基于核心素养的初中生物学课堂教学实践：以生物遗传为例

基于核心素养的初中生物学课堂教学实践：以生物遗传为例生物学强调生命的特殊性和生命与环境的相互关系，关注生物的结构、功能、遗传和进化等内容。生物学教育的核心素养体现在对生命的认知和理解上，培养学生的生物学思维、生物学实践和生物学态度以及对生命的尊重和生态环境的保护意识。根据《义务教育生物学课程标准（2022年版）》等教育指导性文件，初中生物学教育需要贯彻生命观念、科学思维、探究实践和态度责任四大理念，帮助学生更好地理解和掌握生物学的知识和技能，培养其对生命的独特感悟和理解能力，进而提高他们的综合素质和未来发展的能力。一、课堂教学依据（一）课堂教学基本模式在生物学课堂中，师生互动是培养学生核心素养的关键环节。建构主义理论认为，知识是学生主动建构的，教师需创造互动环境，引导学生探索。发展性教育理论指出，学生具有差异性，师生互动能照顾个体差异，促进全面发展。通过互动，教师可以更好地了解学生，从而提供个性化的指导和支持。有效的师生互动能激发学生的学习兴趣，培养其主动性、批判性思维和合作能力，为核心素养的培养奠定基础。（二）初中生物学教材中生物遗传核心知识理论基因是生物体内控制和决定遗传性状的基本单位，通过基因的传递和表达，个体的遗传信息可以在亲子代间传递。在基因遗传的教学中，我们需要学习和理解以下几个重要概念和理论：1.基因是存储在染色体上的DNA序列，它们编码了个体的遗传信息和特征。2.遗传性状是个体在遗传中获得的特征，如身高、眼睛颜色等。3.遗传规律是指在基因传递过程中普遍存在的规律，包括孟德尔遗传定律（包括单因素和双因素遗传法则）、基因的随机分离和再组合等。4.亲子遗传：子代继承了父母的基因，每个个体的基因是父母基因的某种组合。亲子遗传可以解释为子代与父母之间存在相似性和差异性。5.基因突变和突现：基因突变是指基因序列的改变，可能导致基因功能的变化；基因突现是指基因的特定表型在个体间出现的现象，如突变体。二、教学实录教师：同学们，我们今天将学习一个重要的生物学概念——基因遗传。现在请大家看一张照片，这是一张全家福，一对父母和两个孩子，大家能从这张全家福中发现与本节课内容相关的信息吗？学生：孩子的长相和父母存在相似点。教师：那为什么会存在这种相似点呢？学生：因为父母与孩子之间存在基因遗传的关系。教师：非常好。在我们的基因中存储着神秘的遗传信息，这些信息在生物个体的繁殖过程中，通过基因的传递和表达而被继承下来。而且基因是由DNA序列编码的，这些编码决定了我们身体的各种特征，如身高、眼睛颜色等。学生：那么，基因和性状之间有什么关系呢？教师：虽然基因可以决定我们的性状，但它们并不是性状。你们可以把基因看作一个人的遗传密码，而性状则是这个密码所决定的结果。比如，如果你的基因中编码了高个子的信息，那么你就可能拥有高个子性状。学生：那如果父母的性状差异巨大，孩子应该长成什么样子呢？教师：事实上，孩子会继承来自父母的基因，而每个人的基因都是随机组合的。因此，孩子的性状是父母基因的某种组合。比如说在这张全家福里，这两个孩子是双胞胎但他们长得并不一样。因为双胞胎有同卵双胞胎和异卵双胞胎之分，同卵双胞胎的基因组由同一个受精卵分裂而来，因此是完全相同的；而异卵双胞胎则是由两个不同的卵子和精子形成的，因此他们的基因组是不同的，就像普通的兄弟姐妹一样。学生：好复杂的关系，那我们该怎样更好地理解基因遗传的内容呢？教师：今天这堂课我们就是要探讨判断基因遗传的方法，以此帮助大家更好地学习并梳理相关知识。（板书：基因在亲子代间传递）由于课堂时间所限，我们就先来解决以下问题：（1）基因存在于我们身体的哪些部位？（2）基因是怎样传递的？（3）父母传给孩子的基因数量是一样多吗？大家先来看第一个问题。（教师播放一个多媒体录像，展示人体细胞质、细胞核和线粒体的图像）我们知道基因是由DNA序列编码的。DNA存在于我们的细胞核内，而细胞核位于细胞的中心，这是我们的基因组所在的主要位置。当然，还有一些其他细胞器中也存在基因，如线粒体。学生：老师，人体细胞质、细胞核和线粒体的关系是什么？染色体又是什么？DNA与染色体又是什么关系？为什么线粒体里也有DNA？教师：看来大家有非常强的求知欲啊，好，那我就来一一解答大家的问题。教师：（边展示图片，边解释问题）大致来讲，人体细胞由质外区（细胞质）和质内区（细胞核）组成。细胞质是细胞的液体部分，包含许多细胞器，如线粒体；细胞核是细胞的中心，包含我们刚才提到的染色体。染色体是由DNA和蛋白质组成的，其中，DNA是我们基因的载体，它包含遗传信息，并且通过蛋白质的帮助，将这些信息传递给细胞。那么为什么线粒体里也有DNA呢？这是因为线粒体是一个细胞内的能量中心，需要自主控制DNA，以维持自己的功能。由于线粒体主要从母亲那里传递给子女，所以线粒体DNA也是由母亲遗传给孩子的，这些结构和关系共同构成我们细胞的遗传机制，大家能听懂这里面的逻辑关系吗？学生：可以。教师：接下来，我们一起关注第二个问题：基因是怎样传递的？（教师播放受精卵的录像视频）当男性的精子和女性的卵子结合时形成了受精卵。受精卵拥有父母双方的遗传信息，其中一部分来自父亲的精子，另一部分来自母亲的卵子。学生：那么基因是如何传递给受精卵的？教师：在受精卵形成的过程中，父母的基因组中的DNA会通过融合的方式传递给受精卵，这个过程被称为基因组合。学生：那这个基因组合是如何进行的呢？教师：受精卵形成过程中，父母细胞经历减数分裂形成卵子和精子，各具单一染色体组。受精时，卵子和精子细胞核融合，父母基因组中的DNA通过融合传递给受精卵，完成基因的传递。学生：那基因组合后，受精卵中有多少基因呢？教师：每个个体都有两个拷贝的基因，一个来自父亲，一个来自母亲。这些基因拷贝可能是相同的，也可能是不同的，这些不同的拷贝被称为等位基因。所以，受精卵中的每个基因都有两个等位基因。这两个等位基因中的一个会表现出来，被称为显性基因，而另一个则隐藏起来被称为隐性基因。通过基因组合，受精卵中的两套基因为后代的遗传提供了多样性。学生：那这两套基因是一样的吗？教师：不完全一样。这就来到了我们的第三个问题：父母传给孩子的基因数量一样多吗？大家想一想，自己的样貌是遗传父母各自一半吗？学生：不是。教师：（通过多媒体展示一个视频，显示父母的染色体数量）父母的性细胞（精子和卵子）都包含23对染色体，当精子和卵子结合成受精卵时，受精卵就会有23对染色体，合计46条染色体，这些染色体中的一半来自父亲，一半来自母亲。学生：老师，这不是一样吗？教师：大家注意看，我们的问题是“基因数量”，而这里提到的是“染色体”。学生：有什么不一样呢？教师：大家注意听，基因数量与染色体是一种非常有趣和复杂的关系。染色体是细胞分裂时清晰可见的结构，由DNA和蛋白质组成。人类细胞中有23对染色体，其中22对是自动体染色体，另外一对是性染色体。不同的物种可能有不同数量的染色体，如猫有38条染色体，马有64条染色体。每条染色体上都携带着许多基因，基因是DNA上的特定序列，它们携带着遗传信息，决定了一个个体的性状和特征。基因数量与染色体数量之间并没有简单的一对一关系，染色体上的基因可以从数十个到数千个不等。此外，染色体上的基因之间也可以存在间隔区域，这些区域通常不包含基因，但在基因的表达过程中起到了重要的调控作用。因此，基因数量与染色体的关系是复杂的，而且在不同的物种和染色体上可能存在差异。听到这里，大家明白了吗？学生：明白了。教师：那好，接下来，我们再利用多媒体展示一个基因遗传的生物学实验。（展示果蝇实验PPT）果蝇生物构造简单，且其基因具有明显的显性和隐性特征，易于观察和研究，从而成为生物学实验的常备对象之一。刚刚我们从理论的角度简单论述了基因遗传的相关问题，现在我们要从实验的角度，用更直观的方式向大家展示亲子间的基因遗传关系。多媒体平台显示实验目的：研究某一性状的遗传方式——以果蝇翅膀的形状为例。根据实验过程展示如下文字说明：a.首先，选取翅膀形状不同的果蝇（例如，一个有突出翅膀形状，一个有平坦翅膀形状）作为父母。b.将这些果蝇放在一个狭小的容器中，并提供适当的食物和环境。c.等待果蝇进行交配。d.交配后形成受精卵，这些受精卵发育成幼虫并最终成为成虫。e.观察并记录受精卵孵化后成虫的翅膀形状。可以使用多媒体展示实际实验结果的图片或视频。教师：看到这里，相信大家已经清楚了基因在亲子代间传递的方式，谁能谈谈基因是怎么传递的？学生：基因是携带遗传信息的特殊分子，决定个体性状和特征。在繁殖过程中，父母生殖细胞结合形成受精卵，基因互相组合，影响后代性状。显性基因压制隐性基因，某些性状由多基因决定。基因传递是随机的，但可通过遗传学研究了解规律。教师：非常棒，看来大家学习都很认真。课下大家可以试着进一步将本节课的内容进行复盘，再想一想自己还有哪些地方没有弄通弄懂，同桌间可以相互交流一下，如果还不明白的话，欢迎大家来问我。三、教学效果1.知识掌握：学生能够掌握生物遗传的基本概念、遗传规律和遗传方法。基本理解基因在亲子代间的传递方式和影响，掌握基因突变和突现的原理以及遗传性状的表现和变异现象等。2.兴趣培养：通过生活中的例子和现象激发学生对遗传学的兴趣，使他们更加关注和投入这门学科中。3.科学素养提高：生物遗传的教学可以提高学生的科学素养。学生能够了解科学知识的构建过程，认识到科学的客观性。他们能够运用科学的思维方式分析和解决问题，并形成科学态度和价值观。4.全面素质发展：通过课堂的讨论和活动，学生不仅可以获得遗传学知识，还能提高团队合作、沟通和表达能力。四、教学反