許婷

“科學(xué)即論證”，論證式教學(xué)注重證據(jù)和邏輯，在捍衛(wèi)和反駁主張的過程中，將思維顯性化。在和諧積極的討論氛圍中進(jìn)行思維共享和交鋒，反思和修正對(duì)概念的理解，不斷將思維的邏輯性和嚴(yán)密性推向極致，最終達(dá)成概念的深度理解。高中生生物學(xué)課堂可通過論證式教學(xué)的策略培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

單元是由若干節(jié)具有內(nèi)在聯(lián)系的課時(shí)組成的一個(gè)教學(xué)單位，是若干有關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)內(nèi)容的集合，是落實(shí)核心素養(yǎng)的基本單位?？梢杂赏徽鹿?jié)內(nèi)的連續(xù)性教材內(nèi)容統(tǒng)整成主題類單元，也可以由跨章節(jié)的非連續(xù)性教材內(nèi)容重構(gòu)成專題類單元。本文嘗試在高中生物學(xué)教學(xué)中聚焦大概念進(jìn)行《基因的表達(dá)》主題類單元整體教學(xué)實(shí)踐。

一、單元整體教學(xué)的大概念分解

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出了“大概念—重要概念—次位概念”三級(jí)概念體系，指出教師應(yīng)圍繞生物學(xué)大概念組織并開展教學(xué)活動(dòng)，單元設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞大概念和重要概念展開，以發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)。表觀遺傳概念是2019年人教版高中生物學(xué)教材第4章第2節(jié)的內(nèi)容，其所在的三級(jí)概念體系如圖1所示。筆者嘗試整合“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)”和“堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳”兩個(gè)次位概念，共4個(gè)課時(shí)進(jìn)行《基因的表達(dá)》單元整體教學(xué)。本文重點(diǎn)闡述第4課時(shí)表觀遺傳概念的建構(gòu)過程。

二、單元整體教學(xué)的論證建模過程

學(xué)生通過第3章的學(xué)習(xí)，對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、復(fù)制等有了分子水平上的了解，通過第4章的第1、2課時(shí)了解了基因表達(dá)的途徑，通過第3課時(shí)內(nèi)容了解了基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，初步建立了基因與性狀的關(guān)系，以此建構(gòu)論證雛形（圖2虛線部分），進(jìn)而針對(duì)主張?zhí)岢鰡栴}作為反駁，留出“？”進(jìn)行概念引入;以DNA的甲基化為例，用科學(xué)論證過程完成表觀遺傳概念的建構(gòu);再通過回填課首模型里的“？”，前后呼應(yīng)，形成邏輯閉環(huán)，促進(jìn)概念運(yùn)用，加深概念理解;最后以繪制概念圖進(jìn)行概念評(píng)價(jià)。

1. 概念引入——建構(gòu)模型，激疑導(dǎo)課

以第3課時(shí)的內(nèi)容建構(gòu)論證雛形（圖2虛線部分），提出問題：基因相同的兩個(gè)個(gè)體如同卵雙胞胎之間有沒有可能存在可遺傳的性狀差異？如果有，則需要對(duì)主張?zhí)岢龊畏N限定條件并完善主張？激發(fā)疑問，使學(xué)生產(chǎn)生好奇心，由反駁和限定引入表觀遺傳的學(xué)習(xí)。

2. 概念建構(gòu)——探究模型，科學(xué)論證

閱讀教材資料：圖示兩株柳穿魚，花型不同，其他方面基本相同。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。

師：從基因的堿基序列和表型來看，可以提出什么主張？

生：植株A和植株B的Lcyc基因堿基序列相同，但表型不同。植株B的Lcyc基因的多個(gè)堿基被甲基化，導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)，使其性狀發(fā)生改變。

師：為什么多個(gè)堿基被甲基化會(huì)導(dǎo)致基因不表達(dá)？

補(bǔ)充：DNA甲基化多發(fā)生于胞嘧啶的第5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶（5mC）。DNA甲基化與基因沉默有關(guān)，5mC常發(fā)生于CpG二核苷酸中，能夠結(jié)合甲基化的CpG二核苷酸的蛋白質(zhì)稱作甲基化CpG結(jié)合蛋白，它們能夠?qū)⒁种埔蜃幽技桨l(fā)生甲基化的啟動(dòng)子區(qū)域，從而引起基因轉(zhuǎn)錄的沉默。

教師展示CpG二核苷酸物理模型，用長(zhǎng)尾夾夾住胞嘧啶的第5位碳原子，以示甲基化位點(diǎn)和甲基化CpG結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，學(xué)生組裝、認(rèn)識(shí)模型，獲得直觀感受。

生：Lcyc基因的部分CpG二核苷酸中，胞嘧啶的第5位碳原子被甲基化，甲基化CpG結(jié)合蛋白與之結(jié)合，影響轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)，使柳穿魚花型發(fā)生改變。

師：F1的花為什么與植株A的相似？ F2中為什么有些植株的花與植株B的相似？

生：植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性;植株B的Lcyc基因表達(dá)受抑制，表現(xiàn)為隱性。同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個(gè)來自植株B的Lcyc基因，基因表達(dá)受到抑制，這部分植株的花與植株B的相似。因此，植株A和植株B的Lcyc基因堿基序列相同，由于DNA的甲基化，基因表達(dá)和表型發(fā)生了可遺傳變化（圖略）。

組織學(xué)生閱讀教材資料，然后師生定義概念：表觀遺傳是生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。除DNA甲基化外，還有組蛋白甲基化、乙?；刃揎椧矔?huì)影響基因的表達(dá)。

3. 概念運(yùn)用——回填模型，首尾呼應(yīng)

重新展示課堂開始時(shí)提出的“基因表達(dá)與性狀的關(guān)系”論證模型，學(xué)生思考并填空“？”處。結(jié)合整節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在“？”處填寫“限定：表觀遺傳”“完善主張：基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的”。

通過圖2回填后最終完善的論證模型，使學(xué)生了解基因與性狀之間的非線性關(guān)系，認(rèn)識(shí)到生物體的性狀是由遺傳物質(zhì)和作用于遺傳物質(zhì)的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制等因素共同決定的。認(rèn)同生物學(xué)中因果關(guān)系的復(fù)雜性，擯棄簡(jiǎn)單機(jī)械的線性決定論的思維模式，嘗試對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行多角度、多因素的分析，從復(fù)雜性、非線性和整體性的角度思考生命，幫助學(xué)生形成系統(tǒng)觀、信息與調(diào)控觀。

4. 概念進(jìn)階——繪制概念圖，生成大概念

孤立的生物學(xué)概念陳述的教學(xué)價(jià)值有限，單元整體教學(xué)注重在概念體系中理解概念，在賦予概念更豐富的意義。讓學(xué)生自主繪制概念網(wǎng)絡(luò)圖（圖略），引導(dǎo)學(xué)生思考表觀遺傳概念在概念網(wǎng)絡(luò)中的位置和意義，橫向理解其與其他次位概念的關(guān)系，縱向理解表觀遺傳概念進(jìn)階形成重要概念、大概念過程。

三、實(shí)踐反思

大概念是統(tǒng)攝性最高、解釋力最強(qiáng)的上位概念，是知識(shí)背后的知識(shí)，大概念有效組織起重要概念和次位概念，是天然的單元“黏合劑”。聚焦生物學(xué)大概念的單元整體教學(xué)應(yīng)注重單元整體與獨(dú)立課時(shí)之間的關(guān)系，教師既要教會(huì)學(xué)生使用“望遠(yuǎn)鏡”，向外擴(kuò)展，從大概念的角度注重單元內(nèi)4個(gè)課時(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，在概念體系中理解表觀遺傳概念以與其他概念之間的關(guān)系;也要教會(huì)學(xué)生使用“放大鏡”，向內(nèi)深挖，通過契合本節(jié)課內(nèi)容的論證式教學(xué)方式進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在建構(gòu)概念的過程中培養(yǎng)論證等科學(xué)思維，學(xué)會(huì)用生物學(xué)的復(fù)雜性、非線性思維審視生物學(xué)現(xiàn)象，形成系統(tǒng)觀、信息與調(diào)控觀等生命觀念。

注：本文系廣東省教育科學(xué)規(guī)劃2021年度中小學(xué)教師教育科研能力提升計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“聚焦生物學(xué)大概念的單元整體教學(xué)模式研究”（課題編號(hào)：2021ZQJK030）的研究成果。