基于PBL理念的“变异与育种”专题复习

成叶青

摘要 以“变异与育种”专题复习为例，尝试将复习课中的专题转换成一个个的项目，然后将这些有内在关联的项目整合，打造PBL項目式复习模式，从而落实生物学学科核心素养。通过教学实践展示了概念性课堂项目、探究性课堂项目、体验性课堂项目等三种不同形式的项目的实践过程，同时提出一些思考。

关键词 PBL 专题复习 核心素养 教学实践 教学反思

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

项目式学习或者基于问题的学习，是基于建构主义学习理论和认知学习理论而提出的一种学习理念。它强调以学习者为中心，以问题为导向，围绕某一主题形成项目，学生在解决问题、完成项目中达成教学目标。该学习模式基本包含4个环节：根据需要解决的真实问题情境确定项目主题;小组讨论提出方案;点评方案、解决项目;项目应用、巩固提升。基于PBL理念的学习模式具有良好的教学效果，虽然近年来被教师大力提倡，但主要集中在新授课。复习课由于学生任务重，教师实施PBL教学比较困难，所以案例极少。新高考模式越来越侧重考查学生在真实的情境下解决问题的关键能力，传统以教师为中心的课堂已经无法满足高考教育改革的需要。教师如何在复习课中把课堂还给学生，让学生真正动手动脑，从而提升学生终身发展需要的综合能力，而不是使学生变成知识储存器？笔者基于PBL理念在“变异与育种”专题复习的教学中将专题复习内容转换成一个个的项目，再将这些有内在关联的项目整合，形成项目集合进行教学实践。在评课交流与评价反思后，发现项目式教学模式可以有效提升学生在真实情境中解决问题的能力及科学探究能力，从而落实生物学学科核心素养。

1指向核心素养的专题复习项目设计与实践

1.1教学目标和课程项目的设计

根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《新课标》）中对生物学学科核心素养4个维度的要求来确定教学目标及项目主题。《新课标》对本专题的要求是：举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。具体来说有：概括出基因重组的原因、特点，举例说明基因重组变异原理在育种上的应用;概述基因突变的概念、类型、特点、遗传效应，举例说明其在诱变育种上的应用;举例说明多倍体育种和单倍体育种在实践中的应用。根据此要求，设计了3个着力点不同却又层次递进的课程项目（表1）。

1.2教学过程中项目的实施

1.2.1项目一：概念性课堂——开展概念教学，构建知识网络

传统复习上，教师采用灌输式教学，迅速完成该部分的复习。但是在这个专题中生物学术语多，生物学现象及事实多而杂，教师若采用灌输式教学，则无法调动学生的思维，无法检测复习的有效性。教师可引导学生利用概念图、思维导图完成知识网络，促进学生通过抽象、对比、分析、归纳大量的生物学事实，对生物学术语进行有逻辑的联系与整理，有效构建生物学知识网络图，凝练形成生物学概念，进而形成科学的自然观。

本专题的第一个项目实施时大致分四步走。1根据问题情境确定核心问题，暴露前概念。教师根据“变异与育种”主题，设置问题情境“变异与育种有什么关系呢？”，让学生口头阐述，检测前概念。2教师设置子问题：变异有哪些？各有什么特点？在育种方面有哪些应用？各种育种方式各有何优劣？学生小组讨论，自主构建概念。在学生讨论之前，教师引导学生从变异类型、特点及育种方面的应用等方面思考，同时鼓励学生尽可能地发散思考。学生在分析问题中，将本节内容中相关联的关键词或生物学术语作为子中心，以分支链的形式向四周形成放射状或者树状结构形成知识网络图。3小组代表展示作品，组间点评后，教师补充点评，小组修正概念。4学生及时应用，巩固概念。这过程可以促进学生知识网络系统化、结构化，提高复习效率。

1.2.2项目二：探究性课堂——重视小组合作，探讨方案设计

教师设置问题情境：现有某转基因纯合系A只具有抗除草剂优良性状（基因型为GG，下同），香水稻B具有香味浓郁（DD）、高产（EE）等优良性状，但是不抗除草剂，三种性状独立遗传。请根据提供的材料，设计方案获得香味浓郁、高产、抗除草剂（DDEEGG）的优良品种。

各小组讨论实验方案，在方案探究过程中运用知识解决问题。各小组讨论出的方案包括以下4种：

1杂交育种方案，遗传学原理是基因重组。小组可以文字表述，也可以用遗传图解形式表述。文字表述为：转基因纯合系A和香水稻B杂交得到F1，F1自交获得F2，从F2中筛选抗除草剂的高产香浓水稻连续自交，直至不发生性状分离即可得目标优良品种。遗传图解如图1所示。

2单倍体育种方案，原理是染色体变异和基因重组。文字表述为：转基因纯合系A和香水稻B杂交得到F1，取F1的花药进行离体培养，获得单倍体，用秋水仙素处理单倍体幼苗获得染色体加倍的植物，选抗除草剂高产香浓植株即为目标品种。遗传图解如图2所示。

3诱变育种加单倍体育种的组合或者诱变育种加杂交育种的配合（图3）。这两种方案一开始都需要进行诱变，利用了诱变育种可以产生新的性状这一特性来进行的。

4基因工程育种，遗传学原理是基因重组。先提取目的基因（抗除草剂基因），然后将目的基因与运载体结合，将目的基因导入受体细胞，检测与筛选。

因为本项目可选方案至少4种，每种方案又有两种书写形式，因此点评对学生的知识运用能力、书写能力、表达能力和教师的思维运转能力、点评能力都提出了较高的要求。例如，在学生互评比较哪个组更好的时候，评价标准已经不再是书写是否漂亮、排版布局是否合理、语言表达是否有问题、遗传图解是否写错等，而是学生一起归纳出一套体现学科严谨性的评价标准。即文字表述中必须包含四要素：亲本材料、交配方式、后代的处理和结果的选择。遗传图解书写时通常包含六要素：符号（P亲本、F1子一代、F2子二代、×杂交、×自交等）、基因型、表现型、配子（简单的测交时要写，此方案不用写）、比例（需要时写）、必要文字说明。还有一位学生提出了多轮回交模式：即先转基因纯合系A和香水稻B杂交得到F（1DdEeGg），然后用F1与香水稻B回交，在后代中选抗除草剂的类型（标号H1，基因型D_E_Gg），H1再与香水稻B回交，继续筛选然后再继续回交，多轮回交最后获得香味浓郁、高产、抗除草剂的品种。这种方式是教师备课时根本没想到的。这个方案可行吗？上课时，教师带着学生按他的思路推算，发现能实现目标，而且比方案1杂交育种获得目标水稻的比例更高。上课时，笔者虽然肯定了该学生的想法，但心里还是没底，因为教参从来没提过连续回交这种方案。下课后，笔者查找了相关资料，发现2019年安徽的高考模拟题考查过类似的方案。这是教师自己准备工作还不够！这个预设之外的方案说明了生成性知识是一个大宝藏。

这种让学生写方案来实现项目目标从而解决真实问题的PBL复习模式，真正地做到让学生活“用”知识，调动起学生的积极性，驱动学生自主学习。同时，教师和学生小组的点评可以让学生明白自己方案中的闪光点和不足之处，使学生获得满满的成就感和收获感，从而保障与提升学生的探究能力。最后，教师开展高考模拟题改编活动，以进行变式练习巩固提升学生的学习，进一步锻炼学生的思维迁移能力。

1.2.3项目三：体验性课堂——户外考察体验，汇报研学项目成果

本课程项目在实施时需要因地制宜、寻找本所具备的教学资源，让学生真正走进知识运用的环境中体验技术的力量和魅力。例如，我市黄浦区的大吉沙岛上面就有“隆平国际现代农业公园”，该公园为袁隆平院士谋划、选址、题名，种植有约8.7×105m2高标水田，其中包括约1.1×105m2国家杂交水稻试验田，该试验田已成为广东省唯一被纳入全国28个国家杂交水稻工程技术研究中心示范点的项目。岛上呈现绿色休闲、生机盎然的千亩都市田园风光，是“都市锦田”。学生到水稻基地实地考察，寻访专业人员，记录所见所闻，然后做成研学报告。这样的课后体验式项目可以拓展学生的视野，增强学生的民族自豪感，同时提升学生努力学习、报效祖国的动力。

2指向核心素养的项目式专题复习的思考

2.1要重思维兼顾打基础

学生只有实现深度思维，才能在复杂散乱的生物学事实、现象中发现生命活动的规律和本质。概念性项目学习环节不仅可以提升学生思维，同时也是进一步夯实基础的过程，这也是复习课的重要任务。

2.2要有深度又要有趣味

通常，人都有畏难情绪。如果教师设置的项目情境为了体现学科的深度而变得无趣，学生会置之不理，或者只是应付了事，而不会因为兴趣而乐于探究。因此，教师要注意项目问题情境的趣味性，或者在引出项目之前提供有趣的相关资源给学生。例如，本专题的探究是有难度的，教师在提出项目问题之前给学生看与袁隆平院士相关的视频，并一直以水稻作为主线牵引整节课，同时许诺有兴趣的学生可以参加接下来的户外项目课程。这样，学生的积极性就调动起来了。

2.3全面预设并激发生成

复习课不同于新授课，本身容量大，如果教师要以问题或者项目新模式来组织复习课，需要预设各种可能的方案、学生在写方案时可能出现的问题、学生互评环节可能出现的问题。但是，教师也要注意保持师生之间的平等地位，具有包容的态度，能鼓励和保護学生的积极性，并有效纠正学生呈现的问题，激发生成性知识。

2.4关注实践又着力发展

新课程高度关注学生学习过程中的实践经历，强调依托探究性的活动，加深学生对生物学概念的理解，从而树立科学的自然观。学生在探究方案过程中经过推理、讨论、分享的实践过程，获得了利用生物学原理解决情境问题的体验，同时又为个性化的学习留出时间和空间，发展了生物学学科核心素养、严谨的思维和语言表达能力。这也符合新课标教学过程重实践、教学效果重发展的要求。

总体而言，本专题的新尝试给了专题复习课一种不同的探索。虽然，课前对教师的备课要求及课堂掌控能力要求相对较高，但基于PBL理念的专题复习模式很好地发挥了学生的主观能动性，培养了学生的科学思维和科学探究能力，对学生终身发展需要的解决问题的综合能力提升有益。这其实也是生物学学科教学的内在深层目标。

参考文献：

[1]陈黎云.PBL教学模式在高中生物教学中的应用研究[D].昆明：云南师范大学，2018.

[2]肖安庆，颜培辉，陈尚宝.试论STEAM项目式学习的设计——以“生态环境的保护”为例[J].中学生物教学，2019，（Z1）：56-58.