尔提出的遗传因子（即基因）充满了好奇，迫切地想知道基因在哪里？基因是什么？

本节是《染色体与遗传》第2节的内容，正是将基因定位于染色体上，为寻找“基因是什么”的答案，迈出了最坚实的一步。正因为如此，遗传的染色体学说的内容虽只有一句话，但第一次将一组具体的事实（染色体行为）和另一组假设（基因行为）统一起来；第一次把遗传与细胞学完美地结合起来，将遗传学导向了微观领域的研究，从而加快了染色体理论向基因论过渡的进程。

所以，本节教学设计的核心思想就是从教材的逻辑中挖掘出科学史思路，将遗传的染色体学说的提出与应用逻辑化。旨在希望通过本节内容的学习，使学生清楚基因和染色体的关系，能够从减数分裂的角度理解基因的分离和自由组合定律的实质，把遗传与减数分裂、基因与染色体的关系真正融合起来，使抽象的基因具象化。

【学习重点】遗传的染色体学说的提出以及利用遗传的染色体学说解释孟德尔遗传规律[1]。

【教学难点】利用遗传的染色体学说解释孟德尔遗传规律。

二、学情分析

学生在学习本内容之前，已经学习了有丝分裂和减数分裂，也清楚了分离定律和自由组合定律的相关内容，并且高中生已具备较强的分析、推理等抽象思维能力，为本节课的学习奠定了知识与能力上的基础。

三、教学目标

1.尝试运用类比推理的方法，推测基因与染色体的关系，并能理解基因与染色体的平行关系。

2.能用染色体学说解释孟德尔遗传规律的实质，培养表达能力以及理性的思辨能力。

3.通过了解染色体学说的提出背景及内容，领悟学说的提出或建立是一个求实证、讲逻辑、重修正的过程，有助于学生养成实证、创新、合作的科学精神与态度。

图1教学的基本环节流程图

四、教学的基本流程

教学的基本环节流程见图1。

五、教学过程

1.导入

教师提问：为什么教材中将减数分裂一节安排在孟德尔定律之后？如果将减数分裂与有丝分裂放一起好像更具知识结构的完整性。

学生：思考过后表示没有想过这个问题。

教师：要弄清这个问题，就需要将教材的编排思路梳理一下。1865年孟德尔提出了基因的传递规律，1900年孟德尔定律重新被发现后，人们对基因备感兴趣，想弄明白基因仅是个抽象的概念还是存在的实体？即要搞清“基因是什么”。时值显微镜与染色技术有了长足的进步，科学家已成功观察并描述了减数分裂过程。孟德尔的支持者就试图将孟德尔的理论与细胞理论及进化论联系起来，毕竟孟德尔理论当初不被认可的重要原因之一就是孟德尔的文章只是“纯粹事实”的收集罗列，不能与现有的理论结构（尤其是进化论、渐成论）衔接。孟德尔理论的最佳“衔接者”就是减数分裂了，因为孟德尔的分离定律与自由组合定律都是发生在F1产生配子时。配子就是通过减数分裂产生的，所以将减数分裂安排在孟德尔遗传定律之后是符合人们对自然规律的认知过程。

也因此，浙科版《生物》模块2前3章的编排逻辑是：第1章提出基因的传递规律；第2章则研究基因在哪里；第3章就揭示出基因是什么。一旦掌握了遗传的本质与规律后，人类中心主义的现代科学则自觉地用于对自然界的改造上；第4章就是利用遗传的规律来改造生物的表现型以满足人类的需求。

设计意图：①此问题并不是真的要让学生回答，而是借这个问题让学生从不同的角度去解读教材。其最终意图是让教师带领学生一起捋教材思路。②将教材的编排逻辑这样挖掘，不仅回答了上述问题，还水到渠成地衔接到减数分裂的复习，提升了教学设计的整体性与自洽性。

2.【环节一】减数分裂复习

教师：在黑板上板画减数分裂的细胞轮廓图，并请一位同学上黑板来完成以2对同源染色体为例的减数分裂过程示意图（如图2）。

图2减数分裂过程图

教师巡视学生的画写情况。当学生基本画完减数分裂过程后，教师进行评价与修改。

3.【环节二】梳理基因与染色体行为的一致性

教师用PPT出示孟德尔的两大定律，并圈出关键词后提问：孟德尔对基因行为描述用词，与减数分裂过程中描述染色体行为用词一样，是不是说明基因的行为与染色体的行为有相同之处？基因与染色体的行为还有没有其他的相似处？可以参考教材34页上的内容，完成表1（表格内容让学生填）。

表1 基因与染色体行为比较表

教学商榷：对于这部分教学设计，有些教师采用的是让学生分别画出2对相对性状杂交的遗传图解与图2的减数分裂过程，从而让学生从2个图解的比较中得出基因与染色体行为的一致性。甚至在比较过程中教师不允许学生看书，或许是认为书上得来终觉浅，自己得出的结论才深刻。可是此法有些矫枉过正。一则，教材就是学生最好的自主学习文本，历次的选考表明，教材的作用是越来越重要。二则，不让学生看书，学生反而知道教师要的答案就在书上，他们会机智的从书上找到教师想要的答案。所以，索性要求学生看书，将教材中的内容转化为表格中的内容，这种形式的转换也是学生对知识的内化过程,有助于理解“基因位于染色体上”的假说。

教师提问：就表格中基因与染色体行为的一致性来看，“基因就是染色体”及“基因位于染色体上”两种推测都是合理的，但为何萨顿会修改了他的观点？

设问意图：①教材中并未提及“基因就是染色体”的推测，而直接得出“基因可能位于染色体上”的推测难免逻辑不严。现通过此设问，弥补了教材逻辑上的漏洞。②激发学生深度思考，引导学生去考虑生物性状的多样性与生物体染色体数目的恒定性之间的差异，从而铺垫出“一条染色体上可以有多个基因”的推测，以提高学生逻辑推理的严谨性。③通过对2种推测的比较探讨，让学生体悟到该学说的建立是一个求实证、讲逻辑、重修正的过程。

4.【环节三】染色体学说对孟德尔定律的解释

教师提问：一种学说或理论要为大众所认可，它要么有可靠的证据支持，要么具很强的解释力。而这种学说或理论要上升到科学的层面，则需要两者兼而有之。关于“基因位于染色体上”的证据，下一节内容再讨论。本节课主要任务是用该学说去解释孟德尔的遗传定律，也就是孟德尔本人也无法解释的三个问题：①基因为什么是成对存在的？②在F1产生配子时，等位基因为什么是分离的？③非等位基因为什么会自由组合？

教师示范：作为示范性，先回答第一个为什么，即“体细胞中基因为什么是成对存在的”。并以一对同源染色体，一对等位基因A、a为例进行板演等位基因位于染色体上的4种情况，如图3。

图3基因在染色体上的位置示意图

设计意图：①连续抛出三个“为什么”还是很震撼的，能激起学生深入思考。②通过罗列基因位于染色体上的4种情况后，逐一排除1～3情况。确定只有第4种情况，即等位基因位于同源染色体的相同位置上，才能确保同源染色体2条，等位基因也2个的一致性。③学生第一次面临将基因标注于染色体上，会直觉地认为基因可在染色体上的任何位置，而显得无所适从。通过教师的示范板演，预先将几种错误情况排除，从而将“等位基因位于同源染色体的相同位置上”作为核心概念在学生的认识结构中“锚定”下来，为后续的教学做好知识铺垫，大大提高学习效率。

教师提出标注任务1：现就用染色体学说来尝试解释第2个为什么，请将Yy这一对等位基因标于减数分裂示意图上。

学生活动：一位学生到黑板前将基因标注到之前板画的减数分裂过程图上。其他学生在自己画的减数分裂过程图上标注，如图4。

图4 1对等位基因随同源染色体分离的示意图

教师巡视、评价完后，再提出标注任务2：现将孟德尔研究的第2对基因Rr也标注到减数分裂的示意图中。

学生活动：一位学生到黑板前将基因标注到减数分裂过程图上。其他学生在自己画的减数分裂过程图上标注，如图5。

图5 2对等位基因随非同源染色体自由组合的示意图

设计意图：①通过将等位基因逐对标注到减数分裂过程图中的方法，把大任务拆分成2个小任务，采取“小步慢进”的方式，不断引导学生认同“等位基因位于同源染色体相同位置上”的观点。同时，对于学习迁移能力一般的学生而言，也有了一个缓步上升的小台阶，减少其学习的难度。②学生在标注过程中，教师还要引导学生看书，教材中对孟德尔定律的细胞学解释仍比较抽象。如果学生能通过阅读教材内容，将2对等位基因准确地标注到减数分裂过程图中，那也是一种很好的内化与提升。

5.小结与提升

教师提问：结合板图，请同学们回答第2个为什么——等位基因为什么会分离和第3个为什么——非等位基因为什么会自由组合？

设问意图：这两个“为什么”的答案在图中已显而易见，此设问旨在让学生学会用教材中的语言来回答问题，以培养学生精准、规范的表达。同时也小结了本节课的学习重点。

教师再提出标注任务3：如果现在再增加一对等位基因E与e，如何将这对基因也标注到图5中？

学生活动：一位学生到黑板上进行标注（只要标在精原细胞上即可），其他学生思考。

设计意图：①通过2对同源染色体，3对等位基因，创设一个有冲突的情境，让学生的思维得到进一步的激发。②这是一个反馈性的设问，如果学生能正确标注出，说明学生对本节课的学习效果较好。③无论学生将E、e标在已有的2对同源染色体上还是标在添加的第3对同源染色体上，都需要学生对自己的标注进行解释与说明。通过师生的问答互动自然引出了非等位基因的2种情况，即同源染色体上的非等位基因和非同源染色体上的非等位基因。也只有非同源染色体上的非等位基因才表现为自由组合，从而引导学生关注自由组合定律的适用条件。

六、教学反思

1.本节课的设计亮点

①引入设问新颖。教师通过设问：为什么教材中将减数分裂一节安排在孟德尔定律之后？不仅为学生捋清了教材的编排逻辑，还自然而然地将遗传定律与减数分裂联系起来，并顺利地过渡到对减数分裂的复习环节中。②紧扣教材。本节课2次引导学生阅读教材；整节课从挖掘教材的逻辑出发，最终又用教材的语言归纳重点，教材的利用率高。笔者认为教材是专家团队几易其稿，多方审查，打磨了数年才开发而成的，是集体智慧的结晶。所以教材的编排一定有其深意，挖掘出教材的逻辑性正是教学设计最靠谱的方法。

2.遵从教材的逻辑性

有时，教师会觉得对教材“按部就班”，有点照本宣科，没有新意。于是教师为体现“设计感”，而对教学内容作大幅度的重组。这并不是不可以，但学生很可能一时不知道教师在讲哪块内容，这就无形中增加了学生听课的盲目性与难度。另一方面，教师因有一定的专业背景，会从“上帝视角”去设计教学。但学生是初学者，这个差距教师应考虑。若只是为改变而改变的设计，既无意义又徒增学生的学习难度。

3.教材的逻辑性遵从科学史的发展

科学发展史是一部人类认识自然的过程史，也是人类对自然现象由表象到本质的探究史。教材往往是按科学史的逻辑来编排的，如伴性遗传一节，从“染色体组型的概念与分析方法、意义→性别决定→伴性遗传的发现→人类的伴性遗传现象”，这样的编排不仅尊重知识的逻辑性，还符合人的认知规律与概念的发展规律，也是最容易为学生所理解与接受的。

总之，在没能设计出更好的教学逻辑之前，请尽可能地利用好教材本身的逻辑性。