搭建脚手架 构建生物学重要概念——以“基因在亲子代间的传递”为例.pdf

年 月 日 第 期生物版:/.搭建脚手架构建生物学重要概念 以“基因在亲子代间的传递”为例李静静 密守军(.临沂第三十五中学 山东 临沂 .临沂市教育科学研究院 山东 临沂)摘 要:本文聚焦脚手架搭建以“基因在亲子代间的传递”教学为例探究脚手架搭建在初中生物学教学概念构建中的有效应用.关键词:初中生物学脚手架生物学概念作者简介:李静静()女山东临沂人硕士中学二级教师研究方向:中学生物学课堂教学密守军()男山东临沂人本科中学正高级教师研究方向:中学生物学课堂教学.新时代背景下以学生为主体的知识建构是课堂教学的重要内容在课堂教学中教师应该围绕生物学概念组织并开展教学活动从而提高学生对知识的深入理解和迁移应用能力培养学生的自主学习能力达到真正提高学生生物学学科核心素养的目的.笔者以人教版八年级下册生物学教材“基因在亲子代间的传递”为例尝试通过搭建脚手架的方法促成学生对重要概念的理解和建立使学生成为概念的主动构建者.架构概念把握概念建构的“生长点”“基因在亲子代间的传递”一节是人教版初中生物学八年级下册第二章“生物的遗传和变异”第 节的内容解决的是亲代基因如何传递到子代的过程即配子如何成为遗传的桥梁既是上一节“基因控制性状”的自然延续又是下一节“基因的显性和隐性”的基础是学生认识遗传的核心问题体现了知识的内在逻辑.“基因在亲子代间的传递”一节的重要概念是“亲代的基因以减半的形式传给子代”其中涉及的下一层级概念依次是:()条 上面有多个基因()基因是具有遗传效应的 分子的片段()基因在体细胞中成对出现在生殖细胞中成单出现()基因经精子和卵细胞传递.教师完成重要概念的拆解之后需要准确把握学生的知识基础.在这一节学习之初通过前面的学习学生已经具备以下前概念:()细胞的结构并初步知道基因、和染色体三个概念()知道在体细胞分裂过程中新形成的细胞染色体数目和原先的细胞保持一致()知道父亲产生精子母亲产生卵细胞精卵结合形成受精卵.通过对前概念和重要概念的分析将“基因在亲子代间的传递”一节的教学目标确定如下:()通过梳理染色体、基因之间的关系概括基因是具有遗传效应的 片段进一步认同结构与功能相统一的观点()通过利用推导的方法建构出基因在亲子代间传递的规律运用建模方法提升归纳与概括能力在推理中发展假说与演绎的思维()通过分析常见的染色体异常导致的疾病认同染色体形态和数目稳定的意义.搭建脚手架提供概念建构的“支撑点”当教师确定前概念后将重要概念进行拆解将教学大任务分解成小任务通过搭建脚手架学生在学习中不断进阶形成对知识的整体意义建构.在课堂教学中根据学生学习需求针对性地创设问题情境唤醒学生的前概念逐步搭建脚手架引导学生建立新旧知识之间的联系在碎片化知识和核心概念之间建立桥梁通过对事实的抽象和概括建立生物学重要概念并以此来建构合理的知识框架进而为学生能够在新情景下解决相关问题奠定基础.“基因在亲子代间传递”一节中教师围绕“亲代的基因以减半的形式传给子代”这一重要概念组织开展教学活动通过游戏、故事、图片、表格的形式唤醒学生的前概念利用逐步搭建和撤离脚手架让基因“显形”在模型构建中感知基因构建基因传递规律的三个环节促成对重要概念的建立、理解和应用.教学设计中搭建指向生物学概念的脚手架搭建适合学生的“脚手架”必须以学生为中心充分考虑学生前概念根据学生的不同需求灵活地提供不同形式的脚手架从而促进学生发展.目前学者们从不同的角度划分了脚手架的类型当学习任务较为复杂时可以设计不同类型的载体脚手架对任务进行分解当学习任务本身具备很强的逻辑关系时可以设计逻辑关系脚手架使学习任务的层次更加清生物版 年 月 日 第 期 .晰当学习任务与学生先前的知识和经验有联系时可以设计先行组织者脚手架为学习新内容奠定基础当学生的智能结构不同时可以设计不同的职能脚手架为学生提供最佳的学习途径.由此可见脚手架的类型灵活多样并不是固定不变的因此在生物学教学中搭建合适的脚手架应注重灵活性确保脚手架的应用能够提升教学的有效性.下面结合“基因在亲子代间的传递”一课具体说明如何搭建合适的脚手架构建生物学概念.搭建问题背景脚手架依托游戏让基因“显形”教师:上课之前我们先来玩一个小游戏找父子.图片中有几对父子?分别是哪两对?你的判断理由是什么?学生:两对 和、和.根据鼻子、眼睛长得像判断出来的.教师:眼睛、鼻子等特征都称为性状基因控制生物的性状.亲代传递给子代的到底是性状还是控制性状的基因?学生:基因教师:新生命是由受精卵发育来的而受精卵又是由父方产生的精子和母方产生的卵细胞融合而成的.所以在有性生殖的过程中亲代的基因是通过什么传递给子代的呢?学生:精子和卵细胞教师:精子和卵细胞是基因在亲子代间传递的桥梁.观察父母双亲的眼皮情况孩子是否只遗传了妈妈控制眼皮的基因而没有遗传爸爸的?(窃窃私语但无结果)教师:要回答这个问题需要先学习基因是什么?基因在哪里?基因是怎么被传递的?(教师将这些问题罗列在黑板的一侧提供学习抓手有助于呈现新知识间的逻辑关系)设计意图 先避开基因的抽象概念通过亲子对小游戏(脚手架)引入性状概念以设问的形式知道亲代传给子代的是基因利用父方母方带着眼皮性状的传递图(脚手架)分析出生殖细胞是桥梁再以设问的形式激起学生的心理困惑.教师基于学生前概念创设问题是为了引导学生联系旧知探究新知这样的方式符合学生思维发展水平利于激发学生探究欲望营造良好的学习氛围.奥苏贝尔提出的“先行组织者”理论强调新概念和原理的学习应该与认知结构中原有的观念建立合理的联系.因此教师通过背景的简单改变缩小了生物学概念与前概念之间的距离设计梯度问题找准新旧知识的连接点层层递进相互链接让学生在真实的或类似真实的情境中发现问题为后面的有效学习搭建脚手架.搭建知识脚手架在模型构建中感知基因学生在七年级的学习中已经具备相关概念教师在这里按照“初寻基因 再寻基因 发现基因”为主线通过相关材料探究基因的本质.具体过程如图.教师通过搭建脚手架带领学生从宏观到微观从外到内梳理出细胞核、基因、染色体之间的关系并知道基因是具有遗传效应的 分子的片段.教师:刚才已经知道了 是一条长长的链状结构可是大家知道吗?在人的一个体细胞中 的总长度大约为两百万微米而细胞核的直径只有 微米这么长的 是如何容纳在这么小的细胞核中的呢?请同学们分小组根据材料尝试构建短棒状的染色体.(教师提供材料:不同颜色的扭扭棒、小白球、可分开的大圆球学生分小组进行实验教师在组间巡回指导)教师:你们的扭扭棒、小白球、大圆球分别代表什么?学生:扭扭棒代表 上面不同颜色的区域代表基因小白球代表蛋白质大圆球是细胞核.教师:你是通过什么方式将 变短的?学生:螺旋缩短变粗教师:刚才我们只是简单的模拟了染色体的形成那 到底是怎样螺旋缩短组装成染色体的呢?请同学们看老师给的 缩短成染色体的动态图.通过这几幅动态图可以看到 缠绕着蛋白质经过多次的螺旋后高度的折叠就组成了短棒状的染色体.现在你能用韦恩图构建出细胞核、染色体、基因之间的关系吗?投影展示学生成果.设计意图这一部分的固着点是学生已经掌握的前概念通过在新知与旧知之间搭建脚手架可以促进学生前概念向重要概念转化逐步构建属于自己的认知结构.教师按照宏观到微观的逻辑顺序适时出示克隆羊多利的故事(脚手架)、洋葱细胞根尖分裂图(脚手架)、双螺旋结构模型(脚手架)学生探究出基因的本质.利用模型建构材料(脚手架)和韦恩图(脚手架)将刚刚形成的直观印象抽象化为概念学生在观察、动手中感知到基因.至此基因的概念以及基因、染色体、细胞核之间的关系也就建构成功了然后教师撤出“脚手架”进入知识 年 月 日 第 期生物版:/.的迁移与运用中.搭建方法脚手架构建基因传递规律教师:人体内有多少条染色体?整理后的染色体为什么画成一对一对的?学生:对成对的染色体大小、形态相似.教师:基因位于 上 位于染色体上如果体细胞中染色体是成对的那么不止人的体细胞中染色体是成对存在的其他生物的体细胞中染色体也是成对存在的.学生观察表格学生:不同种生物体细胞中染色体的数目是不同的.学生:同种生物体细胞中染色体的数目是相同的.教师:正常情况下一种生物体细胞中染色体是一样的那如果体细胞中染色体多了或少了会有哪些影响呢?这是一位 三体综合征患者也就是我们平时说的唐宝(唐氏综合征).患者的智力低下身体发育缓慢是什么原因造成的?学生:患者比正常人多了一条 号染色体.教师:由此看见染色体数目和形态的恒定对于生物的生命活动非常重要.这是不是意味着同种生物细胞中染色体数目始终是恒定不变的呢?假设生殖细胞和体细胞的染色体一样人在繁殖 代后个体的体细胞中的染色体数应该是多少?学生在计算过程中哄堂大笑很明显不对.教师:虽然代代相传但是每个正常人的体细胞中都只有 条染色体所以发育成体细胞的受精卵中也应该是 条染色体同学们思考:此时精子和卵细胞中染色体数应该是多少条?生殖细胞中染色体数目减半那如何减半?这里有两种减半的方案如图 大家讨论一下哪个方案才是正确的?(学生利用工具袋内代表染色体的小纸条小组讨论推理染色体传递过程中减半的规律)教师:你选择了哪个方案?为什么?学生:我们小组选择了方案二方案二受精卵的染色体形态和数目都和亲代相同.学生:方案一中子代的染色体数目和亲代是一样的但是形态是不一样的方案二的减半方式更合理.教师:科学家们为此也做了许多研究他们又有怎样的结论?学生:在形成精子或卵细胞的细胞分裂过程中染色体都要减少一半而且不是任意的一半是每对染色体中各有一条进入精子或卵细胞.教师:所以方案二是正确的.这样的减半方式保证了亲子代间的染色体数目和形态的稳定从而保证了生物遗传的稳定.染色体在亲子代间的传递规律清楚了那位于染色体上的基因会不会也随染色体的变化而变化呢?教师:孩子是只遗传了妈妈控制眼皮的基因还是只遗传了爸爸控制眼皮的基因?(再次出示课堂导入环节展示的传递图)我们从父方和母方的体细胞中选取一对染色体用 表示控制双眼皮的基因表示控制单眼皮的基因.你能完成在形成生殖细胞中基因的变化图吗?学生完成课本练习图教师:基因位于染色体上因此成对的染色体在减半的过程中成对的基因也随之减半.所以孩子控制眼皮的基因一个来自于父亲一个来自于母亲.设计意图 基因的传递过程相对来说比较抽象不易理解.学生感到难学主要是由于内容过于抽象距离学生的前概念越远则难度越大 运用类比的方法可以进行自然过渡.避开基因的传递规律在学生已知水平上探究染色体的传递规律.出示人体女性体细胞染色体图谱(脚手架)知道染色体在体细胞中成对出现联想在染色体上的基因也成对出现.教师从体细胞正常分裂过程中染色体的数量变化为突破口(脚手架)引发上下代间数量不稳定的矛盾点学生自然提出在形成生殖细胞的过程中需要减半.那如何减半?教师通过预设方案(脚手架)学生进行推理验证在推理中得出规律发展学生的假说与演绎思维进而通过科学研究(脚手架)明确染色体传递规律.利用课本上的填图(脚手架)从染色体类比到基因的传递规律至此基因的传递过程也就一目了然了.在教学过程中教师创造性地对重要概念进行分解有利于学生的学习循序渐进更具备阶段性的成就感在学生的前概念和重要概念之间搭建脚手架为学生提供概念学习的辅助最后适时拆掉“脚手架”让学生真正实现自主学习逐步提高独立构建、深入理解所学概念的能力.参考文献:吴良根.化学支架式教学中搭建“脚手架”的策略研究.江苏教育研究():.(收稿日期:)