基于发展生物学学科核心素养的逆向教学设计

李小会

摘要：以“减数分裂”复习课教学为例，采用“确定教学目标、设置评价证据、设计教学活动”的逆向教学设计，旨在促进学生深化理解减数分裂概念的同时，发展其生物学学科核心素养。

关键词：减数分裂逆向教学设计核心素养

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

1逆向教学设计的简介

逆向教学设计的一般步骤是先确定教学目标（学习的预期结果），再设置评价证据（达到预期结果的评价），最后设计学习和教学活动，其核心原则是教学评价先于教学活动，以教学评价驱动课堂教学的高效进行、调控教学活动及教学方法。

该方法的实施过程包括3个阶段：

阶段1：依据课程标准和学情，确定具体教学目标。教师应明确：学生该掌握、理解什么？能够做什么？哪些内容值得深入理解？

阶段2：设置恰当的评价证据，判断学生是否达到教学预期结果的要求。教师应了解：学生现有知识和能力水平与目标之间的差距？哪些具体证据能说明学生己达到目标要求？

阶段3：根据教学目标和评价证据来设计学习和教学活动。教师应思考：本节教学的核心概念有哪些？如何设计活动、组织课堂教学能促进教学目标的达成？

2逆向教学设计实例

以人教版高中生物《必修2·遗传与进化》模块中“减数分裂”一节复习课为例，通过逆向教学设计，发展学生的生物学学科核心素养。

2.1确定教学目标

高三学生已基本掌握了同源染色体、非同源染色体、联会等概念和减数分裂的过程及结果，但仍浮于表面，特别对同源染色体联会后分离、非同源染色体自由组合等现象的理解还不够透彻，知其然不知其所以然，从而无法深刻体会减数分裂在有性生殖中的重要意义，影响遗传和变异相关内容的深度学习。特制订以下教学目标：

①以进化与适应观为指导，通过分析无性生殖和有性生殖的特点，认同有性生殖方式在进化中的优势。

②闡明减数分裂的过程，分析同源染色体分离的原因、结果及意义。

③尝试借助模型探究减数分裂过程中非同源染色体的行为，培养利用科学方法解决问题的能力。

④尝试根据己学知识对生物学现象作出合理解释。

⑤阐述减数分裂的结果及意义。

2.2设置评价证据

依据具体教学目标，设置恰当可行的过程性评价证据（表1），及时且准确地了解学生的学习动态，帮助教师调整教学策略，以期达到良好的教学效果。

2.3设计教学活动

2.3.1从进化的角度，讨论有性生殖的优势

教师创设情境，提出问题：个体最终会死亡，物种的延续依赖于什么？最初生殖方式是什么？有何特点？

生物最初的生殖活动是无性生殖，教师引导学生说出无性生殖的实例，揭示其特点：后代性状一般与亲代保持一致。学生思考并回答无性生殖的优点及不足：繁殖快、保留母体性状;无变异或变异少，若环境不适宜，物种可能“全军覆没”。

教师介绍：随着生物体结构与功能的复杂化，出现了另一种生殖方式——有性生殖。阐述有性生殖的概念，继续追问：有性生殖的结果是什么？这对物种有何意义？在漫长的进化历程中，你认为哪种生殖方式更占优势？

教师用图表示有性生殖多样的后代，引导学生说出有性生殖的优势：多样的后代有利于适应多变的环境，使物种更易在自然选择中保留下来。教师总结：生物界最普遍的生殖方式便是有性生殖，这是自然选择的结果，也是生物进化的必然。

设计意图：减数分裂是有性生殖的基础，学生深度理解减数分裂这一概念，教师必须先使学生明确有性生殖的特点及优势，再引导分析造成有性生殖后代多样的原因，重点讨论减数分裂的贡献。这样由果及因，从生物生殖方式进化的角度导入，以进化观统领有性生殖和减数分裂的学习。

2.3.2问题串引导，深化对同源染色体分离的理解

教师提出问题：形成配子时染色体为什么要减半？是随机减半的吗？如果是随机减半会怎样？为何分开的是同源染色体？

为了引导学生思考，教师追问：同源染色体的相同位置是什么？

学生基于原有认知回答：是相同基因或等位基因，即控制同一性状的基因。学生思考后顿悟：同源染色体分离进入不同的配子，就保证每个配子中含有控制生物性状的一整套遗传信息，从而保证遗传的稳定性。

设计意图：问题串的设置不断深入，触及减数分裂的本质，促进学生对减数分裂概念的深度理解。

2.3.3借助模型，自主探究，促使非同源染色体自由组合的知识内化

教师提问：移向细胞两极的两组染色体，非同源染色体行为如何？如何探究？

教师提供资料：笨蝗性染色数决定性别，雄性为XO，雌性为XX。此外，还有一对大小不等的同源染色体。教师用剪纸模型在黑板上呈现雌雄笨蝗的两对染色体。提出问题：欲探究非同源染色体的行为，选择雄性，还是雌性笨蝗作为实验对象？思路如何？

学生小组讨论，给出思考的思路。最初，有不少学生选择雌性笨蝗。经交流讨论，笔者发现学生认为要两条x染色体才能研究非同源染色体的行为。教师借机引导学生发现问题：选择雌性，若非同源染色体按一定规律两两组合，将会形成两种染色体组成的配子（情况1）;若非同源染色体自由组合，则会形成四种配子（情况2），但由于两条x染色体的形态大小相同，显微镜下观察到的只有两种类型，与情况1所观察到的结果相同。因此，非同源染色体的行为无论如何，显微镜下观察到的结果相同，故无法探明非同源染色体的行为。

小组继续讨论，说出以雄性笨蝗为实验材料的探究思路。有小组代表指出：如果非同源染色体是按照一定规律组合，那么只能产生两种染色体组成的配子;如果x染色体与另一对染色体组合是随机的，结果就能产生四种染色体组成的配子且比例应接近1：1：1：1，恰好这四种类型的配子中染色体的形态不一，在显微镜下可区分开。接着，只需要做实验观察配子类型就可确定非同源染色体的行为！

教师指出，在探究问题时学生运用了与遗传学之父孟德尔同样的科学方法。学生立马意识到是假说一演绎法（表2），其一般过程是：合理推测（作出假说）一如果推测得对，那么将出现这样的结果（演绎推理）一预测的跟事实一致吗？（实验观察）一一致，支持假说;不一致，否定假说（得出结论）。

教师呈现资料：萨顿的师妹Eleanor Carother统计了300多个减数第一次分裂后期的细胞，发现x染色体与那对大小相异的同源染色体的组合接近1：1，从而证明了非同源染色体是自由组合的。学生发现自己的思路与科学家的思路有异曲同工之妙，倍受鼓舞。

教师提出问题：大多数生物的染色体远不止两对，非同源染色体自由组合的现象有什么意义？学生讨论、交流后，得出：非同源染色体自由组合导致配子中染色体组合的极其多样，这对于生物多样性的形成至关重要。

设计意图：教师利用模型模拟染色体的行为带给学生对于微观变化的宏观感受;设计选材环节，引导学生领悟选择正确实验材料是实验成功的关键;以史料为抓手，灵活利用，学生借助模型动手动脑参与课堂，自主探究非同源染色体的行为，促进对自由组合的知识内化;将实验证据后置，给学生提供进行科学探究的空间与时间，极大地发展了学生的科学思维。

2.3.4史料为据，创造矛盾，揭示交叉互换现象及意义

教师展示摩尔根实验的图片：纯合灰体残翅果蝇与纯合黑体长翅果蝇杂交，F1全为灰体长翅，F1与黑体残翅杂交，F2为灰体长翅、灰体残翅、黑体长翅、黑体残翅。提出问题：若控制体色和翅形的基因自由组合，F2四种类型果蝇的比例是什么？

学生不难答出应为1：1：1：1。教师提供摩尔根实验结果是8.5%：41.5%：41.5%：8.5%。學生发现与预测结果不符。教师追问：出现该结果可能原因是什么？学生合理推测：控制两对性状的基因不是自由组合的，即不位于非同源染色体上，而是在同源染色体上即连锁。

教师继续追问：既然基因连锁，后代为什么不是两种类型而是四种？有可能是基因突变导致的吗？学生陷入沉思，思考后回答：不是基因突变，因为突变的概率低且不定向，之所以能出现高达8.5%的灰体长翅和黑体残翅果蝇，是因为非姐妹染色单体之间发生了交叉互换！

接着，教师展示显微镜下染色体的交叉互换现象并继续追问：这一现象有什么意义？学生讨论后，得出：交叉互换进一步增加了配子的多样性，从而丰富了遗传的多样性！

设计意图：基于科学史资料，教师在学生原有认知的基础上创造矛盾，引导学生对生物学现象作出合理推测，进一步提升科学思维。

2.3.5总结提升

学生基于本节课的学习，尝试说出减数分裂的结果和意义：减数分裂结果是产生丰富多样染色体数目减半的配子;减数分裂不仅保证了生物世代间的染色体数目恒定和遗传性状的相对稳定，还为生物的变异提供了重要的物质基础，有利于生物对环境的适应和进化。

设计意图：学生总结性的回答反馈了课堂教学的效果，提升了对减数分裂概念的认知高度，且锻炼其语言表达能力。

3启示

教学评价先于教学活动的逆向教学设计更关注课堂中学生的学习动态及成效，符合新课程改革倡导的课堂教学应以学生为主、教师为辅的教育理念。复习课中，教师往往更关注学生掌握知识的量，而忽略质，对学生灵活运用知识分析和解决问题能力的培养稍显不足。本节课的逆向教学设计意在避免学生机械地记忆知识，在培养学生的科学探究能力、发展科学思维的同时，促进了学生对减数分裂概念的深度学习。