任智安

【摘 要】微專題雖“微”，但是是模塊復(fù)習(xí)中的“攔路虎”和“硬骨頭”。以概念重構(gòu)策略，深度解析概念，完成概念體系由淺向深的轉(zhuǎn)化。

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí);微專題;基因重組

在模塊復(fù)習(xí)中，概念框架體系是指導(dǎo)教與學(xué)的藍(lán)圖，由多個概念、邏輯關(guān)系和符號組成。每一個節(jié)點位置的概念都有深刻的內(nèi)涵。如果對其中一個概念缺乏系統(tǒng)和深度的認(rèn)知，那么整體的概念體系也是符號化的，缺失了意義和內(nèi)涵。這樣的概念認(rèn)知是建構(gòu)概念框架體系的“攔路虎”。有必要在模塊復(fù)習(xí)教學(xué)中，對缺乏深度和系統(tǒng)認(rèn)知的概念進行微專題復(fù)習(xí)，以有利于構(gòu)建有意義的概念框架體系。如，在“變異與進化”的模塊復(fù)習(xí)中，“基因重組”往往是學(xué)生構(gòu)建大概念的認(rèn)知障礙。本文以此為例，以概念重構(gòu)的策略進行“基因重組”的微專題復(fù)習(xí)。

1.內(nèi)容和學(xué)情分析

舊人教版教材必修2《遺傳與進化》第83頁，對于基因重組有黑體字的概念表述，“基因重組是指在生物進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合”。之后段落，分別從自由組合和交叉互換兩個方面表述基因重組的形式。一方面，自由組合的學(xué)習(xí)在孟德爾自由組合實驗中，交叉互換的學(xué)習(xí)在減數(shù)分裂內(nèi)容體系中。兩部分內(nèi)容的章節(jié)跨度和兩部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生從基因重組的角度理解自由組合和交叉互換有著較大的難度。另一方面，自由組合和交叉互換是微觀對象“基因”的動態(tài)過程，教材中的文字?jǐn)⑹霾荒艹浞纸馕龌蛑亟M的本質(zhì)和過程。甚至，初中生物學(xué)的概念術(shù)語，有性生殖、減數(shù)分裂和受精作用的認(rèn)知程度也會影響到對基因重組的理解。

在模塊專題復(fù)習(xí)中，學(xué)生首先對基因重組現(xiàn)象的本質(zhì)理解不透，容易從字面理解為受精作用就是基因重組。其次，在基因重組與基因突變、染色體結(jié)構(gòu)變異辨析的辨析過程中存在一定難度，對于變異的特點和在進化中的作用認(rèn)識不透徹。

2.設(shè)計思路

基于當(dāng)前高考命題特點和規(guī)律，以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，明確本專題的復(fù)習(xí)目標(biāo);通過重溫教材，明確概念的范圍、對象和內(nèi)涵;分別從分析基因重組現(xiàn)象和本質(zhì)的角度，比較分析孟德爾自由組合實驗和摩爾根果蠅測交實驗，找出兩個實驗的共同點，區(qū)別完成基因重組的不同機制，以遺傳圖解和分析綜合的形式，緊湊又整體的完成基因重組概念重構(gòu);利用典型例題，對基因重組、基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異中的易混淆問題強化辨析。

3.主要環(huán)節(jié)

3.1明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

2019年6月，國務(wù)院頒布文件，提出自2019年起，新高考地區(qū)不再下發(fā)考試大綱或考試說明，高考命題以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，實現(xiàn)教什么考什么，以評價引導(dǎo)教學(xué)。因此，在復(fù)習(xí)中，課堂中明確課程標(biāo)準(zhǔn)所要求的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。關(guān)于基因重組，在微專題復(fù)習(xí)中，明確內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)?！瓣U明進行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中，染色體所發(fā)生的自由組合和交叉互換，會導(dǎo)致控制不同性狀的基因重組，從而使子代出現(xiàn)變異”。

3.2重溫教材，分析概念

教材是課程標(biāo)準(zhǔn)下的權(quán)威和優(yōu)質(zhì)資源，尤其在學(xué)生認(rèn)識的層面以教材為根本。因此，在復(fù)習(xí)一個重要的難點概念時，從教材內(nèi)容出發(fā)，返璞歸真。課堂學(xué)習(xí)過程中安排4-5分鐘閱讀教材。內(nèi)容是舊人教版教材《遺傳與進化》83頁黑體字部分和正文部分?！盎蛑亟M是指在生物體進行有性生殖的過程中，控制不同性狀的基因的重新組合 ”;“基因的自由組合定律告訴我們，在生物體通過減數(shù)分裂形成配子時，隨著非同源染色體的自由組合，非等位基因也自由組合，這樣，由雌雄配子結(jié)合形成的受精卵，就可能具有與親代不同的基因型，從而使子代產(chǎn)生變異。另一種類型的基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂形成四分體時期，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，導(dǎo)致染色單體上的基因重組。”“基因重組有什么意義？通常的解釋是，有性生殖的基因重組有助于物種在一個無法預(yù)測將會發(fā)生什么的環(huán)境中生存。這是因為，基因重組能夠產(chǎn)生多樣化的基因組合的子代，其中可能有一些子代會含有適應(yīng)某種變化的、生存所必需的基因組合。所以說，基因重組也是生物變異的來源之一，對生物的進化也具有重要的意義 ”重溫教材內(nèi)容時，先從基因重組概念的黑體字部分帶領(lǐng)學(xué)習(xí)和分析，然后再閱讀學(xué)習(xí)之后的段落內(nèi)容。這個環(huán)節(jié)，在復(fù)習(xí)中能對基因重組的內(nèi)涵從整體上認(rèn)識，包括自由組合和交叉互換兩種形式。但究竟重組后代出現(xiàn)的根本原因是什么？有性生殖的哪個環(huán)節(jié)發(fā)生基因重組？基因重組有無其他形式？這些問題在文中無直接敘述。

3.3實例比較，概念重構(gòu)

將豌豆的自由組合實驗和果蠅連鎖互換實驗集中比較分析，這打破了在初次學(xué)習(xí)基因重組時存在的時間和內(nèi)容跨度瓶頸障礙，分析比較綜合，建構(gòu)基因重組的本質(zhì)和概念。在有性生殖的減數(shù)分裂過程中，通過自由組合和交叉互換兩種行為，產(chǎn)生了重組配子，重組配子實現(xiàn)了定義中所述的“控制不同性狀基因的重新組合”，重組配子的形成決定了重組后代的出現(xiàn)，而受精作用只是實現(xiàn)了重組配子的結(jié)合。教學(xué)中，通過兩道例題練習(xí)，進一步對問題進行應(yīng)用解釋，同時培養(yǎng)學(xué)生對知識的辨認(rèn)、比較和解讀能力。

例題1：觀察甲、乙兩圖，請分析：

甲? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乙

（1）甲圖表示基因在染色體上的分布情況，其中哪組不遵循基因的自由組合定律？為什么？

（2）乙圖中哪些過程可以發(fā)生基因重組？為什么？

解析：基因在染色體上的位置關(guān)系決定能發(fā)生何種方式的基因重組。首先，一對基因不發(fā)生基因重組，如乙圖Aa;其次，兩對基因位于非同源染色體，屬于非同源染色體非等位基因關(guān)系，通過自由組合產(chǎn)生重組配子，如甲圖中A、a與C、c，D、d與C、c;如果兩對基因位于同源染色體上，屬于同源染色體上的非等位基因關(guān)系，那么只能通過交叉互換產(chǎn)生重組配子，如甲圖中A、a與D、d。乙組過程中基因重組發(fā)生的時間，這是一個容易混淆的問題，往往將精卵隨機結(jié)合理解為基因重組，這實際上是沒有真正理解基因重組的內(nèi)涵，即產(chǎn)生重組的配子。如果按照基因重組的兩種形式解答，問題就很容易解決，減數(shù)分裂中的自由組合和交叉互換。

例題2：將紫花、長花粉粒（PPLL）與紅花、圓花粉粒（ppll）的香豌豆雜交得到F1。F1測交所得F2的表現(xiàn)型及個數(shù)：紫長（4 831）、紫圓（390）、紅長（393）、紅圓（4 783）。F1產(chǎn)生配子過程的分析，不正確的是（? ）

A.P與p、L與l可以隨同源染色體的分開而分離

B.P與L、p與l可隨同一條染色體傳遞到配子中

C.P與l、p與L因非同源染色體自由組合而重組

D.P與l、p與L因同源染色體間交叉互換而重組

解析：兩對基因構(gòu)成的基因型，測交后子代性狀分離比呈現(xiàn)“兩多兩少”的種類和比例，且“兩多”相等，“兩少”相等。測交反應(yīng)的實質(zhì)是被測對象配子的種類和比例。自由組合情況下，配資種類和比例是1：1：1：1，不符合題意，顯然是F1產(chǎn)生配子時發(fā)生了交叉互換，親本配子數(shù)量多相等，重組配子數(shù)量少相等。

補充兩個中學(xué)教材已有的案例，完善基因重組的概念外延。在細(xì)菌等原核生物中，基因是可以轉(zhuǎn)移的，實現(xiàn)在一個原核細(xì)胞中DNA分子中基因的重新組合。如，肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗中，R菌轉(zhuǎn)化為S菌，就是R菌DNA分子重組了S菌的基因片段。再如，基因工程是人為有目的的將其他物種基因整合到目標(biāo)生物DNA上，同樣也屬于基因重組。每一個概念都有其內(nèi)涵本質(zhì)，也有其外延部分。教材注重所述基因重組，是以減數(shù)分裂為基礎(chǔ)有性生殖生物為對象，微專題復(fù)習(xí)可以補充無性生殖原核生物和轉(zhuǎn)基因等基因重組方式，對基因重組概念進行重構(gòu)和完善，解決了大概念框架體系中的理解難點和“攔路虎”。

3.4升華教材，知識綜合

基因重組是生物多樣性產(chǎn)生的主要原因，在生物進化和適應(yīng)環(huán)境方面具有重要意義，在教材中有較為詳細(xì)的敘述，教師加以引導(dǎo)解釋便能理解掌握。但在與基因突變、染色體變異進行特點和意義比較，需要教師引導(dǎo)學(xué)生進行知識綜合?；蛑亟M能夠產(chǎn)生新基因？基因重組是自然選擇的原始材料？基因重組是生物進化的根本動力嗎？在對進化與適應(yīng)的推動而言，與基因突變、染色體變異有何不同？在進一步重溫教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)分析上述問題，完成知識綜合，升華教材內(nèi)容，為進一步發(fā)展學(xué)科能力和核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

3.5典題辨析，強化概念

評價是促進學(xué)習(xí)高效的手段之一，根據(jù)學(xué)情，設(shè)計問題解決概念理解和應(yīng)用中的難點?；蛑亟M發(fā)生在有性生殖那個階段，減數(shù)分裂還是受精作用？基因重組和基因突變有何本質(zhì)的不同？如何根據(jù)雜交子代分離比，判定發(fā)生了交叉互換還是自由組合？依據(jù)雜交結(jié)果，如何確定基因在染色體上的位置關(guān)系？交叉互換和易位如何區(qū)分？本質(zhì)有何不同？這些疑難問題，通過習(xí)題的方式，結(jié)合圖表深度分析，對基因重組的概念完成強化理解。

例題3：下圖中①和②表示發(fā)生在常染色體上的變異。①和②所表示的變異類型分別屬于（? ? ）

A. 重組和易位? ? ?B. 易位和易位

C. 易位和重組? ? ?D. 重組和重組

解析：圖中信息顯示，①染色體片斷互換后，染色體等長，屬于同源染色體上非姐妹染色單體交叉互換，屬于基因重組;②染色體互換片段后，染色單體長度加長或縮短，不等長，屬于染色體結(jié)構(gòu)變異的易位。

4.總結(jié)與反思

微專題雖“微”，但往往是“硬骨頭”，啃不下這塊“硬骨頭”直接影響到知識體系的結(jié)構(gòu)化和有意義化，結(jié)構(gòu)化的知識建構(gòu)過程對于發(fā)展學(xué)生高階思維能力和應(yīng)試能力都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。知識模塊如果繼續(xù)以新授課方式學(xué)習(xí)，重復(fù)的學(xué)習(xí)過程會使課堂寡然無味，失去學(xué)習(xí)的興趣和意義。知識模塊以微專題為形式，進行概念重構(gòu)，使之結(jié)構(gòu)化、有意義化，為發(fā)展學(xué)生理解、應(yīng)用、思辨等能力打好基礎(chǔ)。