巧用层进式问题串优化“伴性遗传”教学设计论文
2026-06-12 15:25:00 来源: 作者:xuling
摘要:通过构建聚焦型、阶梯型、归纳型、链条型和迁移型5维问题系统,创新性地将教学内容分解为逻辑关联且逐步深入的问题,以实现知识建构与核心素养培育的双重突破,为提升生物学教学效果提供参考。
摘要:文章运用层进式问题串教学模式开展“伴性遗传”教学。通过构建聚焦型、阶梯型、归纳型、链条型和迁移型5维问题系统,创新性地将教学内容分解为逻辑关联且逐步深入的问题,以实现知识建构与核心素养培育的双重突破,为提升生物学教学效果提供参考。
关键词:层进式问题串;伴性遗传;教学设计
问题串教学法作为驱动深度学习的有效策略,有助于突破生物学核心素养的培育瓶颈。苏联教育家马赫穆托夫(Makhmudov)提出的问题教学理论,为问题串教学法提供了坚实的理论基础。该方法能够将零散的生物学知识点整合为逻辑严密的思维链条[1-2]。研究表明,问题串教学法不仅能显著降低学习难度,缓解认知跨度带来的焦虑情绪,还有助于学生在解决问题的过程中逐步形成逻辑思维[3]。层进式问题串是教师根据教学目标、教学内容,结合学生认知规律和思维特点,将教学内容分解为一系列具有逻辑关系且逐步深入的问题[4]。本文提出的层进式问题串教学模式的创新性体现在根据认知发展规律构建5维问题系统——聚焦型、阶梯型、归纳型、链条型和迁移型问题串(见图1),通过5类层进式问题串的协同运作,形成“主题锚定-基础巩固-概念建构-逻辑提升-实践迁移”完整认知闭环,为生物学核心素养的培育提供可操作的实践范式。

1教材分析
“伴性遗传”是人教版高中生物学教材必修2《遗传与进化》第2章第3节的内容,涉及伴性遗传的概念、特点及其在实践中的应用等内容,对应《普通高中生物学课程标准(2017年版2025年修订)》必修课程模块2“遗传与进化”内容要求次位概念3.2.4“概述性染色体上的基因传递和性别相关联”,是重要概念3.2“有性生殖中基因的分离和重组使双亲后代的基因组合有多种可能”的知识基础。该课程在表观遗传学中占据重要地位——既承接之前学习的遗传基本规律,又为后续学习各种人类遗传病的规律及特点等知识奠定基础。
2学情分析
“伴性遗传”的授课对象为高一年级学生。从知识结构看,学生已学习了孟德尔2大遗传定律、减数分裂和受精作用,能够认识到基因和染色体的关系,具有一定的知识基础。从认知能力看,学生已具备逻辑思维能力和科学探究能力,但不了解研究人类遗传问题的方法。在此学习情况下,该课程内容学习具有一定的难度和挑战性,既要突出学生在教学过程中的主动参与,又要增加教学内容的探究性,以深化学生理解。
3教学目标
依据教材分析和学情分析,制定基于生物学学科核心素养的教学目标:通过我国居民色觉调查图及染色体组型分析图,阐明性染色体上基因遗传与性别相关的遗传现象,培养结构与功能相适应的生命观念;通过遗传家系图分析性染色体上基因传递的特点,培养分析和解决问题的科学思维能力;通过分析遗传家系图,探究伴性遗传类疾病的遗传方式与特点,培养科学探究能力;通过学习遗传咨询、育种工作等实际问题的解决方式,解释伴性遗传理论在实践中的应用,认同“科学-技术-社会”相互联系,建立并增强“不可基因歧视、尊重他人”的意识。
4教学过程
4.1引入聚焦型问题串,锚定学习主题
聚焦型问题串通过真实情境的具象化锚定,能有效激活学生的前概念,引导其从“生活经验”向“科学概念”转化。教师可通过多媒体展示红绿色盲检查图,引导学生分辨图中的数字和图案,并提出问题“若受试不能区分红色和绿色,可能患什么病”。凭借生活经验,学生很容易回答出“红绿色盲”这一病症。在此基础上,教师可进一步展示我国居民色觉调查结果,设置“色觉调查结果体现人类红绿色盲具有什么特点”问题,引导学生从对生活经验的初步认识转向对疾病特点的科学分析,由此引出本节课的学习主题——“什么是伴性遗传”。借助一系列聚焦型问题串的引导,教师能充分激发学生学习兴趣,有效唤起学生的已有认知,并为其探究后续内容奠定坚实的基础。
4.2设置阶梯型问题串,巩固基础知识
阶梯型问题串通过对认知难度的梯度控制,在最近发展区内构建思维脚手架,促使学生实现从“经验认知”向“本质规律”的系统化跃迁。教师可展示人类染色体组型图,提出“人类红绿色盲基因位于哪条性染色体”的问题。通过严谨的逻辑推理,学生能认识到人类红绿色盲基因位于X染色体,并在此基础上,深挖“人类红绿色盲基因是显性还是隐性”,根据“无中生有为隐性”的遗传规律,判断人类红绿色盲基因为隐性基因,由此成功推断出人类红绿色盲的遗传方式为伴X染色体隐性遗传。教师可继续引导学生深入分析“人类红绿色盲的遗传特点是什么”,最终分析出相关患者具有男多于女、交叉遗传和隔代遗传的特点。通过设置阶梯型问题串,教师可引导学生逐步掌握遗传规律的分析逻辑,深化其对伴性遗传的本质理解。
4.3构建归纳型问题串,深化核心概念
归纳型问题串通过多种案例对比与特征提取,促使学生从表象认知中识别本质规律,实现对伴性遗传核心概念的建构。在学习人类红绿色盲知识的基础上,教师可引导学生思考“依据对人类红绿色盲的学习,如何分析抗维生素D佝偻病”。学生通过类比人类红绿色盲的分析思路,会发现患抗维生素D佝偻病的女性患者多于男性,且具有世代连续性。教师可继续提问“根据对伴X染色体遗传病的分析,试着说出外耳道多毛症的遗传方式和特点如何表现”,引导学生推理出外耳道多毛症为伴Y染色体遗传病,特点为患者全为男性,且呈现父传子、子传孙的遗传规律。最后,教师可鼓励学生思考“通过分析以上伴性遗传疾病案例,如何概括伴性遗传的概念”,要求学生从实例中概括共性,总结伴性遗传概念,即决定某些性状的遗传基因位于性染色体上,在遗传上总是与性别相关联。通过递进式案例分析,教师可引导学生逐步深入探究,从单一病症分析拓展至全面理解伴性遗传,实现知识迁移与拓展。

4.4驱动链条型问题串,培养逻辑思维
链条型问题串通过多知识点逻辑联结,构建深层次思维网络,促使学生从单一规律认知转向深度探究。通过分析伴性遗传疾病和总结概念,引导学生思考“为什么某些基因只位于一种性染色体上”。其原因在于X染色体与Y染色体存在结构相似和不同区域,即同源区段和非同源区段,而上述病症的致病基因均位于非同源区段,没有对应的等位基因。教师可进一步追问“位于X/Y染色体同源区段的基因是否存在伴性遗传现象”。特发性矮小综合征是一种显性遗传性疾病,致病基因(SHOX基因)位于X/Y染色体同源区段,存在与性别相关联的现象。基于以上问题的解决,进一步探讨“为什么位于性染色体上的基因,其遗传表现总是与性别相关联”。人的Y染色体决定作用与其上的SRY基因有关,如外耳道多毛症基因会与SRY基因一起随Y染色体传递给后代。链条型问题串以由浅入深的层进式设计,引领学生从伴性遗传现象深入基因定位与性别关联的本质,有效拓展知识边界。
4.5创设迁移型问题串,拓展认知宽度
迁移型问题串通过真实情境中复杂问题的解决,促使学生将结构化知识转化为实践智慧,实现知识从抽象到具体的转化。教师可创设应用情境,提出“已知血友病为伴X隐性遗传病,一个女性血友病基因携带者与正常男性结婚,前来进行遗传咨询,从优生角度如何给予建议”的问题。通过分析基因型,学生可提出:从优生角度建议生女孩。在遗传咨询的基础上,教师可进一步引导学生将视角转向育种工作,提出“一个养鸡场希望通过一次杂交,依据子代羽毛特征就可辨别雌雄,从而多养母鸡提高产蛋量,应选择哪类基因型的亲本进行杂交”。学生分析可知,非芦花公鸡ZbZb与芦花母鸡ZBW杂交后,后代非芦花鸡全为母鸡(ZbW),芦花鸡全为公鸡(ZBZb),符合育种工作要求。最后,基于实践上升至社会关爱与责任层面,即“回顾课程开始时的问题情境,针对红绿色盲患者不能区分红绿灯的情况,社会如何关照这些特殊群体”。当前,有些交通信号灯使用略微偏黄的红和略微偏蓝的绿,以保障红绿色盲患者的交通安全。依托创设迁移型问题串,教师可帮助学生在解决实际问题的过程中掌握科学研究方法,形成尊重他人的正确观念,全面提升生物学核心素养。
5教学反思
本文运用层进式问题串教学模式,实现了知识建构与核心素养培育的双重突破。在“伴性遗传”教学中,通过层进式问题串独特的逻辑递进结构,引导学生从被动接受知识向主动探索知识转变,帮助学生系统性突破教学重难点,构建完整的知识体系[5]。然而,该模式对学生的基础知识和思维能力有一定要求,且设计难度较大。教师需充分考虑问题的逻辑性、层次性和难度梯度,避免学生无法顺利衔接各个问题。未来可从优化问题设计、提供多样化学习支持及结合其他教学方法等方面进行改进,以充分发挥层进式问题串教学模式优势,进一步提升教学效果,为生物学科教学提供更具价值的实践路径。
参考文献
[1]郑文樾,М·И·马赫穆托夫.问题教学(特约稿)[J].华东师范大学学报(教育科学版),1989(2):11-22.
[2]吴海燕,段巍.基于问题式学习的概念教学策略探析——以“生态系统的能量流动”为例[J].生物学教学,2015,40(6):34-36.
[3]张文艺.用问题串教学激活地理课堂[J].地理教学,2018(5):44-46.
[4]夏良英.探究“层进式问题串”教学模式,演绎高中物理活力课堂[J].物理教师,2018,39(8):18-20.
[5]强荣兵,张晨.基于层进式问题串的高中生物学核心概念教学[J].中学生物教学,2021(2):34-36.