基于单元整体教学的“基因突变可能引起性状改变”课时教学设计
摘要以“基因突变可能引起性状改变”一节为例，按“情境—问题—任务—活动—评价”的主线，阐述基于单元整体教学的课时教学设计，提升学生的核心素养水平。
关键词单元整体教学基因突变教学情境
中图分类号Ｇ633.91文献标志码B
1单元整体的设计
“生物的变异”单元聚焦《义务教育生物学课程标准（2022年版）》中的重要概念“由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的”，该重要概念由4个次位概念形成，支撑大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”的建构，支持大概念“生物的多樣性和适应性是进化的结果”的学习。这些概念之间的关系如图1所示。
该单元要解决的核心问题为：①为什么生物在遗传过程中存在变异现象？②如何开发有利变异、减少不利变异？单元情境以“育优良后代”为导向，选取番茄育种为主情境统领单元学习，选取新生儿遗传病为次情境，有助于学生深入理解“优良后代”的含义。番茄是生活中常见的蔬菜，在育种方面有大量成果，育种涉及的基因突变、基因重组等可遗传变异与本单元知识内容的契合度较好。人类遗传病也是由于遗传物质异常而导致个体患病，与学生的生活联系更加紧密。
单元核心问题是抽象、脱离情境的，合适的单元情境能与单元核心问题有机整合，产生具体的单元问题，有效串联各课时教学（图2），因此单元问题设定为：（1）培育形色各不相同的番茄品种背后的生物学原理是什么？（指向核心问题①）；（2）如何根据不同要求和目的选择合适的育种方式？如何根据人类遗传病的发病原理进行检测和预防？（指向核心问题②）。学生学习课时内容的过程就是解决单元问题的过程，因此也强化了迁移运用知识的能力。
2课时教学分析
本课时为单元教学的第一课时。基因突变是基因中碱基序列的改变。这种改变是可遗传的，可能导致所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果。基因突变是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料，在生物育种如太空诱变育种等领域有重要作用。本节内容有助于学生深入理解基因对性状控制的复杂性，从本质上理解基因重组和染色体结构变异对生物带来的影响，培养学生辩证看待遗传物质的变与不变的意义和作用，使学生进一步建立结构与功能观、进化与适应观，发展科学思维、树立社会责任感。
学生已经学习了基因的遗传规律、基因的本质、基因的表达等内容，知道基因是有遗传效应的DNA片段，DNA的双螺旋结构和半保留复制的机制都保证了亲代DNA的遗传信息能够准确传递给子代。生物的变异既是学生能感知的现象，又与学生认知中遗传物质保持稳定的特性相矛盾，学生感到既好奇又困惑，这种认知冲突是开展教学的良好契机。同时学生对社会热点话题非常感兴趣，能积极主动搜寻资料并开展讨论。
3课时情境、子问题与子任务
从单元情境中提取适合本课时教学的情境，提炼课时子问题并设计子任务。课时情境：番茄的黄果肉（r）是由红果肉（R）基因突变产生，缺乏八氢番茄红素合成酶，番茄红素合成受阻。课时子问题：为什么基因突变后生物的性状可以发生改变？子任务：探索基因突变。
4指向核心素养的教学目标
（1）概述基因突变的概念，阐明基因突变的结果；举例说出基因突变的诱因；说明基因突变的意义及其在育种上的应用。
（2）能收集太空育种的资料并分类整理。
（3）分析并归纳基因突变的特点，分析基因突变可能不影响性状的原因；简单论证太空育种带来的利弊。
（4）认同我国培育适应极端条件作物的价值和深远意义。
5教学过程
5.1创设单元情境，提出核心任务
教师展示单元情境：番茄营养价值的资料、常见的各种番茄品种的图片。提出单元问题（1）培育形色各不相同的番茄品种背后的生物学原理是什么？
设计意图：本课时是单元教学的第一课，首先展示单元情境和单元问题，让学生在学习时始终能围绕主题、抓住关键。选择生活化的情境并设置单元主题，能有效激发学生的兴趣。
5.2聚焦课时情境，落实概念建构
5.2.1活动1：探究基因突变的方式和结果，分析基因突变可能不影响性状的原因。
教师呈现资料1：番茄的黄果肉（r）是由红果肉（R）基因突变产生，缺乏八氢番茄红素合成酶，番茄红素合成受阻。呈现资料2：正常基因（R）和突变基因（r）的序列片段（图3）。提问：为什么碱基对发生替换，导致细胞缺乏八氢番茄红素合成酶？要求学生分析上述两个基因表达的氨基酸序列（并作说明：以上面的链为模板链，各片段均位于启动部位之后，9个碱基均能转录）。
学生写出R和r基因表达的氨基酸序列，从序列异常角度来理解细胞缺乏正常的酶。
设计意图：围绕番茄育种这个单元情境提供真实资料，提升情境的统领性和学生思考问题的积极性。以直观的基因序列为对象，引导学生分析并建构基因突变的概念。通过书写密码子、检索氨基酸，让学生用基因