六版新教材中“表观遗传”分析及教学建议

阮春秋

“表观遗传”为新教材增添的内容，是对经典遗传学的重要补充。对部分教师而言，这些知识内容可能较为陌生。教师若想实现从“教教材”到“用教材教”的有效转变，可以有意识地参考不同版本的教材，整合相应内容从而优化教学设计。本文分析了《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》）对“表观遗传”提出的内容要求，并比较人民教育出版社（简称“人教版”）、上海科学技术出版社（简称“沪科版”）、上海科技教育出版社（简称“沪教版”）、北京师范大学出版社（简称“北师大版”）、浙江科学技术出版社（简称“浙科版”）、江苏凤凰教育出版社（简称“苏教版”）等六种版本的新教材中“表观遗传”内容的编排体系、概念表述及本质特征呈现、DNA 甲基化描述、表观遗传主要实例，以及教材旁栏或课后补充资料等方面，最终基于发展学生生物学学科核心素养的目的，提出相应教学建议。

1 课程标准对“表观遗传”的内容要求及教材编排体系

1.1课程标准对“表观遗传”的内容要求

《课程标准》中有关“表观遗传”的内容要求有“3.1.5概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”，其是构建重要概念“3.1亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA 分子上”和大概念“概念3遗传信息控制生物性状，并代代遗传”的基础。“概述”为“理解”层面的行为动词，因此构建“表观遗传”概念的内涵和外延为本节课的教学重点和难点。

1.2教材編排体系

六种版本的新教材中“表观遗传”内容均设置于《必修2·遗传与进化》，但编排体系不尽相同（表1）。

分析可知，六种版本的新教材编排体系大致有以下几方面的特点：“表观遗传”所处章节位置存在差异，在沪科版、浙科版、苏教版教材中处于“遗传的分子基础”模块；而在人教版、沪教版、北师大版教材中则位于“遗传信息的表达”模块。其中，浙科版教材将“表观遗传”作为一个小节单独列出。不论是哪种编排体系，都符合人们对知识认知的一般规律。

2 教材内容对比分析及教学建议

2.1表观遗传概念

2.1.1表观遗传概念表述的对比及本质特征分析

教材中对表观遗传概念的界定是否科学严谨将直接影响学生的理解。鉴于此，笔者对现行六种教材中有关表观遗传概念的表述进行对比分析（表2）。

关于表观遗传的概念，本质特征有三个，分别是基因序列没有改变，基因的表达或表型发生改变，可遗传给下代。对比分析不同版本的概念表述，发现人教版、沪科版、沪教版、浙科版、苏教版教材均强调表观遗传现象的三个本质特征。但沪教版在概念描述上，前半句的主体对象为“DNA”，后半句又转为“基因”，考虑到基因是有遗传效应的核酸片段，因此前半句的表述改为“基因的碱基序列保持不变”更为严谨。表观遗传的现象是否可以遗传给下代，这一概念在北师大版教材中并未获得清晰表达，仅在文本描述中体现。

2.1.2教学建议

生物学概念（包括原理、规律、定律）既是生物学大厦的“基石”，也是其重要“结构”，更是认识生命现象及其活动规律的“产物”。因此，学习“表观遗传”主要是学习、建构表观遗传的概念。而概念是思维的产物，科学思维是形成概念的工具和途径。教师在进行教学设计时，可以创设情境任务活动，鼓励学生亲历分析、推理、判断、归纳、综合和应用批判性思维等过程，以达到建构概念的目的。例如，教师可采用人教版中“柳穿鱼的花结构和不同毛色的小鼠”资料创设情境任务，设置问题串：①上述资料中的基因序列是否改变？②基因的表达或表型是否发生改变？③是否可遗传给下代？学生通过分析资料和思考问题，学习、建构表观遗传的概念，发展科学思维和科学探究等生物学核心素养。此外，教师的教学设计也可呈现反例，如人教版教材在“思维训练”模块中提出假说：残翅果蝇可在31℃环境中长出接近正常翅的成虫，但在正常温度下产生的下一代依然是残翅。应用该例子，可以发展学生的批判性思维，强化学生对表观遗传概念内涵的理解。

2.2 DNA 甲基化

2.2.1关于DNA 甲基化的对比分析

DNA 甲基化是最早被发现的表观遗传调控方式，也是到目前为止表观遗传学中研究最深入的，不同版本的教材对 DNA 甲基化描述的详细程度各不相同（表3）。

观察表3可知，沪科版、浙科版、苏教版教材对中甲基化过程做具体描述，而人教版、沪科版、沪教版还呈现甲基化示意图。在DNA 甲基化举例方面，仅有人教版教材列举Lcyc 基因甲基化和Avy 基因前端的甲基化这两个实例，苏教版和北师大版分别列举Lcyc 基因甲基化、A 基因甲基化，其余三版教材未呈现实际案例。沪科版、北师大版、苏教版均直观呈现DNA 甲基化影响基因表达的示意图，而其余三版教材则无。

2.2.2教学建议

“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关事件和现象的意识、观念和思想方法。表观遗传现象充分体现出结构与功能的辩证统一关系，通过学习DNA 甲基化可以帮助学生完善结构与功能观。教师在教学设计中，应注意凸显DNA 甲基化如何体现结构与功能相统一的观念，通过综合应用人教版示意图（图1）和沪科版示意图（图2、图3），并结合文字向学生阐述DNA 甲基化的具体位置、原理和结果，从而说明DNA 的结构发生改变，导致该基因的功能发生变化，说明结构与功能相适应。

具体教学对策如下：通过图1和图2，教师可以向学生详细阐述“DNA如何被甲基化”“DNA是否甲基化导致基因的表达出现什么情况”以及“DNA 甲基化的位置可能有哪些”。通过图3，教师可以向学生讲明 DNA 甲基化如何影响基因的表达。如果教师在课堂上能充分应用图文互释展开讲解，将能帮助学生更为深刻地理解DNA 甲基化。

2.3表观遗传主要实例和教材旁栏或课后补充资料

2.3.1表观遗传主要实例和教材旁栏或课后补充资料对比

六种版本新教材的表观遗传主要实例和教材旁栏或课后补充资料存在较大差异。观察表4，发现人教版、沪科版都分别列举了植物和动物两个例子，如人教版列举柳穿鱼花形、小鼠毛色，沪科版列举人肌肉组织不同部位的DNA甲基化和矮牵牛花花色；苏教版除了列举柳穿鱼的花形，还提供蜂王与工蜂异型分化的案例；沪教版、北师大版、浙科版都只列举了动物的例子。教材旁栏或课后补充资料方面，人教版、北师大版、苏教版进一步补充了表观遗传现象的其他机理，其他版本教材未补充其他资料。综合分析，人教版、北师大版、苏教版对表观遗传的主要实例或资料呈现较为翔实。

2.3.2教学建议

教师进行教学设计时，建议注重以下几个方面：①实例呈现多样化，既呈现植物的例子也呈现动物的例子，如应用人教版的柳穿鱼的花形以及毛色表型不同的 Avya小鼠等说明表观遗传现象；②通过实例渗透家国情怀等社会责任，如在动物实例方面，教师可以有意识地参考、应用沪教版教材中首例克隆猴“中中”和“华华”在中国诞生的故事，激发学生的民族自豪感和科技兴国意识；③通过补充实例或生活资料渗透健康生活、关爱他人的社会责任，如其他版本教材的使用者可补充人教版教材中“与社会的联系”模块提供的资料。

3 结语

研究生物学教材，挖掘教材的育人价值，厘清教材在发展学生生物学核心素养方面的设计安排。“表观遗传”作为目前科学研究的前沿领域，教师应整合不同版本教材的相关内容，优化教学设计，有力促进学生学科核心素养的发展。

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）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]吴成军.生物学学科核心素养的教学与评价[M].上海：华东师范大学出版社，2020：76，78，71.