一个网络 两个方向——学科特长生辅导《遗传学》部分教学设计
张文学
一、教学目标
帮助学生构建清晰的符合元认知规律的遗传学知识网络；结合新课程高考的两个新趋势——思维的开放性和连续性，提升学生理科思维能力和素养；穿插必要素材新颖的练习，提高课堂的趣味性，并趁势拓宽学生的思维空间。兼调查学生常规学习的情况，为以后确定辅导策略提供依据。
二、学情分析
学科特长班集中全校理科顶尖学生，基础思维能力不错，但存在知识结构残缺、细节粗略，思维惯性过大、开放度不够、不准，日常学习与应试衔接错位等问题。
三、教学策略
帮助学生整理已有知识，明确细节，形成精准的体系；矫正学生的一些惯性思维习惯，拓宽思维空间；以思维的开放性和连续性两个方向为载体，培养学生的思维能力，并通过有思维深度的典型练习巩固和提高。
四、教学时间2小时。
五、教学过程
1.知识网络
把新课程《遗传学》内容用以下五条主线串起来，学生会一目了然，思路会突然清晰，使最难的、占模块四分之三内容的《遗传学》变成五个可集中思考的问题：
（1）基因的发现：包括孟德尔实验、约翰逊的新定义、萨顿假说、摩尔根实验、DNA是遗传物质的认定，基因是有遗传效应的DNA片段。
（2）中心法则：包括DNA复制、转录、翻译、性状体现、逆转录及其相关的数学模型。
（3）遗传规律：包括常染色体上的遗传、伴性遗传（X、Y染色体上的遗传）。
（4）变异：包括可遗传的变异和不可遗传的变异，具体为基因重组、基因突变、染色体变异，环境对性状的影响、显性的相对性。
（5）育种：包括杂交育种、突变育种、单倍体育种、多倍体育种、转基因育种、突变体育种、细胞工程育种。
上述串联完全打破章节界限，符合人的元认知规律，五者之间又有基因发现、基因功能、基因的传递规律、基因的变化、基因的应用非常顺畅的内在联系。因此，五个问题是一个自然的知识网络。如果学生能对所学知识都进行上述方式的梳理，则知识转化成能力的效率会大幅度升高。
2.思维的开放性
（1）例题
同一品种的西瓜种植在非生物因素相同的两块土地上，但单位面积产量差别很大，为了探究差异的原因，请你根据所学知识提出一个值得研究的课题（要求写出题目即可）。
题解：首先应引导学生把试题与所学知识和原理联系起来，教会学生调动已有知识解决问题。上题的本质是对一种生物（西瓜）生存的影响因素探究。那么，根据所学生态学知识：“生物的生存受生物因素和非生物因素两方面影响，生物因素包括种内关系（互助和斗争）和种间关系（共生、捕食、寄生、竞争等），非生物因素包括温度、阳光、水、PH、盐度等”。因此，只要课题题目在上述范围内选择都是对的，如病虫害、种植密度等对西瓜的影响等。
（2）求异思维训练
在DNA是主要遗传物质的论证中：①R型（无荚膜，菌落粗糙）细菌为什么不会使老鼠死亡?②转化的本质是什么？③格里菲斯的“转化因子”假设有无漏洞？能否举一实例？④赫尔希实验中，为什么会在32P标记DNA实验的上清液和在35S标记蛋白质实验的沉淀物中还有轻微的放射性？⑤转基因生物对环境安全的影响和人类担心的理由是什么？
这些问题对高中生来说都没有现成的答案，要求学生依据所学知识在综合运用的基础上回答，教学过程只要充分调动学生的主动性，就会有较高的思维训练价值。
建议答案：①易被免疫系统消灭。②S型细菌的基因进入了R型细菌（单链加蛋白质复合物进入）。③有，如：可能是基因突变导致的。进而告诉学生：S型有1、2、3三种，分别能突变成三种R型1、2、3三种，且突变可逆但不交叉。怎样进一步设计格里菲斯实验来说明确实发生了转化呢？（加热杀死的S3与正常的R2混合注射，并与加热杀死的S3单独注射对比）。④保温时间短，部分噬菌体还没有完成侵染；搅拌不充分，部分噬菌体外壳与被侵染细菌还未分离。⑤略。
3.思维的连续性
（1）例题
已知猫的性别决定为X、Y型，XX为雌性，XY为雄性。有一对只存在于X染色体上的等位基因决定猫的毛色，B为黑色，b为黄色，B和b同时存在时为黄底黑斑。请回答（只要写出遗传图解即可）：①黄底黑斑猫和黄色猫交配，子代性别和毛色表现如何？②黑色猫和黄色猫交配，子代性别和毛色表现如何？
题解：该题文字阅读量少，很精练，看似简单，实际上对能力要求很高，学生必须对猫体色的伴性遗传进行连续的缜密思考，思维的每一进展都有得分的可能，有很强的选拔功能。作答过程中，学生必须准确获取题干信息，准确区分出伴性遗传与常染色体上基因遗传的差异、雌雄同体和雌雄异体生物遗传的差异以及遗传图解的书写、基因符号的准确书写等，并能准确地把不确定因素全部罗列出来，考虑其遗传结果。连续性思维能力是人思维能力的重要标志，该题作为选拔人才的高考题非常恰当。
参考答案：①XBXb（雌性黄底黑斑）×XbY（雄性黄色），子代为：XBXb（雌性黄底黑斑）、XBY（雄性黑色）、XbXb（雌性黄色）、XbY（雄性黄色）。
②XBXB（雌性黑色）×XbY（雄性黄色），子代为：XBXb（雌性黄底黑斑）、XBY（雄性黑色）。
XbXb（雌性黄色）×XBY（雄性黑色），子代为：XBXb（雌性黄底黑斑）、XbY（雄性黄色）。
（2）连续性思维训练
以果蝇为例，设计诸多问题，让学生连续思考：①为什么是很理想的遗传学实验材料？②写出其染色体组组成。③辨认性染色体，并与人的性染色体进行比较。④基因和染色体的关系（摩尔根实验）。⑤性别决定方式。⑥怎样区分是细胞核遗传还是细胞质遗传？⑦显隐性性状的判定。如：判断灰和黑是否是一对性状？显隐性如何？是否符合孟德尔规律？⑧探究基因在性染色体上还是在常染色体上？⑨讨论基因表达与环境的关系。⑩应用性练习：
例1：果蝇长翅（V）对残翅为显性，但即使纯合长翅的幼虫，在35℃的条件下培养（正常培养温度为25℃），长成的成体却为残翅，这种现象称为“表型模拟”。问：这种表型模拟能否遗传？现有一残翅果蝇，如何判断它的基因型？
参考答案：不能遗传，因为基因型没有改变。选取25℃条件下完成发育的异性残翅个体杂交，如果子代出现两种表现型，则为杂合子；如果子代全是残翅，则为隐性纯合子；如果子代全是长翅，则为显性纯合子。
例2：
已知果蝇的红眼（A）对白眼为显性，且雌雄中什么？。实验结果与结论为什么？
参考答案：红雄×白雌。如果子代雌性全是红眼，雄性全是白眼，则基因位于X染色体上，Y上无等位基因；如果子代雌性和雄性中都有白眼和红眼，则基因位于常染色体上；如果子代雌性全是白眼，雄性全是红眼，则基因位于Y染色体上；如果子代全白眼，则基因位于细胞质中（线粒体内）。
让学生再以豌豆为例尝试提出问题，形成问题串，分别作答。最后，启发学生自己寻找能够串联遗传学知识的素材。
六、教后反思
1.该设计与2008届学科特长生的学情完全适应，教学效果体现在：疏通了学生的一些思维障碍，清晰地构建出了知识框架体系；学生的思维水平有了新的发展，思维空间得到拓宽，明确了两个方向；学会了相关答题技巧，掌握了有一定高度的复习方法；学生在争论中理解并设计出格里菲斯的后续试验；站在学科之上调动所学知识解决了一些问题，普遍感到有所收获，课堂气氛科学严谨、积极向上。
2.有人说：“要给学生一杯水，老师就得有一桶水。”学生要能在竞争激烈的高考中取得优异成绩，同样要有“一桶水”。这无疑会加重学生的负担，如何在学生负担不增加或增加不大的条件下，让学生拥有“一桶水”，老师必须付出艰辛的努力去探索。对于智商上乘的学生，适当抬高视角，开发元认知潜能，以促进其思维中知识向能力转化，形成良性循环，是一种很好的选择。
3.在以后的教学中要进一步加强小结课、研究性学习课的设计研究，努力探寻激活学生的深层次思考和连续性思考的有效方法。
4.作为省级一级示范性高中，必须高度重视拔尖人才的基础培养工作，这是社会进步的需求、民族进步的需求。每一个教师都要在培养学生的自主学习习惯、创新意识、科学精神，提升学生内化知识的能力、科学素养、持续发展的能力，学习方法指导、课堂教学评价等方面主动探索，不断提高自己的教学技术水平，为承担起时代赋予的神圣职责而努力奋斗。
（注：文中习题均属引用。）
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