遗传与进化教材简介

遗传与进化教材简介遗传与进化是高中生物课程的三个必修模块之一。正如课程标准所指出的：“必修模块选 择的是生物科学的核心内容，同时也是现代生物科学发展最迅速、成果应用最广泛、与社会和个人 生活关系最密切的领域。所选内容能够帮助学生从微观和宏观两个方面认识生命系统的物质和结构 基础、发展和变化规律以及生命系统中各组分间的相互作用。因此，必修模块对于提高全体高中学 生的生物科学素养具有不可或缺的作用。”要搞好本模块的教学，首先应当深入理解本模块的意义 和价值。一、学生学习本模块的意义和价值课程标准在“课程设计思路”中，对本模块的意义和价值，作了如下简明的概括：本模块“有 助于学生认识生命的延续和发展，了解遗传和变异规律在生产生活中的应用；领悟假说演绎、建立 模型等科学方法及其在科学研究中的应用；理解遗传和变异在物种繁衍过程中的对立统一，生物的 遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一，形成生物进化观点。”课程标准在“内容标准”部分对本模块的意义和价值又作了进一步的阐述：“本模块选取的减 数分裂和受精作用、DNA分子结构及其遗传基本功能、遗传和变异的基本原理及应用等知识，主要 是从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性；选取的现代生物进化理论和物种形成等知识，主要是 阐明生物进化的过程和原因。学习本模块的内容，对于学生理解生命的延续和发展，认识生物界及 生物多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观有重要意义。同时，对于学生理解有关原理 在促进经济与社会发展、增进人类健康等方面的价值，也是十分重要的。”分析课程标准的上述表述，结合“具体内容标准”和教材内容可以看出，本模块内容在知识、 能力和情感态度价值观三个方面都具有独特的教育价值。在知识教育方面的价值对于本模块在知识教育方面的价值，还需要将本模块与另外两个必修模块作为一个整体来考 虑。必修模块“所选内容能够帮助学生从微观和宏观两个方面认识生命系统的物质和结构基础、发 展和变化规律以及生命系统中各组分间的相互作用”，这是课程标准对必修模块内容的知识教育价 值所做的高度概括，它明确指出了在高中生物必修课中，学生的认知对象是生命系统包括细胞、 个体、群体、生态系统等各个层次；认知目标就是理解不同层次生命系统的物质和结构基础、发展 和变化规律、各组分间的相互作用、系统与环境的相互作用。对这一认知目标的达成，三个必修模 块各有其独特的作用。就本模块来说，主要是揭示生物在代代繁衍的过程中，遗传物质是如何传递 和变化以及是如何起作用的，也可以说是从基因的视角来达成上述认知目标。在能力培养方面的价值课程标准确定的能力目标包括操作技能、信息能力和科学探究能力三个方面，尤为重视科学探 究能力的培养。领悟和运用科学方法，对于发展科学探究能力至关重要，而不同模块在科学方法教 育上既有共同之处，又有不同的侧重点。下面首先分析本模块在科学方法教育方面的独特价值。正如课程标准所指出的，本模块有助于学生“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学 研究中的应用”。这一表述明确指出了本模块在科学方法上的侧重点。就思维过程的方法论而言，归纳和演绎都是重要的科学方法，前者是从特殊事实中概括出一般 原理的推理形式和思维方法，后者是从一般到特殊，根据一类事物都有的一般属性、关系、本质来 推断该类中的个别事物所具有的属性、关系和本质的推理形式和思维方法。二者是互为补充、相辅 相成的。从近代科学到现代科学，以观察（实验）一归纳为主的方法逐渐让位给以假说一演绎为主 的方法。这是因为现代科学从总体上来说，已经不是处在经验材料的收集阶段，而是处于高度的理 论概括和演绎的阶段。由于数学、计算机科学等工具学科的发展，人们能够凭借这些工具提出假说， 然后演绎出理论体系或具体推论，再通过观察和实验来检验。当然，在应用假说一演绎法时，仍需 要以经验归纳法作补充，以一定的实验事实为根据。假说一演绎法的内容主要安排在本模块中，特别是在教材遗传因子的发现和基因和染色 体的关系两章。在其他两个必修模块也有所涉及。模型方法也是现代生物科学研究的重要方法。分子与细胞模块侧重物理模型和概念模型的 构建，如真核细胞三维结构模型和细胞膜的流动镶嵌模型；本模块侧重物理模型和数学模型的构建， 如DNA分子的双螺旋结构模型、减数分裂中染色体数目和行为变化的模型和种群基因频率变化的数 学模型；稳态与环境模块则进一步练习各类模型的构建。同其他两个模块一样，本模块的科学方法教育既有侧重点，又是全方位的。通过科学史的介绍 和探究活动的安排，学生可以在逻辑推理（如归纳、演绎、类比）的训练、数学方法的运用、实验 材料的选择、实验数据的处理等方面得到全面提高。本模块安排的探究活动十分丰富，包括实验3个、探究2个、模型建构2个、调查（课外实践） 2个、资料分析（资料搜集和分析）7个、思考与讨论16个、技能训练5个。通过这些探究活动， 可以全面提高学生的生物学实验操作技能、收集和处理信息的能力、科学探究能力。在情感态度价值观教育方面的价值本模块所蕴含的情感态度价值观内容十分丰富，依据课程标准的有关表述，并结合教材内容进 行分析，主要包括以下几个方面。对立统一的观点对立统一的观点是辩证唯物主义观点的重要组成部分。课程标准在“课程设计 思路”中指出，本模块有助于学生“理解遗传和变异在物种繁衍过程中的对立统一，生物的遗传变 异与环境变化在进化过程中的对立统一”。遗传和变异是一对矛盾，前者是指生物在传宗接代过程 中遗传物质的稳定性，后者是指这一过程中遗传物质和性状的变化。遗传有利于有利变异的积累， 变异则有利于生物适应环境的不断变化。没有遗传就不可能形成稳定的物种，没有变异就不会出现 物种的分化。变是绝对的，不变是相对的；从量上比较，遗传的基因是大量的，改变的基因是少量 的；少量的变异逐渐积累，量变会引起质变，形成新的物种，因此，可以说变与不变在物种形成的 过程中得到统一，在对环境的适应中得到统一。生物的遗传和变异与环境的变化是相互作用的，生 物所产生的可遗传的变异，能否在繁衍过程中保存下来，取决于该变异对环境的适合度；生物又不 是单纯地适应环境，它们所产生的变异，可能会影响环境的变化，导致生物与环境的共同进化，这 就是遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一。此外，本模块还涉及生物的多样性与共同性的 统一。从遗传角度看，所有的生物都共用一套遗传密码；从进化的角度看，所有生物都有着共同的 起源。这些内容对于学生形成对立统一的观点都是十分重要的。生物进化的观点本模块对学生进一步形成生物进化的观点具有重要意义。尽管学生在初中阶段 已经学过一些生物进化的知识，但由于遗传学知识基础的限制，不可能对生物进化的原理有深入的 理解，生物进化观点的建立还处于初级水平，面对进化论领域的不同观点还缺乏鉴别能力。本模块 在引导学生深入学习有关遗传学知识的基础上，较深入地介绍了现代生物进化理论，对达尔文进化 论的巨大贡献和局限性也做了辩证的分析，这就有利于学生进一步确立生物进化的观点，提高对进 化论领域的不同观点甚至伪科学论调的鉴别能力。科学态度和科学精神本模块教材中介绍了许多科学家在研究过程中表现出的科学态度和科学 精神，比如孟德尔热爱科学、锲而不舍、敢于独立思考的精神，摩尔根尊重科学、勇于自我否定的 精神，达尔文既能挑战传统观念，又能正视自己不足的精神，等等。这对于学生养成科学态度和科 学精神都有助益。科学技术价值观课程标准指出，本模块“对于学生理解有关原理在促进经济与社会发展、增进 人类健康等方面的价值，也是十分重要的。”为体现课程标准的这一要求，教材中介绍了DNA指纹 技术在刑侦和亲子鉴定等方面的应用、遗传病的监测和预防、遗传学原理在育种上的应用、基因工 程的应用等内容。二、本模块教学内容的设计思路和呈现方式设计思路课程标准（特别是本模块的内容标准）是本模块教学内容设计的重要依据。总的设计思路是贯 彻落实课程标准提出的基本理念，根据本模块的具体内容标准，结合学生的年龄特征、认知规律和 教学实际，本着便于教和学的原则进行设计。主要包括编排体系的设计、知识内容深广度的把握、 培养科学探究能力的途径、STS教育思想的渗透等方面。编排体系的设计按照课程标准的要求，本模块应当包括遗传的细胞基础、遗传的分子基础、遗传的基本规律、 生物的变异、人类遗传病、生物的进化六部分内容。然而，课程标准规定的这六部分内容，并不意 味着教材一定分成这样六章。如何确定教材内容的编排体系和深广度，还要分析具体内容标准、活 动建议，并且要考虑学生的认知规律。仔细分析具体内容标准，可以看出它有几个值得注意的特点。知识性目标的要求大多属于理解水平按所用知识性目标动词，具体内容标准中属于了解水平 的有3项（举例说出、简述、列出），属于理解水平的有14项（阐明、说明、概述、搜集、举例说 明），属于应用水平的有2项（总结、分析），理解水平的条目占73.7%以上。可见本模块的知识 性目标的基本定位是理解。按照课程标准中的定义，理解是指把握内在逻辑联系，与已有知识建立 联系，进行解释、推理、区分、扩展，提供证据，收集和整理信息。这既是对教材内容深广度的要 求，也暗含了对教材内容编排体系的要求（如体现内在逻辑联系）。重视科学的过程和方法在具体内容标准中，仅有的两项“应用”层次的条目都是关于科学的 过程和方法的：一项是“总结人类对遗传物质的探索过程”，另一项是“分析孟德尔遗传实验的科 学方法”。（在课程标准本模块的前言部分，还特别指出要让学生“体验科学家探索生物生殖、遗 传和进化奥秘的过程”。）可见引导学生体验科学的过程和方法，是本模块的重要任务之一，也是 确定教材编排体系要重点考虑的问题之一。关注科学技术与社会的联系在具体内容标准中，属于科学技术与社会联系范畴的内容有五 项，占总条目数的21.7%，其中一项使用知识性目标动词：“搜集生物变异在育种上应用的事例”； 四项使用情感性目标动词：“关注转基因生物和转基因食品的安全性”、“探讨人类遗传病的监测 和预防”、“关注人类基因组计划及其意义”、“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”。如 何体现科学技术和社会的联系，对学生进行情感态度价值观的教育，也是教材设计要考虑的重要问 题。基于以上认识，本模块教材编排体系的设计有两点基本的考虑。第一，要让学生理解生物的遗 传和进化，教学内容应当定位在基因水平。这是由于随着生物科学的发展，人们对遗传和进化的认 识已经深入到基因水平，遗传从本质上说是基因的代代相传，可遗传的变异从本质上说是生物体基 因组成的变化，进化过程中物种的形成从本质上说是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。 第二，教学内容的编排顺序基本按照科学发展的历史进程来安排，从孟德尔到摩尔根再到沃森和克 里克等，从拉马克到达尔文再到现代生物进化理论。这样既展示科学的过程和方法，又体现个体水 平、细胞水平、分子水平的遗传学知识的内在逻辑联系（达成对知识的理解）；既能引导学生不断 提出问题，分析和解决问题，尝试像科学家那样进行解释和推理（这同样是理解水平的知识性目标 所要求的），又能从众多科学家表现出的科学精神、科学态度及其他优秀品质中多有感悟。一言以 蔽之，本模块是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，让学生从浓郁 的历史感中获取丰富的营养，又“厚今薄古”，突出分子遗传学和现代生物进化论的内容。通过上图可以看出，本模块遗传部分的内容基本是循着人类认识基因之路展开的。这样学生学 习遗传知识的过程，犹如亲历了一百多年来科学家孜孜以求的探索过程，会受到科学方法、科学态 度和科学精神等多方面的启迪。尤为重要的是，每一章的学习都围绕一个核心问题展开，学习的过 程也是解决问题的过程，这对于激发学生的学习兴趣、转变学习方式、提高分析和解决问题的能力， 都是非常重要的。知识内容深广度的把握教材根据课程标准的要求，知识内容的广度按具体内容标准的要求来把握，深度以理解水平为 主。具体遵循以下原则。把握基础性，体现先进性按照课程标准的要求，精选符合学生发展需求和认知水平的基础知 识。知识内容的深难度总体上维持在现行高中生物教材的水平，避免出现深、难、重。为体现先进性，一方面对基本概念和原理的阐述力求与现代生物科学相一致，如中心法则不局 限于克里克提出的经典法则等；另一方面以不同形式介绍生物科学的新进展，如DNA指纹技术、生 物信息学、基因治疗等。突出重点，点面结合，使知识内容层次分明知识内容以基本概念、原理和规律为重点，适当 兼顾一些拓展性内容。例如，教材中关于基因的内容，正文讲述的都是核基因，对质基因则以小字 形式做了简单介绍。为加强弹性，有些较深的内容安排为选学。纵横衔接，促进知识网络的形成促进学生所学知识的结构化是知识教育的重要目标。教材重 视帮助学生梳理概念之间的联系，同时，重视与数学、物理、化学等学科的横向衔接。强化科学方法教育、培养科学探究能力的途径安排丰富多样的科学探究活动，让学生通过活动体验过程，领悟和运用方法（见下表）。探究活动类 型特点能力目标侧重点实验说明材料用具、方法步骤等培养操作技能和观察能 力探究学生自行制订探究方案学生自主探究的空间大全面提高科学探究能力模型建构提供一定的指导，由学生动手动脑建构模型领悟和运用建构模型的 方法资料分析提供让学生分析的资料培养信息处理能力资料搜集和 分析让学生搜集资料培养信息搜集和处理能 力思考与讨论提出要讨论的问题培养思维能力技能训练就科学探究的某一环节创设情境，提出问题训练过程技能调查提出要求和提示，让学生到自然界或社会中 进行调查培养调查能力较多地介绍生物科学史的内容，特别是生物科学史上的经典案例。例如，通过分析孟德尔豌 豆杂交实验，体会假说一演绎法的研究思路和数学方法的应用；通过分析萨顿的假说，体会类比推 理的方法，等等。鼓励学生积极思考和讨论。例如，关于孟德尔实验方法的启示，教材中未作正面讲述，而是 安排“思考与讨论”活动，让学生围绕孟德尔的研究方法讨论实验材料的选择、实验流程的设计、 对结果的统计分析、对推论的验证等一系列问题，从中领悟科学方法。STS教育思想的渗透通过教材展示给学生的生物学，是在先进的技术手段支持下不断成长的生物学，是通过技术而 不断转化为现实生产力的生物学，是在广阔的社会背景中，对人类文明有着巨大推动作用，同时又 可能产生一些负面影响和冲击的生物学。为此，教材一方面介绍有关生物科学、技术和社会关系的 资料，另一方面还引导学生深入探讨生物科学、技术和社会三者之间复杂的互动关系，理解科学的 价值和局限性，养成热爱科学、尊重科学、理智地运用科学成果的情感和意识，树立人与自然和谐 发展的观念，形成科学的价值观。呈现方式为体现上述设计思路，教材的呈现方式具有以下特点。重视与生活经验的联系，创设问题情境，驱动知识的建构借鉴有意义学习和建构主义学习理论，教材内容的表述不是从概念到概念，而是尽量从生活经 验入手，创设较好的问题情境或悬念，激发学生的学习兴趣，促使学生头脑中发生新知识与原有经 验之间的联系，完成知识的建构，同时也理解所学知识的价值。.每节都从“问题探讨”入手，该栏问题除出自科学史外，主要是从学生的生活经验中提炼。不少章节采用问题串的形式，引导学生步步深入地分析问题，解决问题，建构知识，发展能 力。加强内容的引导性和开放性，促进探究性学习为促进学生形成主动、探究、合作的学习方式，教材改变传统的注入式写法，也未停留在经典 的启发式写法上，而是引导学生提出问题、分析问题、通过各种途径寻求答案，在解决问题的思路 和科学方法上加强点拨和引导。教材的引导性和开放性具体表现在以下几个方面：有些问题，不是直接给出答案，而是让学生通过“资料分析”、“思考与讨论”、“探究” 等活动寻求答案；有些问题，并未叙述得面面俱到，而是提出要求，让学生自己搜集信息；“探究”的写法重在引导，具体方式是教材提供背景资料和提示，引导学生自主设计探究方 案，并通过讨论题来引导学生总结和反思；介绍生物科学上尚未解决的疑难问题或存在的争议，体现科学体系的开放性；有些练习题的答案不惟一。改进教材编写模式，促进三维教学目标的达成这里所说编写模式是指章和节的版块和栏目的设计和编排方式。每章由章首页、若干节、本章 小结和自我检测四部分组成。每节一般由问题探讨、正文主栏、正文旁栏、练习四个版块组成，正 文旁栏中灵活安排“相关信息”、“知识链接”、“想像空间”、旁栏思考题等栏目，有的节后有 “技能训练”或课外阅读栏目。章首页由标题、引言、题图和配诗组成。引言承上启下，由上一章内容自然过渡到本章要探 讨的中心问题，前后章的引言环环相扣，具有浓厚的科学史色彩。题图紧扣主题精选图片，并配以 画龙点睛的小诗，烘托氛围，引人入胜，并且启迪学生关于科学本质和科学方法等方面的思考。各节设置的各种栏目，功能多样，视内容需要灵活安排（见下表）。栏目名称栏目功能本节聚焦提出本节要探讨的问题，明确学习目标旁栏思考题深入理解正文主栏内容，活跃思维，培养求异思维和发散思维相关信息正文主栏内容的补充和延伸，一般不要求记忆知识链接不同章节前后呼应，形成概念间的逻辑联系学科交叉体现生物学与其他学科的交叉渗透，利于知识综合，形成知识网络想像空间体现知识迁移，培养想像能力批判性思维培养独立思考的精神和批判性思维能力技能训练训练科学探究技能，相当于作业课外阅读栏目包括“科学技术社会”、“科学家的故事”、“科学前沿”、“与生物学 有关的职业”。四个栏目的数量和功能如下表。节后练习包括基础题和拓展题两部分，前者用于巩固对基本概念和原理的理解；后者意在培 养知识迁移和发散思维能力，供学有余力的同学选做。本章小结既对本章知识要点及其内在联系进行归纳和梳理，又对本章包含的科学过程、科学 方法、科学的本质及情感态度价值观等内容进行提炼和概括。自我检测包括概念检测、知识迁移、技能应用、思维拓展四部分。这四部分检测题的功能如 下表。自我检测题量较大，类型丰富，供教师根据学生情况适当取舍。三、本模块的教学建议要搞好模块的教学，首先要认真学习课程标准，深入领会其精神实质，理解本课程的四条基本 理念提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习、注重与现实生活的联系，全面贯彻 落实三个维度的课程目标一一知识目标、情感态度与价值观目标、能力目标。在此基础上，认真钻 研教材，理解教材的编写思路，把握好重点和难点；还要了解本校学生的知识基础、能力水平、兴 趣愿望和发展需求，根据本地课程资源的实际情况，创造性地开展教学，并不断总结经验，提高教 学效益。课程标准提出了七条教学建议深化对课程理念的认识，全面落实课程目标，组织好探究性 学习，加强实验和其他实践活动的教学，落实科学、技术、社会相互关系的教育，注意学科间的联 系，注重生物科学史的学习。这七条建议十分重要，适用于高中生物课程的所有模块，自然也包括 本模块。对这七条教学建议的具体内容，这里不再简单重复，老师们可以通过研读课程标准来贯彻 落实。下面仅针对本模块的特点以及教学中可能出现的问题提出一些补充建议，供老师们参考。如何看待和处理本模块的地位对于本模块在整个高中生物课程中的地位，教师应当有清楚的认识。本模块既有独立的意义和 价值（本文第一部分已作介绍），又与其他模块有一定的联系。本模块的教学需要以分子与细胞 模块为基础，同时又为三个选修模块一一生物技术实践、生物科学与社会和现代生物科 技专题打基础。生物技术实践中“DNA的粗提取与鉴定”、“多聚酶链式反应扩增DNA片段” 等课题，生物科学与社会中基因诊断与基因治疗、现代生物技术在育种上的应用、生 物技术药物与疫苗等节，现代生物科技专题中基因工程、生物技术的安全性和伦理问 题等专题，都需要本模块的知识作基础。因此，在本模块的教学中，既要注意利用分子与细胞 模块的基础，适时提示学生回忆，做到温故而知新，从已有知识提出新的问题，又要考虑学习选修 模块的需要，在本模块教学中夯实基础。此外，还应注意“到位而不越位”，有些本应在选修模块 中学习的内容，在本模块就不宜过多扩展。比如关于基因工程的内容，本模块和现代生物科技专 题模块都设有专门章节或专题，在本模块讲清楚最基本的原理和方法，举例说明其应用即可，不 要过多涉及技术细节，对应用范围的介绍也不求全面。如何看待和使用教材这里首先是一个教材观的问题。过去很多老师都说教材是教学的依据，其实这是不恰当的。教 学的依据是课程标准。教材是教师实施课程标准所使用的主要课程资源，但不是惟一的资源。对于 资源，使用者当然有取舍的权利。教材中的内容（包括知识性内容、活动、习题、讨论题、课外阅 读材料等）并不是要求所有学生都必须全部学习的。教师在教学时可以在完成具体内容标准的基础 上，根据实际情况有所取舍，或有所增添，做到因地制宜、因校制宜、因人制宜。如何确定教学目标这里所说教学目标是指学生通过每一节的学习应当达到的具体目标。课程标准阐明了本课程的 目标，这是高中生物课程的总目标。在教学过程中，每一节的教学还应当有更具体的目标。课程目 标为制定具体目标指明方向，具体目标为达成课程目标服务。具体目标是否恰当，关乎一节课教学 的成败，也影响课程目标的达成。在课程目标的引领下，具体目标的确定首先应当以课程标准中的 具体内容标准为依据。但是，具体内容标准与教材内容并不是一一对应的关系，因此还要具体分析 教材内容。在此基础上，还要根据学生的实际情况，确定教学目标的具体尺度。以上说的是确定教学目标的一般原则，除此之外，还有一些需要注意的问题。注意教学目标的生成性教材中每节都有“本节聚焦”，教师教学用书中每节也都列出了教学 目标，这些都可以作为教师确定各节教学目标的重要参考，但不等于可以完全照搬。教师可以根据 学生情况和教学进程，进行适当的调整和补充。在一定程度上说，教学目标不应该完全是事先预定 的，也可以随着教学进程而自然生成。例如，关于伴性遗传，教材的“本节聚焦”是：“什么是伴 性遗传？伴性遗传有什么特点？伴性遗传在实践中有什么应用？”教材中主要介绍的是人类红绿色 盲和抗维生素D佝偻病，如果在教学中发现不少同学想知道除此之外人类还有哪些疾病或其他性状 是伴性遗传的，那么，能不能将“列举人类伴性遗传的实例”列入教学目标呢？答案应当是肯定的。把握教学目标的全面性 同课程目标一样，教学目标原则上也应当有三个维度。知识目标容易 确定，能力和情感态度价值观目标需要教师深入挖掘，准确把握。这里应当注意以下几点。1）同 知识目标不同，能力和情感目标的达成是一个逐渐养成的过程，不可能靠一两节课一蹴而就，诸如 思维能力、表达和交流能力、科学态度等目标，可能要贯穿整个课程的始终，对此教师要做到心中 有数，并且进行适当的规划。（2）就一节课而言，在三个维度目标之中可能会侧重某一个维度，比 如“现代生物进化理论的由来”一节，知识内容很大程度上是初中内容的复习，因此知识目标要求 不高，重点应放在情感目标上：通过引导学生分析生物进化观点对人们思想观念的影响，理解科学 理论在促进人类文明前进中的作用；还要通过分析拉马克和达尔文进化论的局限性，理解科学的本 质，形成对待既有科学成果的正确态度。（3）有的节很难找出明确的能力目标或情感目标，可以当 作隐性目标处理，避免牵强附会。（4）在实施过程中，三维目标应当融为一体。表述教学目标的具体性 一节课所能达成的教学目标是有限的，因此，教学目标的确定和表述 应当具体、明确，切忌过于宽泛。比如，将目标表述为“培养思维能力”或“培养科学探究能力”， 显然过于模糊，这样就会导致教学的盲目性。如果表述为“进行演绎推理”或“分析实验数据”， 等等，就比较明确、具体，指向性就较强。提高教学目标的可检测性 只有将教学目标确定为学生表现出的行为，而不是心理活动，教师 才能及时获得教学效果的反馈，进而及时调整教学行为，达成教学目标。因此，教学目标的表述应 当尽量使用课程标准中列出的行为动词，如“举例说出”、“列举”等，避免使用“理解”、“了 解”、“培养”等词语。如何处理探究性学习与有限课时之间的矛盾同样的知识内容，老师直接讲授知识与学生通过探究活动来获得知识相比，后者显然需要更多 的时间，容易造成课时紧张的矛盾。怎样看待和处理这一问题呢？首先，应当从以学生的发展为本 的理念出发，重视探究性学习的重要意义。探究性学习有利于学生知识的建构，会使学生对知识的 理解更加深刻；探究性学习的目的不仅是获得知识，而且能更加有效地促进能力的发展和情感态度 价值观的形成。这就是课程标准倡导探究性学习的原因。教学中应当尽最大努力贯彻这一条基本理 念。其次，倡导探究性学习并不意味着对其他学习方式一概排斥，对某些教学内容来说，接受式学 习仍然是有效的学习方式。例如，关于减数分裂，让学生通过探究活动自主发现减数分裂的过程和 特点是非常困难的，先由老师讲清楚这些内容，再让学生观察减数分裂固定装片，不失为可行的办 法。此外，为解决课时紧张的问题，教师应当统筹规划，并且积极应用多媒体课件等现代教学技术， 提高单位时间内的教学效益。如何处理科学史内容与基本概念和原理的关系本模块的特点是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，涉及科学 史的内容很多。从内容篇幅上看，有时科学史的内容要多于基本概念和原理的表述。是不是科学史 的内容比基本概念和原理更重要呢？教学中应该如何把握二者之间的关系？首先，二者不是对立和 割裂的，而是统一的。介绍或引导学生分析科学史，主要目的之一就是要促进学生对知识的主动建 构，有利于学生更好地掌握基本概念和原理。例如，DNA是主要的遗传物质一节，仅通过实验 证据和RNA病毒的内容，也能让学生理解DNA是主要的遗传物质，但是学生可能会觉得枯燥，难以 得到最佳效果。教材中先介绍“对遗传物质的早期推测”，让学生知道很长一段时间内人们竟认为 遗传物质是蛋白质，而不是DNA，这样就会产生强烈的求知欲望，进而乐于分析相关实验证据，得 出结论。其次，要将科学史当做供学生分析和讨论的材料，而不要让学生将科学史本身作为基础知 识来记忆。这毕竟不是生物科学史课程，不能“为史而史”。此外，应及时对基本概念和原理进行 归纳和梳理，不要让它们淹没在科学史的“海洋”中。以上是在课程标准所作教学建议的基础上，针对教学中还可能遇到的问题和本模块的特点提出 的补充建议，在本书后续内容中还有各章节的具体建议，供老师们参考。老师们在教学中还会遇到 许多新问题，需要在实践中探索解决的办法。相信大家会创造出许多新鲜的经验，期待着与大家进 行更深入的交流。遗传与进化常见问题解析在遗传与进化模块的教学中，教师们对假说演绎、类比推理等科学方法感到陌生，在教学中 不知如何把握；对于现代基因的概念、基因概念发展的历程以及目前关于生物进化观点的争论等生 物学热点问题也十分关注，希望了解最新动态。本文就教师们普遍关注的主要问题做一些解答，希 望对教师们的教学有所帮助。1. 如何进行“假说一演绎法”的教学？孟德尔的豌豆杂交实验是进行“假说一演绎法”教学的典型案例。这里就以孟德尔一对相对性 状的杂交实验为例，对“假说一演绎法”的教学提一些建议。本案例教学的重点在于深刻地理解孟德尔假说。在孟德尔提出这个假说时，生物学界还没有认 识到配子形成和受精过程中染色体的变化。孟德尔根据实验现象提出的遗传因子在体细胞中成对存 在，在配子中单个出现，是超越时代的一种非凡设想。如果按照遗传学史进行教学，学生学习孟德 尔一对相对性状的杂交实验时，还没有学过减数分裂的知识。所以在进行“假说”的教学时，希望 教师能给予学生一定的时间，让学生充分理解和领会。教材中“性状分离比的模拟实验”，对学生 理解孟德尔的假说也是十分必要的。本案例教学的难点，在于让学生理解孟德尔研究过程中的哪个步骤是演绎。学生看到的是，孟 德尔提出假说后，就设计测交实验进行检验了，那么哪一步是演绎呢？事实上，观察、实验所检验 的常常不是假说本身，而是假说的推论，即从假说中逻辑地推导出来的描述个别现象或事件的推论。 如果孟德尔要直接验证他的假说，只能用显微观察的方法，确定遗传因子的真实存在和遗传因子的 传递方式，这在当时是不可能的。那么，孟德尔设计的测交实验，实际上检验的是“推论”。这个 “推论”，就是根据假说对测交实验所进行的演绎推理得到的论题一一杂合子生成配子时具有对性 关系的遗传因子分离，也就是课本中提到的测交实验结果所要证实的推论：（1） F究竟是不是杂合 体（Dd）?（2）如果是杂合体，生成配子时具有对性关系的遗传因子果真分离吗？建议教学流程如下。（1）提出问题：学生阅读，配以教师展示和讲解。学生了解孟德尔一对相 对性状的杂交实验，包括实验现象和提出的问题。（2）建立假说：教师介绍孟德尔的假说，学生讨 论并提问，了解假说的内容。教师通过边绘制边讲解遗传图解，帮助学生进一步理解孟德尔的假说。（通过性状分离比的模拟实验，让学生加深对孟德尔假说的理解。）（3）演绎推导：教师设问：如果我们就是当年的孟德尔，该如何验证自己的假说？教师将测交实验的亲本组合告诉学生，请学生 假设自己就是当年的孟德尔，用自己的假说对测交实验的理论结果进行演绎推理，推导出理论上的 预期。（4）实验检验：教师告诉学生测交实验的真实结果，判断假说真伪。教师启发学生思考测交 后代的性状分离比例为什么会是1:1呢？当学生绘制遗传图解时，纠正他们可能出现的错误。（5） 得出结论：子一代的遗传组成；形成配子时子一代遗传因子的分离行为。（6）师生共同揭示“分离 定律”的论点及实质。例题分析和学生练习。2. “类比推理”方法在科学研究中有什么重要作用？类比推理方法是以比较为基础的一种科学研究方法。通过对两个或两类研究对象进行比较，找 出它们之间的相同点或相似点，并以此为依据，把对某一个或某一类对象的有关知识和结论，迁移 到另一个或另一类对象（人们要研究的对象）上去，从而推论出它们的其他属性或规律也可能相同 或相似的结论；或者由两个对象的规律相似，而推论出它们的属性相同或相似的结论。这种逻辑推 理方法和科学研究方法，叫做类比推理方法。用公式可以表示为：根据：A类对象具有a，b，c，d属性、规律；B类对象具有a，b，c 属性、规律；其中a，b，c 分别与a，b，c相同或相似。推出结论：B类对象（指要研究的对象）可能也具有d属性，并且d与d相同或相似。类比推理方法在科学研究中具有重要作用。类比推理方法可以为模拟实验提供逻辑基础；类比 推理方法有助于提出科学假说（如课本中萨顿假说的提出）；运用类比推理方法可以在技术上有所 发明；运用类比推理方法能够推进不同科学领域研究方法的移植或渗透。但是类比推理方法也有它的局限性。由类比推出的结论具有或然性。在进行类比推理的过程中， 要充分运用分析和综合、归纳和演绎的方法，这样有助于增强由类比推出的结论的可靠性；同时要 以唯物辩证法原理为指导，对不同的自然事物和现象进行比较，对其进行矛盾分析，不仅要从定性 方面掌握其相似性和差异性，还要定量地研究和比较它们的关系。在充分地了解了两个或两类对象 的相似性和差异性的基础上进行类比推理，会提高结论的可靠程度。3. 利用科学史素材进行教学时应注意哪些问题？本模块是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，从孟德尔到摩尔 根再到沃森和克里克等，从拉马克到达尔文再到现代生物进化理论，让学生从浓郁的历史感中获取 丰富的营养，因此有许多科学史的内容。在利用科学史素材进行教学时，应注意以下几个问题。（1）科学史是供学生分析和讨论的材料， 不是基础知识，不能“为史而史”。应及时对基本概念和原理进行归纳和梳理，不要让它们淹没在 科学史的“海洋”中。（2）注意引导学生体会科学发现过程中的科学方法、科学态度和科学精神， 思考科学的本质。（3）不必要求学生记住每位科学家的工作，但是应该让学生了解，现代科学研究 中，一项重大的科学发现，往往是许多科学家努力的结果。藉此对学生进行团队精神、合作精神的 教育。4. 从杂交育种到基因工程一章的编写意图是什么？本模块的编写遵循遗传学的发展史展开，介绍了人们对基因的认识历程。人们在研究基因的过 程中，也一直在利用基因的有关知识，利用遗传学原理为人类的生产生活服务。关于应用的内容， 在前五章中较少涉及，以免在遗传学史的主线上叉出太多旁支，影响主干，而是将有关应用的介绍 集中于本章。本章内容通过截取三个具有代表性的阶段，即杂交育种、诱变育种和基因工程，再现 了人类对其他生物利用和改造的历程，体现了科学与技术的互动。杂交育种与诱变育种从古人驯化野生动物、栽培植物的历史谈起，引入选择育种的方法， 并指出其局限性。然后介绍了杂交育种的概念及其在生产生活中的应用，引导学生思考杂交育种的 局限性。进而介绍诱变育种的方法及重要作用，引导学生思考诱变育种的优势，讨论诱变育种的局 限性。教材通过递进式地介绍育种的发展历程，说明超越已有技术的局限是育种技术不断完善与发 展的动力和原因，有利于学生认识科学技术的本质。基因工程及其应用简要介绍了基因工程的原理，列举实例介绍了基因工程在作物育种、药 物研制、环境保护等方面的应用，最后将重点放在对转基因生物和转基因食品安全性的讨论上。使 学生对基因工程有一个基本的认识，但又没有过多地展开介绍，避免与选修课中基因工程的内容重 复。教学时，应注意“到位而不越位”，关于基因工程的内容，选修3现代生物科技专题中设 有专题，本章讲清楚最基本的原理和方法，举例说明其应用即可，不要过多涉及技术细节，对应用 范围的介绍也不求全面。5. 基因概念的发展经过了怎样的历程？遗传学之父孟德尔在对八年植物杂交实验进行统计分析的基础上，通过推理提出生物的性状是 由遗传因子决定的，由此产生了基因的雏形概念。1903年，美国学者萨顿发现孟德尔假设的一对遗 传因子，它们的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似，进而推论出基因就在染色体上。1909 年，丹麦生物学家约翰逊将孟德尔的“遗传因子”起名为“基因”，但是他只提出了基因这一名词， 并没有提出基因的物质概念。1909年，摩尔根和他的学生们开始潜心研究果蝇的遗传行为，于1926年出版了巨著基因论， 用实验证实了基因确实存在于染色体上，并进一步诠释了基因概念，即基因以直线的形式排列在染 色体上，能发生突变，能随同源染色体交叉互换而进行重组，基因不仅是决定性状的功能单位，而 且还是一个突变单位和重组单位，确立了 “三位一体”的基因概念。至此，基因概念得到了极大的 扩充和丰富，但是基因的物质结构和化学组成如何？基因是如何决定生物性状的？人们对此仍然一 无所知。20世纪中期，人们发现染色体主要是由蛋白质和DNA组成的，但对哪一种是遗传物质有着激烈 的争论。1944年，艾弗里首次用肺炎双球菌转化实验证实：DNA是遗传物质的载体。1952年，赫尔 希和蔡斯用噬菌体侵染大肠杆菌实验进一步证实了艾弗里的观点。1953年，美国生物学家沃森和英 国物理学家克里克提出了 DNA的双螺旋结构模型，进一步说明基因的本质是DNA，它控制着蛋白质 的合成，从而决定生物性状。1957年，本泽尔以噬菌体为材料研究基因内部的精细结构，提出了顺反子、突变子和重组子的 概念，一个顺反子决定一条多肽，是基因的同义词，顺反子是可分的，组成顺反子的核苷酸可以独 自发生突变或重组，由此产生了突变子和重组子的概念，同时挑战了摩尔根提出的“三位一体”的 基因概念，即基因是决定性状的最小单位，但不是突变和重组的最小单位。1961年，法国遗传学家雅各布和莫诺提出了大肠杆菌乳糖操纵子模型，又进一步丰富了基因概 念，他们发现有些基因不编码蛋白质，只起调控其他基因表达活性的作用。至此，人们知道，基因 是可分的，不仅体现在结构上，在功能上也可分为结构基因和调控基因。20世纪70年代后，随着学科间的渗透和实验手段的更新，基因概念又有了进一步的发展，出 现了重叠基因、断裂基因、转座子、假基因等相关概念。基因具有重叠性，两个或两个以上的基因 共有一段DNA序列，基因的重叠不仅节约了碱基，能更有效地利用DNA遗传信息量，更重要的可能 是参与对基因的调控。基因由数个彼此相间隔的外显子和内含子构成，这样的基因称为断裂基因，断裂基因在真核细 胞中具有普遍性，在进化中的意义可能是更有利于变异和进化，增加了信息量和重组几率，此外， 基因中的内含子对基因表达可能有一定的调控作用。某些DNA序列能够从染色体的一个位点转移到另一个位点，这样的序列称为转座子，复制型转 座的转座子在原位点并不切离，而是将它的序列复制到新位点，这样在原位点和新位点都有转座子 的DNA序列，转座子可以引起插入突变，使插入位置的基因失活或者出现新的基因，转座子也可以 从原来位置上切离，准确的切离使发生插入突变的基因发生回复突变，不准确的切离则不发生回复 突变。由于转座子的特殊功能，因而成为分子遗传学研究中一个有用的工具。假基因与正常基因具有相似的序列，但是不编码功能性产物，不产生表现型。假基因在人、动 植物、微生物中广泛存在，近期的研究认为假基因是生物进化的遗迹。例如，基因每重复一次形成 的两个基因，分化趋异，有用的基因作为真基因发挥功能，没用的基因成为假基因。科学家预言， 随着时间的流逝，假基因终将遭到淘汰而趋于消失。6. 关于生物进化，目前存在哪些争论？自1859年达尔文物种起源发表以来，生物进化理论经历了很大的发展，目前，生物进化理 论主要有现代综合进化论、分子进化中性学说和间断平衡论等一些学说。各个学说对于生物进化有 很多争论，争论的焦点主要是分子进化中性学说与自然选择学说之间是相互补充还是完全对立、生 物进化是渐变式的还是有骤变的过程、小进化能否解释大进化等。现代综合进化论继承和发展了达尔文的进化学说，将进化看做突变、基因重组、自然选择和隔 离等因素相互作用的结果，突变和重组提供了生物进化的原材料，自然选择决定了生物进化的方向， 因此又称为“现代达尔文主义”。然而，最早提出分子进化中性学说的日本遗传学家木村资生认为 分子层次上的生物进化不是由与自然选择相适应的有利突变引起的，而是由选择中性或接近中性的 突变的随机固定造成的。中性学说提出后，一些学者认为中性学说是对现代综合进化论的自然选择 学说的完全否定，但是，也有人认为中性学说是对综合进化论的一种补充，中性学说是从分子水平 来研究生物进化的，可以很好地解释分子多态性的起源，但是选择只作用于表现型，不能直接作用 于分子，表现型的适应进化仍然需要用达尔文的自然选择学说来解释。1972年，美国古生物学家艾德里奇和戈尔德提出间断平衡论，也译为断续平衡论，该理论认 为化石的不连续性是历史的真实反映，生物进化过程是突变和渐变交替出现的过程，而非综合进化 论主张的长期的、连续的渐变过程。间断平衡论认为大部分物种是在地质上可以忽略不计的短时间 内形成的，如寒武纪大爆发，之后在选择作用下发生缓慢的变异，直到另一次快速的物种形成出现。 目前，关于渐变式进化和断续式进化的证据都不少。小进化是研究种以下的进化改变，大进化是研究种以上分类单元的进化改变，小进化和大进 化在物种这一层次上相衔接。关于小进化和大进化的关系，学术界进行了激烈的争论，现代综合进 化论认为小进化是大进化的基础，小进化的机制在一定程度上是可以解释大进化的，而间断平衡论 认为不能用小进化的机制来解释大进化的事实。