大概念指导下的“生物育种”教学设计
摘要：本文以培育不同性状的西瓜为主线，带领具有“育种专家”身份的学生走进育种现场，设计问题情境，引导学生开展探究式学习。教学流程分四个环节：温旧知、学新知、用新知、固新知。重在培养学生解决问题的能力。
关键词：问题情境；探究学习；育种方案；实践应用
文章编号：1003-7586（2024）05-0045-03中图分类号：G633.91文献标识码：B
大概念教学是当下为思维而教的时代选择。浙江大学教育学院课程与学习科学系副主任刘徽认为，专家思维就是通过大概念来组织的，可反映专家对学科的理解深度。所以教师要引导学生像专家一样思考，可以通过不同的案例来促进学生大概念的形成。育种方案的选取和设计是高考命题的重点，笔者以“生物育种”为线索尝试进行大概念教学，以帮助学生系统理解“育种”大概念，并能学以致用。
1教材分析与设计思路
人教版普通高中教科书《生物学·必修2·遗传与进化》（以下简称“教材”）第5章“基因突变及其他变异”是在学生学习了遗传规律、遗传的细胞基础、分子基础之后的课程内容。学生初步掌握了基因重组、基因突变和染色体变异的必备知识，具备了变异的理论基础，在此基础上，学生将进一步学习生物变异在生物育种中的应用。本专题内容同时与人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修3，生物技术与工程》第3章“基因工程”密切联系，借助各种现代生物科技，改良育种方法，更好地达成育种目的。
《普通高中生物课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）在知识目标中要求学生必须“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”。《课程标准》第一次明确提出了生物学核心概念的理念，并要求学生在现实生活的背景中学习生物学知识，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解核心概念，并能运用生物学的原理和方法解决实际问题。由此可见，《课程标准》要求重视核心概念的教学，从追求浅层的生物学事实性知识的记忆，转向对核心概念的深层次理解。
“突变”和“重组”是本章的核心概念，为了在课堂教学中引导学生加强对这两个生物学核心概念的理解应用，本文以“生物育种”为线索，引导学生发现和提出问题，设置贴近学生生活经验的问题情境，以学生为中心，引导学生思考并解决实际问题，改变知识形成的方式、方法和过程，帮助学生实现自我知识结构的构建，从而形成良好的知识框架，系统理解“育种”大概念，并能学以致用。
（1）通过育种方法的学习，认同遗传学知识在现实生活中的价值（生命观念）。
（2）通过育种方法的比较，尝试用遗传和变异的原理解决生产中的问题（科学思维）。
（3）通过生物育种的相关实验探究，提升实验设计及结果分析的能力（科学探究）。
3.1温旧知——承接新知
通过阅读教材和查阅资料，学生尝试填写育种方法的比较表（见表1）。
3.2学新知——思维提升
教师展示资料：近几年全球环境变化多端，极端天气越来越频繁导致有些西瓜种植地区气候持续干旱，西瓜的光合速率下降，叶片开始发黄，植株生长缓慢甚至死亡。通过调研，育种专家找到一种抗旱西瓜，但实际种植中发现此品种易患蔓枯病，另外还找到了一种抗蔓枯病不抗旱的西瓜品种。
教师提出问题：如何用现有的易感蔓枯病抗旱（DDHH）和抗蔓枯病不抗旱（ddhh）两个西瓜品种，培育出一个能够稳定遗传的既抗蔓枯又抗旱（ddHH）的西瓜新品种（已知两对基因独立遗传）？
学生小组讨论，教师随机抽取两个小组代表在黑板上书写育种过程并用遗传图解的方式描述。学生完成后，组织其他小组学生点评，找出错误，并规范书写格式。最后教师点评、并精讲杂交育种和单倍体育种的优缺点。
教师提出问题：有权威科研单位发布预警，未来几年将出现大规模虫害，而之前培育出的“双抗”品种却没有抗虫害的相关基因，如何让“双抗”西瓜具有抗虫性状？
教师展示资料：已培育的“双抗”西瓜品种没有抗虫基因r及等位基因R，但某微生物中有抗虫基因r。教师引导学生参考抗虫棉的培育过程，在学案上简述此情况下培育新品种的步骤，完成知识迁移。
教师提出问题：如何利用遗传学的原理和方法进一步提升“三抗”西瓜新品种（ddTTrr）的品质，促进果实生长，提高营养含量？
教师展示教材图示，引导学生借鉴三倍体无子西瓜的培育来实现新“三抗”西瓜的增产及品质改良。
教师拓展单倍体育种知识并提出问题：单倍体育种是否为花药的离体培养？单倍体育种主要包括哪些过程？单倍体育种得到的是否一定是纯合子？教师引导学生理解单倍体育种一般应用于二倍体植物，若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。如AAaa基因型的植株经单倍体育种后得到的不全是纯合子。
教师提出问题：西瓜有黄瓤和红瓤的，是否能再培育出绿瓤的西瓜？是否能培育出脆瓜瓤的西瓜？或者培育自然界没有的新品种西瓜？教师引导学生尝试写出西瓜新