導(dǎo)語：談表觀遺傳的概念教學(xué)策略一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：以深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)“表觀遺傳”概念教學(xué)，通過創(chuàng)設(shè)情境、深度探究、本質(zhì)變式、遷移應(yīng)用等環(huán)節(jié)，推進(jìn)概念的主動學(xué)習(xí)、探究演進(jìn)和理解內(nèi)化等，達(dá)到發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；表觀遺傳；概念教學(xué)；高中生物學(xué)

生物學(xué)概念是生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律本質(zhì)屬性在人們頭腦中的反映，是將生物學(xué)現(xiàn)象、事實(shí)經(jīng)過比較、分析、推理、概括等方法抽象出來而形成的理性知識，是生物學(xué)學(xué)科知識的主干。教學(xué)中要求學(xué)生從生物學(xué)事實(shí)和現(xiàn)象出發(fā)，開展批判性的學(xué)習(xí)，在深度探究中建構(gòu)概念，加深對概念的理解，將其融入到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并將已有的知識遷移應(yīng)用到新情境中做出決策并解決問題［1］。深度學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)者主動投入、掌握知識的來源方法、習(xí)得知識本質(zhì)屬性與內(nèi)在聯(lián)系、應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行遷移應(yīng)用的學(xué)習(xí)方式。基于深度學(xué)習(xí)理論的生物學(xué)概念教學(xué)，可以高效地引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上理解生物學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)概念的靈活遷移和應(yīng)用，促進(jìn)思維和能力的發(fā)展。本文以人教版高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第4章第2節(jié)中的“表觀遺傳”為例，嘗試?yán)蒙疃葘W(xué)習(xí)理論進(jìn)行概念教學(xué)。

1創(chuàng)設(shè)情境，推進(jìn)概念的主動學(xué)習(xí)

主動學(xué)習(xí)是深度學(xué)習(xí)的本質(zhì)內(nèi)核，學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力往往來源于學(xué)生對知識本身的興趣和疑問。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，教師要還原概念產(chǎn)生的背景或相關(guān)聯(lián)的情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成認(rèn)知動力;進(jìn)而基于學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)設(shè)置真實(shí)的、能引發(fā)學(xué)生深度思考的問題，為學(xué)生的概念學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)“入口”，推進(jìn)概念的主動學(xué)習(xí)。例如，在“表觀遺傳”的概念教學(xué)中，教師以真實(shí)的生物學(xué)現(xiàn)象和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究資料創(chuàng)設(shè)情境，資料1:基因組成相同的同卵雙胞胎在性狀上仍存在微小的差異。資料2:一個蜂群中，工蜂和蜂王都是由基因型相同的雌蜂幼蟲發(fā)育而來，若雌蜂幼蟲在出生三天后被飼喂蜂蜜和花粉，將發(fā)育成工蜂，若被飼喂蜂王漿，則發(fā)育成蜂王。通過對資料1和資料2的分析，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前概念，對經(jīng)典遺傳學(xué)理論產(chǎn)生質(zhì)疑，引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知動力。在此基礎(chǔ)上，教師指引學(xué)生觀察思考:為什么基因型相同的個體會出現(xiàn)不同的表現(xiàn)型?如何針對該問題進(jìn)行探究?上述情境問題讓學(xué)生意識到基因型相同的個體可能存在不同的表現(xiàn)型，為“表觀遺傳”概念的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了“入口”，有效推進(jìn)學(xué)生對概念的主動探究。

2深度探究，演進(jìn)概念的探究方法

深度學(xué)習(xí)的核心是接近知識的本質(zhì)和智慧內(nèi)核，其達(dá)成需要明確知識的本質(zhì)內(nèi)涵和由來。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，不僅需要關(guān)注學(xué)生對概念內(nèi)涵的理解，更要關(guān)注概念形成的探究方法。只有掌握了概念形成的探究方法，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中才能做到自我探究、遷移應(yīng)用。例如，在“表觀遺傳”概念的教學(xué)中，教師可立足生物科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，設(shè)置以下3個相關(guān)論證活動，將科學(xué)探究與CEＲ論證模型結(jié)合，讓學(xué)生在親歷科學(xué)家探究小鼠毛色遺傳機(jī)制的過程中建立表觀遺傳的概念，提升高階思維能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。2.1活動1:探究表觀遺傳的特點(diǎn)1———基因的堿基序列不變，表現(xiàn)型發(fā)生改變學(xué)生分析小鼠雜交實(shí)驗(yàn)，提出觀點(diǎn):介于黑色和黃色之間的一系列過渡類型可能是基因突變的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考如何獲取證據(jù)支持或反駁該主張，最后教師展示科學(xué)家對F1的3種小鼠的Avy基因測序的結(jié)果［2］。通過分析科學(xué)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，學(xué)生建立“在表觀遺傳現(xiàn)象中，生物體基因的堿基序列不變，表現(xiàn)型發(fā)生改變”的觀點(diǎn)(圖1)。2.2活動2:探究表觀遺傳的特點(diǎn)2———基因的表達(dá)過程發(fā)生改變在明確過渡類型小鼠的毛色改變不是源于基因堿基序列改變之后，教師繼續(xù)展示小鼠毛色形成的相關(guān)資料，引導(dǎo)學(xué)生基于基因和蛋白質(zhì)的關(guān)系，再次提出猜想:Avya小鼠表現(xiàn)為一系列過渡類型源自黃色素的含量不同，即Avy基因的表達(dá)水平不同。進(jìn)而組織學(xué)生討論如何通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計，說明過渡類型的Avya小鼠Avy基因的表達(dá)水平不同。接著，教師展示F1不同毛色小鼠的AvymＲNA定量結(jié)果［2］，學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)證圖1基因的堿基序列不變表現(xiàn)型改變的論證過程據(jù)，建立初步主張:基因型相同的Avya小鼠出現(xiàn)不同毛色的原因是Avy基因的表達(dá)水平不同，Avy基因表達(dá)程度越高，毛色越接近黃色。針對Avya小鼠Avy基因的表達(dá)水平為什么不同的可能原因，教師展示小鼠毛色與甲基化相關(guān)性的研究資料以及科研中鑒定基因甲基化的常用實(shí)驗(yàn)方法，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合科學(xué)實(shí)驗(yàn)的原則，依據(jù)“提出問題—作出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論”的科學(xué)探究方法，設(shè)計實(shí)驗(yàn)并分析科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而對“Avya小鼠Avy基因表達(dá)水平的不同與基因的甲基化有關(guān)”這一假說予以論證，最終完善主張:Avya小鼠Avy基因表達(dá)水平的不同與基因的甲基化有關(guān)，甲基化水平越高，Avy基因的表達(dá)越低(圖2)。2.3活動3:探究表觀遺傳的特點(diǎn)3———表觀遺傳現(xiàn)象是一種可遺傳變化在明確了Avya小鼠毛色的差異與基因的甲基化有關(guān)后，教師進(jìn)一步提出問題:Avy基因的甲基化能不能遺傳給下一代?學(xué)生基于已有的認(rèn)知進(jìn)行思考并提出猜測，尋找實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持該主張，最后教師出示小鼠測交實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果［2］。學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論:Avy基因的甲基化可以遺傳給下一代，表觀遺傳現(xiàn)象是一種可遺傳變化(圖3)。

3本質(zhì)變式，漸進(jìn)概念的本質(zhì)屬性

“本質(zhì)與變式”是深度學(xué)習(xí)的核心特征之一，要求學(xué)生能夠抓住教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)屬性進(jìn)而把握知識的內(nèi)在聯(lián)系，而不是簡單地記憶事實(shí)性的知識［3］。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，教師可通過設(shè)置多元的變式情境和任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生通過歸納、概括、分析、綜合等學(xué)習(xí)活動，漸進(jìn)概念的本質(zhì)屬性，把握概念的內(nèi)涵，促進(jìn)高階思維的發(fā)展。例如，在“表觀遺傳”的概念教學(xué)中，教師進(jìn)一步給學(xué)生提供以下3個資料:①某種貓的雄性個體有黃色和黑色，而雌性個體卻有黃色、黑色、黑黃相間三種顏色。研究發(fā)現(xiàn)，控制毛色的基因位于X染色體上，XO表現(xiàn)為黃色，XB表現(xiàn)為黑色，在胚胎發(fā)育早期，含兩條X染色體的細(xì)胞中的X染色體會隨機(jī)失活一條。②乙酰化酶和甲基化酶可通過使植物染色體中的組蛋白乙酰化或者甲基化來調(diào)控基因的表達(dá)，進(jìn)而參與植物花、葉片的發(fā)育和開花時間的調(diào)控。③研究發(fā)現(xiàn)，精神分裂癥的發(fā)病機(jī)制與某些非編碼ＲNA沉默相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)。通過對上述3個材料的分析，引導(dǎo)學(xué)生思考和分析雌貓和雄貓毛色出現(xiàn)差異的原因，并根據(jù)表觀遺傳的特點(diǎn)判斷上述現(xiàn)象是否屬于表觀遺傳范疇。最后引導(dǎo)學(xué)生基于表觀遺傳的本質(zhì)特征，構(gòu)建概念模型(圖4)，生成表觀遺傳的概念。

4遷移應(yīng)用，促進(jìn)概念的理解內(nèi)化

知識的獲得不是簡單的記憶與重復(fù)，而是建立在理解基礎(chǔ)上的整合與應(yīng)用。遷移與應(yīng)用是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)發(fā)生的重要指標(biāo)和學(xué)習(xí)結(jié)果的最佳途徑，也是深度學(xué)習(xí)的重要特征。在高中生物學(xué)概念學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)能夠理解內(nèi)化所學(xué)的概念，將已有的知識遷移到新的情境中，并做出相應(yīng)的決策、分析和評價，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)。例如，在“表觀遺傳”的概念教學(xué)中，教師最后展示生物學(xué)事實(shí):①男性吸煙者的精子活力下降，精子中的甲基化水平明顯升高;②在胚胎睪丸發(fā)育期給予懷孕大鼠烯菌酮，子代中雄性個體的生殖能力會降低，停止給予烯菌酮，這種雄性個體生殖能力降低的現(xiàn)象仍然能延續(xù)三代［4］;③研究發(fā)現(xiàn)，父母不良的生活習(xí)慣(暴飲暴食、吸煙、酗酒、饑餓等)所導(dǎo)致的疾病會遺傳給下一代，這種遺傳與甲基化修飾有關(guān)。組織學(xué)生思考和討論:表觀遺傳、環(huán)境、生物性狀之間有何聯(lián)系?這對生物與環(huán)境的適應(yīng)性有什么意義?上述生物學(xué)事實(shí)對我們的健康生活有何啟示?在此基礎(chǔ)上，教師可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生開展課后的“表觀遺傳的應(yīng)用前景”研究性學(xué)習(xí)實(shí)踐活動。通過上述活動，學(xué)生將表觀遺傳的概念從一種情境應(yīng)用到另一種情境，完成了知識的遷移應(yīng)用，促進(jìn)了概念的理解內(nèi)化，有效引導(dǎo)學(xué)生樹立自覺理性的精神與正確價值觀，提升社會責(zé)任感。

作者：鄭蘭萍 單位：福建省廈門市海滄中學(xué)