基于探究的高中生物学核心概念的教学设计与反思
【摘要】基于生物学核心概念进行课堂教学，对提高学生的生物科学素养有着重要的意义。
以“基因对性状的控制”为例，围绕核心概念设计基于探究的教学活动，帮助学生获得核心概念。
【关键词】核心概念；推理探究；中心法则
核心概念是处于学科中心位置，并对学生学习具有重要意义的基础知识。
围绕生物学核心概念来组织并开展教学活动，能有效地提高教学效率，有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。
教师在设计和组织每个单元的教学活动时，应该围绕核心概念展开，其中教学具体事实应该作为铺垫来帮助学生发展深层理解；教学重心应该从讲授事实转移到使用事实，以便传递和评价更深层的理解力；学习重心也应该从记忆事实转移到理解可迁移的核心概念和对更为
根本的知识结构进行深层理解，培养和发展思维能力。
本文以人教版高中生物必修2中“基因对性状的控制”为例，围绕相关的核心概念设计并开展以探究为主要途径的教学活动，帮助学生理解和把握本节课的核心概念。
⒈教学背景分析
本节课要落实的高中生物学课程内容标准是：“遗传与进化”模块中“基因对性状的控制”这一主题下的“明确中心法则中遗传信息的流向”“举例说明基因、蛋白质与性状之间的关系”。
“基因对性状的控制”一节是人教版《必修2·遗传与进化》第四章第二节，
之前教材已在第二章和第三章就“基因在哪里”和“基因是什么”的问题上作了详细阐述和分析，接下来研究“基因是如何起作用的”，即第四章对基因的表达问题进行研究。
本章第一节着重探讨了“基因指导蛋白质的合成”问题，紧接着第二节就基因如何控制生物体性状展开分析，与教材之前知识内容层层推进，从微观到宏观，解释了生物体多样性的内在原因，而教材第一、二两章又恰恰是从宏观现象到微观分析了遗传现象到控制因素的过程，本节与之相呼应；并为解释第五章“基因突变及其他变异”奠定了理论基础，故可见本节内容不仅在教材体系上起到了“结构桥梁”的作用，并体现了人类认知事物的一般规律和研究方法。
通过本节课的学习，学生可以将基因对性状的控制中的核心概念纳入到已有的概念框
架中，并为理解性状变异的原因打下良好的基础。
⒉本节内容的核心概念
生物学的概念之间是有层次关系的，有些概念是该主题中最重要的概念，处于该主题的核心地位称之为核心概念。
有些概念则是为核心概念的形成打基础的，可以称之为相关概念。
教师基于对课标、教材以及学生学习情况分析基础上，用陈述句清晰地表述出学生应获得的核心概念及相关概念。
本节课的生物学核心概念是：中心法则基因对性状的控制
⒊教学目标
⑴知识目标：“举例说明基因与性状的关系”，属于“理解水平”。
这项要求包括三层含义：一是理解基因的概念和本质；二是理解基
因的表达过程；三是理解从基因到性状的控制过程及其所对应的具体实例，并能运用所学知识分析相关事例。
⑵能力目标：本节以生物的具体外在性状分析入手，学生以原有知识结构为基础动脑分析事物现象背后的一般规律，培养学生从实验证据分析得出结论的能力。
⑶情感态度与价值观：认知科学研究是不断深入的，是一个从宏观到微观，从现象到本质而后又从微观到宏观、本质到现象的认知过程，要树立科学的认知观和发展观。
⒋教学策略
课堂教学过程中注意设计巧妙的学习探究情景，给予丰富的资料信息和具体事例，组织、指导启发学生，并积极的参与学生的学习、讨论过程。
引导学生自主分析问题，真正培养学生初步学会从现象归纳到本质和从本质延伸到多种现象的分析解决问题的能力。
因此本节课选择采用“5e教学模式”组织课堂教学，它是由美国生物课程研究所（bscs）所开发的一种建构主义教学模式，它引导学生按照学习经验的先后顺序，经过参与（engagement）、探究（exploration）、解释（explanation）、精制（elaboration）和评价（evaluation）5个阶段的学习，建构对核心概念的理解。
本节课的教学由5e的5个阶段组成，每个阶段的教学设计都围绕该阶段学生需获得的核心概念展开设计，期待用这种教学组织形式吸引学生主动思考，通过推理性探究活动理解核心概念。
⒌教学过程和组织
①核心概念本阶段的核心概念是遗传信息的流动规律。
此概念包括3个相关概念，即遗传物质是dna或rna，甚至是蛋白质；遗传信息的表达即遗传信息通过什么方式以蛋白质的形式表现出来；蛋白质是一切生命活动的承担者和体现者。
②围绕核心概念的教学
㈠设置情境引发学生对“遗传信息流动”的好奇心和兴趣，情境可采用多媒体展示喜剧明星陈强与其儿子陈佩斯的照片，提问：他们有什么相似之处？这些相似之处是怎样形成的？展示科学研究从现象到本质的探究思路。
㈡帮助学生建立新旧概念之间的联系：请两位同学在黑板上尝试写出遗传信息的传递途径。
之后要求全班同学结合教师给出的dna 复制过程和基因指导蛋白质合成过程的flash动画的对两位同学的回答做最终的评定，从对dna复制以及蛋白质合成的旧概念认识上引出可里克的中心法则的这个新概念，接下来带领学生自主阅读课本的资料分析并进行讨论探究，培养学生阅读并获取信息的能力，完善对中心法则这个概念的理解。
㈢提出新概念研究的问题。
教师可以给出反映几类生物遗传信息的流动的图示，让同学们进行进一步分析并思考它们的共性，就是遗传信息为什么都流向蛋白质的问题，为了更全面透彻的理解中心法则的内涵，教师必须带领同学们进一步思考上述问题并开始着手研究基因和蛋白质、性状之间三者的关系。
①核心概念本阶段的核心概念：基因，蛋白质，性状的关系
②围绕核心概念的教学：本阶段需要把学生们分4组并根据给出的具体的性状实例探究其产生的原因，同时得出与基因与蛋白质，性状之间的关系。
合作推理探究一：豌豆的圆粒和皱粒；首先用多媒体展示圆粒和皱粒豌豆图，让同学们结合生活实际思考并讨论二者形态上差异产生的原因，然后把4组讨论的结果放在一起进行再讨论遇到无法解决的新问题：圆粒和皱粒豌豆在成分上的区别是什么原因导致的，所以此时探究遇到了“瓶颈”，此时老师给予解释（蔗糖在淀粉分支酶的催化下可生成淀粉）后，同学们就此进一步思考皱粒豌豆可能是相关基因异常而不能正常表达，导致缺乏相关酶而使的蔗糖不能转化为淀粉，失水显得皱巴巴。
这样便基因和蛋白质，性状之间的第一层关系（基因通过指导酶的合成，影响代谢，进而控制生物体的性状），并指出这层关系在生物界普遍存在并让同学们根据这层关系尝试解释白化病等其他多种性状形成的原因，以达到对这层关系更深入更全面的理解。
合作推理探究二：囊性纤维病的病因；根据课本文字和图片的介绍，结合教师备课准备的有关该病图象和文字材料，采用小组合作探究的模式进行推理，而理解的关键在于跨膜蛋白cftr的结构和功能，学生们思考逐步认识到这种结构蛋白的异常影响到它功能的发挥，即氯离子的运输，从而导致患者产生一系列异常表现，进一
步讨论总结出基因，蛋白质与性状的第二层关系（基因通过控制结构蛋白直接控制生物体的性状），同样再去通过尝试解释镰刀型细胞贫血症的病因达到巩固并提升理解能力的教学目标。
⑶解释阶段
①核心概念本阶段的核心概念是基因对性状的控制。
相关概念是基因与性状并不都是一一对应的关系，基因分为质基因和核基因，质基因遗传遵循母系遗传；基因与基因，与基因产物，与环境是相互影响的整体共同作用实现对性状的控制。
②围绕核心概念的教学
本阶段的教学是对基因对性状控制这个核心概念教学的完善。
通过多媒体展示图片如篮球明星姚明，激发学生们的兴趣并讨论他为什么那么高，然后得出身高等性状的最终形成除了受基因控制外还受环境的影响的结论顺理成章。
紧接着通过展示线粒体肌病图片分析指出核基因遗传和质基因遗传的区别。
⑷精致阶段
①核心概念本阶段的核心概念是中心法则和基因对性状的控制。
要明确指出理解两个概念不能彼此孤立，要能够看到二者的联系，既基因对性状的控制就是遗传信息表达过程的最终体现，不管性状的最终形成有多复杂，表现有多么多样化，它都是要遵循中心法则这个规律的，可以说中心法则是理解遗传的本质和核心，所以本节课是对遗传相关知识的一个拓展，总结和升华。
②围绕核心概念的教学
本节段通过对前面有关基因的知识的复习，学生共同讨论把遗传知识整合并结合具体实例发表各自的看法并进行概念图的绘制。
⑸评价阶段此阶段一方面通过课本技能训练分析长翅果蝇幼虫
发育问题，请若干位学生进行尝试性回答，根据知识点回答的准确性和完整性评价对与核心概念相关知识的理解情况。
另一方面请学生生完善黑板上概念图，达到对核心概念的理解进行了自我评价，也为教师评价学生是否达成教育目标提供了机会。
⑹实施效果和反思
本节课的教学设计是围绕“基因对性状的控制”中的核心概念展开的，通过参与阶段中“比较人物图片的差异”和“尝试解释原因”的活动，学生清晰地认识了“亲代dna分子所携带的遗传信息可以通过复制传递给子代”的概念。
通过探究阶段“尝试利用生活经验解释豌豆圆粒和皱粒的形成原因模”和“囊性纤维病的病因进行探究”的活动，以及解释阶段、精制阶段中一系列的活动，学生在评价阶段能够正确地用图示的方法表示基因对性状的控制过程，并解释了果蝇翅膀发育的原理，真正获得了本节内容的核心概念。
因此，围绕“基因对性状的控制”中的核心概念的教学有效地帮助学生理解了本节课的核心概念。