遗传与变异在高中生物教学中的应用

引言

遗传与变异的概念是生命的本质，揭示了生物在繁殖过程中的遗传信息传递规律，也揭示了生物在进化过程中的变异现象，在高中生物课程中，遗传与变异的内容既给学生提供了一个认识生命现象的基本框架，又培养了学生的科学探究精神和创新能力。

一、基于知识结构化构建遗传与变异逻辑体系

遗传与变异知识有着很强的关联性，要依靠结构化梳理来让学生形成系统认知，可以采用“核心概念-分支脉络-实例支撑”的框架去整合教学内容，以“基因的传递与变化”为核心，纵向串联起“减数分裂-受精作用-遗传规律-变异类型”的知识链，横向关联起“DNA 结构-基因表达-进化实质”的逻辑线，在实际教学时，借助概念图工具来表现知识之间的联系，比如在“基因突变”这一块的教学中，形成一个概念图，“定义（碱基对替换/增添/缺失）-原因（物理/化学/生物因素）-特点（不定向性/低频性等）-意义（生物进化的原材料）”，并且标注它同“基因重组”“染色体变异”的区别与联系。同时结合实例加强结构认识，比如用镰刀型细胞贫血症串联基因突变的分子机制、对性状的影响以及在进化中的意义，把抽象的概念具象化。对于一些容易混淆的知识点，设计对比表格加以区分，比如对比三种可遗传变异的本质（基因突变是基因结构改变，基因重组是基因重新组合，染色体变异是染色体数目/结构改变）、发生时期（基因突变可发生在任何时期，基因重组发生在减数分裂，染色体变异可发生在有丝分裂和减数分裂）、适用范围（基因突变适用于所有生物，基因重组适用于有性生殖生物，染色体变异适用于真核生物）等，帮助学生准确把握知识的边界。

二、结合生活实践，增强遗传与变异的应用感知

生活中的遗传与变异现象是教学的鲜活素材，可以走“现象—原理—应用”路线拉近知识与学生的距离，从学生熟悉的场景出发，比如“为什么子女与父母长得像又不像”，引出“遗传是相对的，变异是绝对的”这一观点；分析“禁止近亲结婚”的生物学依据，加深对隐性遗传病遗传规律的认识；探讨“太空椒”“转基因食品”等例子，解读基因突变、基因重组在育种上的应用。“人类遗传病”教学时，加入常见遗传病案例分析，21 三体综合征核型分析，白化病遗传系谱图解读，思考“怎样利用产前诊断预防遗传病”，结合基因检测，羊水穿刺等技术，讨论科技进步对人类健康的影响，设计“家族遗传病史调查”活动，让学生画简易系谱图，分析遗传方式，感受遗传知识在生活中的应用。

三、创新实验教学，培育遗传与变异探究能力

实验是认识遗传与变异规律的重要途径，要设计层次化的探究活动，由验证性实验向探究性实验过渡。基础层面，开展“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”“低温诱导植物染色体数目变化”等验证实验，让学生直观感受遗传物质的传递与变化过程，掌握显微观察、实验设计的基本技能。进阶层面，设计探究性实验任务。如“性状分离比的模拟”实验，不拘泥于教材的硬币模拟，鼓励学生自主设计材料（不同颜色的小球、卡片），探究“样本量对实验结果的影响”，理解孟德尔遗传规律的统计学基础。“探究某性状的遗传方式”实验中，提供植物杂交实验材料（豌豆的高茎与矮茎），让学生自己设计杂交方案（正交/反交）、记录数据、分析结果，感受完整的科学探究过程。

四、渗透科学史教育，掌握遗传与变异研究的思维方法

遗传与变异的发现史包含许多科学思维和研究方法，教学时要发掘史料里的育人价值，按照“问题—探索—突破—发展”的线索整理科学史脉络，从孟德尔利用“假说—演绎法”找到遗传规律，到摩尔根用“假说—演绎法”证实基因在染色体上，从格里菲斯的肺炎双球菌转化实验，到沃森和克里克创建DNA 双螺旋结构模型，体现科学研究的逻辑性和曲折性，在具体教学中重现经典实验的关键环节。例如在“孟德尔的豌豆杂交实验”中，引导学生模仿孟德尔的思维过程：如何从“F2 代性状分离比 3：1”得出“成对遗传因子分离”的假说，如何设计“测交实验”来证明假说，采用角色扮演、小组讨论等形式，让学生体会“假说—演绎法”的思维逻辑：由观察提出问题，再通过推理做出假说，设计实验验证假说。

五、融合现代科技，拓展遗传变异认知边界

现代生物技术的发展给遗传与变异教学带来了新的视角，要将这些前沿成果适当融入教学之中，以拓宽学生的视野，在“基因工程”教学环节里，联系 CRISPR 基因编辑技术来谈论它怎样纠正基因突变，比如治疗镰刀型细胞贫血症，而且还要讲到伦理上的争论；在“进化与多样性”这一部分，利用基因测序的数据来表明生物的亲缘关系，像人类与黑猩猩的基因相似程度，以此证实进化理论的真实性，规划“科技前沿与社会”的讨论活动，就拿“转基因技术的利与弊”来说，让学生从“提高粮食产量”“减少农药使用”这些有利之处，和“生态风险”“食品安全争议”这样的不利方面入手，展开辩论，从而锻炼辩证思维能力和批判性思考能力，而且还要介绍我国在遗传研究领域所取得的成绩，例如在人类基因组计划当中作出的贡献，以此来提升民族自豪感和科技自信心。

结语

总之，在高中生物教学过程中，遗传与变异不仅仅是一种知识传授的过程，更是一个科学精神以及科学实践能力的培养过程，借助于知识结构化的逻辑构建、利用生活实践的结合加强应用感知、创新实验教学来强化学生探究能力、融入科学史教育以帮助学生领悟思维方式、结合现代科技来提升学生认知范围等教学策略来有效的融入遗传与变异的核心概念，激发学生对生物学科的学习兴趣，并培养成为具有科学素养及创新精神的新时代青年。遗传与变异的教学也为学生今后的研究和发展打开了知识大门，提供了一把探索生命奥秘的钥匙。

参考文献：

［1］吕燕，周丹．寓德育于生物教学之中— 对高中生物遗传变异的德育解析［J］．新课程：下，2018（01）

［2］王喜露．浅谈高中生物遗传与变异的教学方法研究［J］．中华少年，2017（16）：134－135