本期荐读丨优秀教学设计：基于假说演绎法及社会实践活动的“伴性遗传”教学设计/郭启祥等

生物学通报

2023-05-29 17:45生物学通报官方账号

文章来源：郭启祥,李亦欣. 基于假说演绎法及社会实践活动的“伴性遗传”教学设计[J]. 生物学通报, 2023, 58(5): 23-26.

编者按

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本刊2023年第5期刊发的《基于假说演绎法及社会实践活动的“伴性遗传”教学设计》一文，总结了将学生参与的“红绿色盲发病率及遗传方式”社会实践活动运用于“伴性遗传”教学设计和教学实施的经验，为一线教师教学提供参考，是一篇很好的教学设计类文章，本期荐读。

基于假说演绎法及社会实践活动的 “伴性遗传”教学设计

郭启祥李亦欣

（江西省南昌市第二中学）

摘要

总结了将学生参与的“红绿色盲发病率及遗传方式”社会实践活动运用于教学中的 “伴性遗传”教学设计和教学实施经验。教学过程以假说演绎法的一般过程为主线，以社会实践活动情境为载体，还原学生参与的红绿色盲调查活动全过程。实践表明，基于假说演绎法和社会实践活动，在教学中引入连贯的情境，有助于保证学生认知发展的连续性，充分调动学生的积极性，引导其主动运用已有知识螺旋渐进式地解决科学问题，从而发展学生的学科核心素养。

关键词

假说演绎法社会实践活动伴性遗传高中生物学教学设计

《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》）指出，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养，是生物学课程的设计宗旨和实施中的基本要求。假说演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，以其为主线有助于学生亲历科学探究的过程，帮助学生在学习过程中形成生命观念，发展科学思维。《课程标准》中“教学过程重实践”的基本理念指出，生物学课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动。本文以 2019 年人教版高中生物学教材必修 2《遗传与进化》第 2 章第 3 节“伴性遗传”为例，尝试以学生真实参与的社会实践活动为贯穿情境，以假说演绎法为主线展开教学，提升学生生物学学科核心素养。

教材分析及设计思路

《课程标准》在模块 2“遗传与进化”的“教学提示”中指出，教师应创造条件让学生参与调查、观察等活动，引导学生从生活经验中发现和提出问题，应用有关知识分析和解决实践中的问题。本节课涉及的人类红绿色盲是群体中发病率较高的单基因遗传病，有利于学生开展遗传病的调查活动。因此，教师课前指导调查小组学生开展了调查“人类红绿色盲发病率和遗传方式”的社会实践活动，并在教学过程中采用学生展示的形式将问卷内容、调查过程、调查结果循序渐进地表现出来，为学生创设了真实、连贯的社会实践活动情境，落实生物学学科核心素养。此外，以假说演绎法为科学思维主线的教学策略，有助于学生亲历“提出问题—作出假说—演绎推理—实验验证—得出结论”的全过程，促进其积极主动地参与伴性遗传特点和规律的分析和探索，发展归纳与概括、演绎与推理等科学思维，并加深其对“性染色体上的基因传递与性别相关联”这一概念的深入理解。

教学目标

基于《课程标准》的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生学科核心素养的要求，制订如下教学目标。

1）通过对红绿色盲发病率和遗传方式的分析，阐明性染色体上的基因传递与性别相关联，渗透结构与功能观。

2）通过对不同婚配方式的分析讨论，归纳伴性遗传的特点，发展归纳与概括、演绎与推理等科学思维。

3）通过应用伴性遗传的规律预测后代患病情况，提升学生综合运用知识解决生活实践问题的能力。

4）通过调查心得的分享，帮助学生形成热爱生命、健康生活、关爱他人的责任理念，认同友善、平等、公正的价值观。

教学过程

3.1

创设实践情境，激发探究欲望

教师通过视频展示色觉正常人眼中五彩缤纷的大自然，以及经处理后相同场景的红绿色盲患者眼中的大自然，指出红绿色盲患者眼中世界的色彩是失真的。教师提供我国的红绿色盲调查数据（我国红绿色盲检出率约为 3.14%），从而引出学生的调查目的，即调查我校学生家庭群体中红绿色盲的发病率。调查小组学生展示问卷内容、调查过程及本次调查活动的调查结果 1，即我校学生家庭中男性发病率约为 4.02%，女性发病率约为 0.43% （共计调查 1905 人）。学生主动提出问题：为什么男性红绿色盲的发病率要明显高于女性？

设计意图：学生通过观看相同场景、不同色彩的视频画面，产生了视觉上的强烈冲击，由此引发内心的情感波澜和帮助色盲患者的强烈愿望。调查小组学生展示的调查方法及结果创设了社会实践活动情境，学生主动参与情境思考，产生了探究热情和学习兴趣。

3.2

分析调查家系，作出合理假说

教师直观展示人类男性和女性的染色体组图，引导学生观察：男性染色体组成为22对常染色体+1对 XY性染色体；女性染色体组成为22对常染色体+1对 XX性染色体。学生完成图解（图 1）并思考问题：1）为什么人群中男性和女性的比例是大致相等的？2）儿子的 X 染色体和 Y 染色体分别来自父母哪一方？3）父亲的 X染色体传给儿子还是女儿？

调查小组学生展示本次调查结果2，即从某患病男生（Ⅲ1）入手，调查其家庭的发病情况（图 2）。教师提出问题：1）红绿色盲基因位于 X 染色体上，还是 Y 染色体上？2）红绿色盲基因是显性基因，还是隐性基因？学生分析发现：1）如果红绿色盲基因位于 Y 染色体上，患病男生Ⅲ1的父亲Ⅱ3 应是患者，但Ⅱ3 事实上并未患病。2）如果该基因为显性基因，则患病男生Ⅲ1的该基因一定来自其母亲Ⅱ4，则Ⅱ4应是患者，但Ⅱ4事实上并未患病。通过上述逻辑分析，学生作出合理假说：红绿色盲基因是 X 染色体上的隐性基因。

设计意图：因为对“红绿色盲遗传方式”作出合理假说，超越了学生的实际认知水平，基于最近发展区理论，设置问题串能够帮助学生回顾人的性染色体组成，为学生后续对遗传方式作出假说搭建支架，实现从已有知识向新知识的过渡。学生通过对调查家系的逻辑分析，逻辑思维和批判性思维得到提升。

3.3

运用直观教具，自主演绎推理

虽然学生已作出合理假说，但无法对伴性遗传方式进行准确分析。学生利用假说得出正常色觉和红绿色盲患者的基因型和表型的对应关系（表 1），并对男性发病率明显高于女性（现象1）进行解释，从而得出 X 染色体隐性基因遗传的第 1 个特点（患者中男性远多于女性）。

基于以上铺垫，学生利用直观教具小组合作构建了2 种婚配方式的遗传图解模型（图 3），并对本小组制作的模型进行展示和演绎推理分析。学生对模型演绎推理发现：女儿患病，父亲一定患病；母亲患病，儿子一定患病。

设计意图：学生通过对 2 个已有现象的解释既可以验证所作出假说的合理性，又为后续使用遗传图解进行遗传分析奠定良好的基础。学生在小组合作动手构建遗传图解模型的过程中主动构建知识，归纳 X 染色体隐性基因遗传的第 2 个特点（女性患病，父亲和儿子一定患病），提升了演绎推理和归纳概括的能力。

3.4

得出实验模型，构建概率模型

教师提出问题：如何对演绎推理的内容进行验证？学生指出人类红绿色盲不能通过进行测交实验的方法进行验证。通过师生互动的方式，引导学生得出验证方案：找到调查人群中的女性患者，并调查其父亲及儿子是否患红绿色盲。学生展示调查结果3，即调查人群中所有女性患者的色盲系谱图（图4）。通过分析发现，女性患者的父亲或儿子确实都是患者，说明经过调查统计得到的实际结果与预期结果相符，从而得出结论：红绿色盲基因是 X 染色体上的隐性基因。教师利用板书引导学生梳理各调查活动之间的逻辑关系，帮助其构建人类红绿色盲调查的概念模型（图5），并总结得出伴性遗传的概念。

设计意图：通过讨论验证方案、展示调查结果、对比预期结果，学生可以搭建假说演绎法框架，在验证假说得出结论的同时，理解 X 染色体隐性基因遗传的规律，从而突破对这一抽象知识的理解难点。构建概念模型环节，进一步帮助学生梳理假说演绎法的过程，有利于加强其思维的严密性，培养证据意识并且加深学生对 “性染色体上的基因传递与性别相关联”这一概念的理解。

3.5

解决实际问题，提升科学思维

创设问题情境：患病男生（Ⅲ1）的母亲（图 2）向你说出了她的 2 个担忧，你能否利用今天所学的知识帮助她？1）该夫妻打算再生育一个孩子，孩子患红绿色盲的概率是多少？2）如果其儿子以后和一个不带色盲基因的正常女性结婚，子女是否会患病？通过以上2个问题，引导学生分析：该患病男生（Ⅲ1）的色盲基因从哪里来？以后会传递给儿子还是女儿？通过层层深入的问题，学生自主归纳出 X 染色体隐性基因遗传的第 3 个特点（交叉遗传）。

设计意图：教师创设的“排忧解愁”环节，能够引发学生的情感共鸣，满足学生帮助色盲家庭的愿望。学生利用所学知识解决真实生活情境中的问题，自主归纳遗传特点，实现了对伴性遗传知识的迁移。

3.6

表达调查心得，落实社会责任

展示学生搜集到的有关帮助红绿色盲患者的实例，如交通信号灯、色盲眼镜等。学生畅所欲言表达自己参与本次社会实践活动和学习本节课的心得，并指出对待红绿色盲患者，应报以关爱而非歧视，最终提出“关爱遗传病患者，传递社会正能量”的口号。

设计意图：关爱遗传病患者，是关系个人和他人健康的重要社会责任。通过展示实例和表达心得的方式，学生形成热爱生命、健康生活、关爱他人的责任理念，构建友善、平等、公正的社会主义核心价值观，从而落实了核心素养中“社会责任”的要求。

教学反思

本节课的实践表明，利用假说演绎法组织课堂教学，有助于学生亲历发现问题、科学探究、概念形成的过程，有效提升学生的归纳与概括、演绎与推理等科学思维，帮助学生体会科学过程的严谨与缜密。本节课利用学生调查人类红绿色盲的实践经历创设真实、连贯的情境，保证了其认知发展的连续性和课堂的完整性，充分调动了学生的积极性，落实了《课程标准》中“教学过程重实践”的基本理念。学生通过解决真实情境中的问题，可有效重构科学概念体系，认识或发现科学规律，发展核心素养。

本次推送仅节选了文章部分内容，全文阅读详见本刊2023年第5期。2023年全新改版，欢迎订购！

END