摘要：本文以培育不同性狀的西瓜為主線，帶領(lǐng)具有“育種專家”身份的學(xué)生走進(jìn)育種現(xiàn)場，設(shè)計問題情境，引導(dǎo)學(xué)生開展探究式學(xué)習(xí)。教學(xué)流程分四個環(huán)節(jié)：溫舊知、學(xué)新知、用新知、固新知。重在培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：問題情境；探究學(xué)習(xí)；育種方案；實(shí)踐應(yīng)用

文章編號：1003-7586（2024） 05-0045-03 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

大概念教學(xué)是當(dāng)下為思維而教的時代選擇。浙江大學(xué)教育學(xué)院課程與學(xué)習(xí)科學(xué)系副主任劉徽認(rèn)為，專家思維就是通過大概念來組織的，可反映專家對學(xué)科的理解深度。所以教師要引導(dǎo)學(xué)生像專家一樣思考，可以通過不同的案例來促進(jìn)學(xué)生大概念的形成。育種方案的選取和設(shè)計是高考命題的重點(diǎn)，筆者以“生物育種”為線索嘗試進(jìn)行大概念教學(xué)，以幫助學(xué)生系統(tǒng)理解“育種”大概念，并能學(xué)以致用。

1教材分析與設(shè)計思路

人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》（以下簡稱“教材”）第5章“基因突變及其他變異”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了遺傳規(guī)律、遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)、分子基礎(chǔ)之后的課程內(nèi)容。學(xué)生初步掌握了基因重組、基因突變和染色體變異的必備知識，具備了變異的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生將進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物變異在生物育種中的應(yīng)用。本專題內(nèi)容同時與人教版普通高中教科書《生物學(xué)·選擇性必修3，生物技術(shù)與工程》第3章“基因工程”密切聯(lián)系，借助各種現(xiàn)代生物科技，改良育種方法，更好地達(dá)成育種目的。

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）在知識目標(biāo)中要求學(xué)生必須“獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識”?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》第一次明確提出了生物學(xué)核心概念的理念，并要求學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法解決實(shí)際問題。由此可見，《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求重視核心概念的教學(xué)，從追求淺層的生物學(xué)事實(shí)性知識的記憶，轉(zhuǎn)向?qū)诵母拍畹纳顚哟卫斫狻?/p>

“突變”和“重組”是本章的核心概念，為了在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對這兩個生物學(xué)核心概念的理解應(yīng)用，本文以“生物育種”為線索，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，設(shè)置貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的問題情境，以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生思考并解決實(shí)際問題，改變知識形成的方式、方法和過程，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，從而形成良好的知識框架，系統(tǒng)理解“育種”大概念，并能學(xué)以致用。

2教學(xué)目標(biāo)

（1）通過育種方法的學(xué)習(xí)，認(rèn)同遺傳學(xué)知識在現(xiàn)實(shí)生活中的價值（生命觀念）。

（2）通過育種方法的比較，嘗試用遺傳和變異的原理解決生產(chǎn)中的問題（科學(xué)思維）。

（3）通過生物育種的相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果分析的能力（科學(xué)探究）。

3教學(xué)過程

3.1溫舊知——承接新知

通過閱讀教材和查閱資料，學(xué)生嘗試填寫育種方法的比較表（見表1）。

3.2學(xué)新知——思維提升

教師展示資料：近幾年全球環(huán)境變化多端，極端天氣越來越頻繁導(dǎo)致有些西瓜種植地區(qū)氣候持續(xù)干旱，西瓜的光合速率下降，葉片開始發(fā)黃，植株生長緩慢甚至死亡。通過調(diào)研，育種專家找到一種抗旱西瓜，但實(shí)際種植中發(fā)現(xiàn)此品種易患蔓枯病，另外還找到了一種抗蔓枯病不抗旱的西瓜品種。

教師提出問題：如何用現(xiàn)有的易感蔓枯病抗旱（DDHH）和抗蔓枯病不抗旱（ddhh）兩個西瓜品種，培育出一個能夠穩(wěn)定遺傳的既抗蔓枯又抗旱（ddHH）的西瓜新品種（已知兩對基因獨(dú)立遺傳）？

學(xué)生小組討論，教師隨機(jī)抽取兩個小組代表在黑板上書寫育種過程并用遺傳圖解的方式描述。學(xué)生完成后，組織其他小組學(xué)生點(diǎn)評，找出錯誤，并規(guī)范書寫格式。最后教師點(diǎn)評、并精講雜交育種和單倍體育種的優(yōu)缺點(diǎn)。

教師提出問題：有權(quán)威科研單位發(fā)布預(yù)警，未來幾年將出現(xiàn)大規(guī)模蟲害，而之前培育出的“雙抗”品種卻沒有抗蟲害的相關(guān)基因，如何讓“雙抗”西瓜具有抗蟲性狀？

教師展示資料：已培育的“雙抗”西瓜品種沒有抗蟲基因r及等位基因R，但某微生物中有抗蟲基因r。教師引導(dǎo)學(xué)生參考抗蟲棉的培育過程，在學(xué)案上簡述此情況下培育新品種的步驟，完成知識遷移。

教師提出問題：如何利用遺傳學(xué)的原理和方法進(jìn)一步提升“三抗”西瓜新品種（ddTTrr）的品質(zhì)，促進(jìn)果實(shí)生長，提高營養(yǎng)含量？

教師展示教材圖示，引導(dǎo)學(xué)生借鑒三倍體無子西瓜的培育來實(shí)現(xiàn)新“三抗”西瓜的增產(chǎn)及品質(zhì)改良。

教師拓展單倍體育種知識并提出問題：單倍體育種是否為花藥的離體培養(yǎng)？單倍體育種主要包括哪些過程？單倍體育種得到的是否一定是純合子？教師引導(dǎo)學(xué)生理解單倍體育種一般應(yīng)用于二倍體植物，若為四倍體植物，通過單倍體育種形成的個體不一定是純合子。如AAaa基因型的植株經(jīng)單倍體育種后得到的不全是純合子。

教師提出問題：西瓜有黃瓤和紅瓤的，是否能再培育出綠瓤的西瓜？是否能培育出脆瓜瓤的西瓜？或者培育自然界沒有的新品種西瓜？教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試寫出西瓜新性狀及育種方案。

教師可以讓學(xué)生開拓思維，課后思考問題：現(xiàn)在農(nóng)用土地資源越來越少，育種專家如何培育出地上結(jié)西瓜，地下結(jié)馬鈴薯的二合一品種？將兩個親本不同的優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，除了利用雜交育種，理論上還可利用什么育種方式？上述的幾種方法都可以應(yīng)用于動物育種嗎？動物育種和植物育種有何不同？

最后，教師進(jìn)行課堂小結(jié)，首先讓學(xué)生梳理生物育種的思路，之后完成表格（見表2），明確如何依據(jù)育種目標(biāo)選取育種方案，并關(guān)注“三最”確定育種方向（見表3）。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生完成思維導(dǎo)圖（見圖1），總結(jié)無子西瓜的育種過程。

3.3用新知——鞏固提高

教師設(shè)置練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生完成知識遷移應(yīng)用。

題點(diǎn)1：比較各種生物育種的原理和方法。

例1 各種育種方法或技術(shù)都有其優(yōu)劣之處，下列相關(guān)敘述錯誤的是（ ）。

A.傳統(tǒng)的育種方法周期長，可選擇的范圍有限

B.通過人工誘變，人們有目的地選育新品種，能避免育種的盲目性

C.雜交育種難以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，過程繁雜緩慢，效率低

D.基因工程可以實(shí)現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，人們可以定向選育新品種

題點(diǎn)2：借助流程圖，考查育種的過程與操作。

例2 如圖所示，利用農(nóng)作物①和②培育出⑥的過程，相關(guān)敘述錯誤的是（ ）。

A.在①②⑥之間存在著生殖隔離

B.Ⅰ-Ⅴ過程依據(jù)的原理是基因重組

C.過程Ⅱ在有絲分裂和減數(shù)分裂中均可發(fā)生

D.Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ的過程中要應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)

題點(diǎn)3：借助新素材，綜合考查變異與育種。

例3 如圖所示是育種專家利用染色體部分缺失原理，對棉花品種的培育過程，相關(guān)敘述正確的是（ ）。

A.圖中涉及的變異只有染色體結(jié)構(gòu)的變異

B.粉紅棉M的出現(xiàn)是染色體部分片段缺失的結(jié)果

C.白色棉N自交后代會發(fā)生性狀分離，不能穩(wěn)定遺傳

D.深紅棉S與白色棉N雜交，產(chǎn)生粉紅棉的概率為1/4

例4 普通小麥?zhǔn)悄壳笆澜绺鞯卦耘嗟闹匾Z食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程。如下圖所示，其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體。在此基礎(chǔ)上，人們又通過雜交育種培育出許多優(yōu)良品種?；卮鹣铝袉栴}。

（1）在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是____。

已知普通小麥?zhǔn)请s種二染色體加倍形成的多倍體，普通小麥體細(xì)胞中有條______染色體。一般來說，與二倍體相比，多倍體的優(yōu)點(diǎn)是__________（答出2點(diǎn)即可）。

（2）若要用人工方法使植物細(xì)胞染色體加倍，可采用的方法有____（答出1點(diǎn)即可）。

（3）現(xiàn)有甲、乙兩個普通小麥品種（純合子），甲的表現(xiàn)型是抗病易倒佚，乙的表現(xiàn)型是易感病抗倒伏。若要以甲、乙為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計實(shí)驗(yàn)獲得抗病抗倒伏且穩(wěn)定遺傳的新品種，請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路。

4教學(xué)反思

《課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)的“大概念”是“少而重要”的專家思維方式，它具有統(tǒng)攝性和生活價值，是重構(gòu)知識的重要橋梁?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》和《中國高考評價體系》強(qiáng)調(diào)“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”的多維考查模式，實(shí)現(xiàn)從“考知識”向“考能力素養(yǎng)”，以及從“解題”向“解決問題”的轉(zhuǎn)變。讓學(xué)生感受學(xué)習(xí)到的知識的實(shí)際應(yīng)用價值，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。