基于核心概念构建的论证式教学

基于核心概念构建的论证式教学

陈密玉

——以“基因在染色体上”一节为例

陈密玉福建省漳州第一中学363000

摘要：本文以“基因在染色体上”一节为例，采用提供资料、分析资料、得出主张、质疑主张、修正主张的论证式教学模式，还原“基因在染色体上”这一核心概念的构建过程，让学生从中体验科学探究的乐趣，培养学生科学探究的思维，从而提高学生的学科素养。

关键词：论证式教学基因染色体

论证式教学是将科学领域的探究和论证引入课堂，使学生经历类似科学家的研究过程，从资料出发，发现问题到分析问题，最终解决问题，从而理解科学概念和科学本质，进而促进思维的发展，是一种充满“理性”的教学方式。进行论证式教学时，可采用著名的Toulmin论证模型，该模型描述了论证的基本步骤，师生可以据此对科学发展史进行论证学习，也可以对学生的不同主张进行评价，从而各抒己见，多角度、多层次的剖析问题，使事实逐一呈现。

本文以“基因在染色体上”一节为例，采用论证式教学构建出基因在染色体上这一核心概念。

一、从研究资料到结论的论证教学

资料1：1903年美国遗传学家萨顿发现有一种蝗虫的体细胞中有24条染色体，生殖细胞中只有12条染色体。精子和卵细胞结合形成的受精卵，又具有了24条染色体。蝗虫子代体细胞中的染色体数目，与双亲的体细胞中的染色体数目一样。子代体细胞中的24条染色体，按形态结构来分，两两成对，共12对，每对染色体中的一条来自父方，另一条来自母方。教师：请根据以上资料，结合孟德尔豌豆杂交实验中遗传因子（即基因）的传递规律，分析基因与染色体的行为存在哪些平行关系？教师可以先引导学生复习孟德尔定律和减数分裂中同源染色体的行为和数目变化，再结合萨顿的发现，让学生自己归纳总结。得出主张1：经过上面的类比推理，得出“染色体就是基因”的主张。

资料2：果蝇体细胞中有8条染色体，被研究过的基因达数百个；人类体细胞中有46条染色体，携带的基因大约有几万个。质疑：由以上资料可以得出染色体数目与基因数量之间有什么关系？从上述资料中我们可以得出：生物的基因数量远远多于该种生物的染色体数目。如果主张1是完全正确的，染色体数应该和基因数相等，那么就与上述资料相矛盾，看来主张1还有不完善之处。完善主张1：染色体是基因的载体，一条染色体上应该有许多基因，即基因在染色体上。萨顿采用类比推理的方法提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的，即基因就在染色体上”，但是类比推理得出的结论不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要观察和实验的检验。

二、从实验过程到结论的论证教学

1.提供实验。

1909年摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇，为了研究白眼性状的遗传，他用红眼的雌果蝇与这只白眼的雄果蝇交配，子一代全为红眼。他将子一代中红眼的雌雄果蝇交配，子二代中红眼和白眼之间的数量比是3：1，红眼中有雌雄两种果蝇，而白眼中只有雄果蝇。

2.设置问题，巧妙点拨。

教师：根据上述实验，果蝇红眼和白眼这一对相对性状的遗传是否符合基因分离定律？依据是什么？

学生：符合。因为F1全为红眼，F2中红眼和白眼之间的数量比是3：1。

教师：由F1全为红眼，F2中红眼和白眼之间的数量比是3：1，得出红眼和白眼这一相对性状由几对等位基因控制？

学生：果蝇的红眼和白眼这一相对性状是受一对等位基因控制的。

教师：通过哪一个杂交组合可以判断果蝇眼色的显隐性？判断依据是什么？

学生：亲本雌性红眼果蝇和雄性白眼果蝇杂交所产生的后代全部是红眼，说明红眼是显性性状，白眼是隐形性状。依据是孟德尔提出的一对相对性状杂交，子一代表现出来的性状为显性性状，子一代未表现出来的性状为隐性性状。

教师：F2中为什么红眼在雌性和雄性个体均有，而白眼只出现在雄性个体？

学生：白眼性状的遗传与性别有关。

3.得出主张。

控制白眼性状的基因在遗传上与性别相关联。

4.鼓励质疑，寻找依据。

资料3：20世纪初期，生物学家发现了果蝇体细胞中有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体，即雌果蝇为6+XX，雄果蝇为6+XY。

教师：从上述资料可见，果蝇有两种性染色体：X染色体和Y染色体。

质疑一：果蝇的性染色体两种，那么将会有三种可能：

（1）控制白眼的基因只在X染色体上。

（2）控制白眼的基因在X染色体和Y染色体的同源区段。

（3）控制白眼的基因只在Y染色体上。

依据一：果蝇的红眼基因用W表示，白眼基因用w表示，那么以上三种推测的遗传图解如下：

从图1和图2可以得出，控制白眼的基因只在X染色体上与在X染色体和Y染色体的同源区段的结果是相同的，都与摩尔根实验相符。从图3可以得出，如果控制白眼的基因只在Y染色体上，那么结果与摩尔根实验的F1不符，因此控制白眼的基因不在Y染色体上。

质疑二：控制白眼的基因是只在X染色体上，还是在X染色体和Y染色体的同源区段呢？

依据二：在性状的显隐性已知的情况下，要确定基因只在X染色体上还是在X染色体和Y染色体的同源区段上，常用“纯合隐性雌性×纯合显性雄性”进行杂交，观察分析下一代的性状。可以得出若子代所有雄性均为白眼，那么控制眼色的基因只在X染色体上；若子代所有雄性均为红眼，那么控制眼色的基因在X染色体和Y染色体的同源区段。后来摩尔根等人通过测交等方法，证明了控制白眼的基因只在X染色体上。

5.修正主张。控制白眼性状的基因在X染色体上，在遗传上总是与性别相关联，进一步证明了基因在染色体上。

从以上可以看出，论证式教学从资料到主张，层层递进，逐一解开困惑，使科学的本质一一展现出来，是一种逻辑推理相当严密的解释过程。在教学过程中采用该教学方法，学生从资料出发，带着问题去思考，去寻找解决问题的办法，长期训练，学生将养成善于对知识进行分析和解释的习惯，因为在论证中，学生为了让自己的结论更有说服力，就必须学会如何进行推理，这样就有助于学生深刻理解知识和形成批判性思维。论证能促进学生对科学发展过程的理解，也有利于分析问题和解题能力的提升，比如2016年高考理综全国Ⅰ卷第32题和2017年高考理综全国Ⅰ卷第29题，都要求考生设计实验思路并预期实验结果和结论，如果经过长期论证式教学训练的学生解决该题型就轻松许多。总之，长期进行论证式教学的训练，可以不断激发学生的思维，学生将获得论证思想的精髓，从而提高自己的学科素养。

本文系2016年度漳州市基础教育课程教学研究立项课题成果，编号：ZPKTY16003。