学习进阶在生物学教学中的应用——以“伴性遗传”为例

安 碧 郭 娟

（贵州师范大学生命科学学院 贵州贵阳 550025）

学习进阶（learning progressions，LPs）是指学生在学习某一主题概念时所遵循的学习路径，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由浅入深、相互关联的概念序列。其框架包括进阶起点、进阶终点以及多个相互关联的中间水平，能促进课程的连贯和一致性，帮助教师确定经过经验验证的学习目标，揭示学生发展过程中的障碍，指导教师教学并衡量学生的学习情况，是沟通课程、教学、评价的有效桥梁。

近年来，学习进阶在教育领域的研究主要聚焦于核心概念和科学实践能力等方面，涉及物理、化学、地理、生物学等学科，集中在能量、力与运动、物质、原子结构及相互作用、遗传、碳循环等主题。其中在生物学科领域开发了食物链、碳循环、光合作用、呼吸作用、神经系统、遗传等主题的学习进阶框架，但对进阶框架内容的描述较为简略，很少阐明其在教学过程中的具体应用，课堂教学经常忽视学生认知发展规律以及教学活动和问题情境的进阶。鉴于此，下文以“伴性遗传”为例，尝试阐明学习进阶框架在生物学教学中的应用。

1 学习进阶框架的构建

学习进阶框架的构建需要考虑已有的实证研究、课程标准、教材。开发学习进阶框架时，教师首先要确定学习进阶的起点和终点。起点指学生的已有经验或知识，终点指课程标准中的核心概念和相关学习目标；中间水平是相关核心概念和目标达成的必要支撑，其划分要遵从由易到难、由简到繁、由事实到概念的原则，以符合学生的认知发展规律。

在已有学习进阶框架的基础上，根据高中生物学课程标准相关要求和“科学概念理解发展层级”，下面以陈述性语句对“伴性遗传”学习进阶的内容从浅到深、从具体到抽象进行了详细描述，确定了包含“经验、映射、关联、系统、整合”5个层级的进阶框架（表1）。

表1 “伴性遗传”进阶框架

2 基于学习进阶框架的教学

从进阶框架可知，学生对伴性遗传的学习要以孟德尔定律、基因在染色体上、基因型决定性状等知识作为支撑，从白眼果蝇总是出现在雄性个体的现象和控制果蝇眼色的基因位于X染色体上的事实出发去认识“伴性遗传”。根据学生在不同层级的进阶内容，教师可以情境-活动-概念为教学主线，引导学生重视对遗传系谱图的构建、解释和分析进而促进高阶思维能力的发展，利用遗传图解进行演绎推理从而达到知识迁移，提升学生理解能力、科学思维、数理逻辑和学以致用的能力。教师创设情境时，需要注意其复杂程度的进阶。

2.1 经验——激发旧知

该层级需要利用事实激发学生的已有知识和相关经验来调动学生的认知渴望，从而导入新课。例如，教师通过呈现红绿色盲检查图和抗维生素D佝偻病患者常表现的O型腿照片，结合调查数据显示红绿色盲患者多为男性、O型腿患者多为女性，白眼果蝇也总是雄性居多的事实，初步调动学生认知渴望。利用白眼果蝇总是雄性居多的事实激发学生利用基因位于染色体上、分离定律、自由组合定律等已有知识思考并运用遗传图解进行推理，解释白眼果蝇总是雄性的原因。

2.2 映射——简单联系

该层级需要引导学生将事实与相关概念和方法建立简单的联系。例如，教师引导学生通过对比红绿色盲、抗维生素D佝偻病与果蝇眼色的遗传方式，感知伴性遗传是一种和性别相关联的遗传现象且控制该性状的基因在性染色体上，引导学生将不同性别发病率不同这个事实与伴性遗传建立简单关联，构建“事实—概念”的简单联系。再以人类红绿色盲为案例培养学生分析遗传系谱图的能力，引导学生根据遗传规律运用演绎推理的思维方法判断控制红绿色盲的基因位于X染色体，并借助患病个体与亲本是否患病推断红绿色盲是隐性遗传，构建“事实—遗传系谱图、事实—演绎推理”的简单联系。

2.3 关联——稳固联系

该层级需要利用已建立的简单联系从多个角度分析事实和概念及方法的对应关系，引导学生将事实与相关概念和方法建立稳固的联系。例如，教师引导学生用遗传图解演绎人类不同婚配方式下形成配子并组合成子代的基因型和表现型及其比例，运用分离定律解释基因在性染色体上的传递规律即母亲两条X染色体上的基因传给儿、女机率相同，父亲X染色体上的基因只传给女儿、Y染色体上的基因只传给儿子；结合遗传系谱图，引导学生讨论并总结伴X隐性遗传病的遗传特点；建立不同婚配方式的情况、基因传递规律、遗传特点等多个可观测的特征与伴性遗传概念的稳固联系，提高学生利用演绎推理思维方法解决问题的能力，再次将事实与科学思维方法建立联系，即建立“事实—概念、事实—遗传系谱图、事实—演绎推理”的稳固联系。

2.4 系统——提炼特点

教师要促进学生利用已经建立的稳固联系分析不同现象发生的本质，提炼不同事实的特点，尝试利用已经获得的概念和方法解决简单情境中的问题。例如，以某种罕见的伴性遗传疾病为例，引导学生应用先前所学的遗传方式判断方法、性染色体基因传递规律、遗传图解和遗传系谱图分析问题中的变化及其结果，提炼如伴X显性遗传、伴Y遗传不同类型伴性遗传病的遗传特点，并初步推测特定个体的基因型、表现型及其发病率，促进概念的理解。

2.5 整合——综合实践

该层级需要学生将知识进行整合并综合应用，提高学生对知识的掌握和技能的应用，建立概念间的有效联系。教师可以通过呈现难度梯度的案例和问题，使学生在独立学习、同伴互助、教师引导的过程中学会将知识和方法迁移并应用，形成完整的概念认知体系，关注相关概念在生产实践中的应用。

3 基于学习进阶框架的评价

学习进阶框架能为教学评价提供参考。教师可以根据进阶框架中设置的行为动词，诊断学生在达到相关层级时是否能做出相应的行为表现，及时获得反馈并调整教学进度和教学方法。例如，学生能准确归纳出“伴性遗传”的概念和遗传方式的判断方法、能用遗传图解演绎并推理出配子的形成过程及其概率，则可以判断学生已经达到了进阶框架中的“映射”层级。

4 反思与总结

根据课程标准、教材、相关实证研究以及学生的认知发展规律开发学习进阶框架并用陈述性语句细化进阶框架的内容，有利于设计符合学生认知逻辑的教学，其针对性和可操作性更强，能有效地促使学生在主动学习的过程中逐步达成学习目标、建立概念间的联系，真正提高学生利用知识和技能分析并解决实际问题的能力，也便于教师根据学生的课堂行为表现判断学生的学习进程，合理调整教学进度和方法，从而帮助学生有效进阶。