陈世琴 董卅姝
（北京教育学院丰台分院 北京 100068）
真实情境问题解决的学习对培养学生的学科核心素养具有重要作用。《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）指出[1]，生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。真实情境问题是从真实世界中捕获的真实问题，以及这一问题的情境脉络，对真实情境问题解决的学习能使学生像从业者或专家一样进行有意义、有目的的活动，并能将获得的知识和经验有效迁移应用到解决社会生活问题中去[2]。在生物学教学过程中，通过创设真实情境问题开展探究活动，使学生在一系列的问题解决中，学会知识的迁移、运用，体验解决问题的乐趣，发展科学思维、领悟生命观念并激发社会责任感，最终落实生物学学科核心素养的要求。本文以人教版必修2遗传与进化模块第5章第3节“人类遗传病”为例，探讨基于真实情境问题解决的教学思路和方法。
人类遗传病通常是指由遗传物质改变而引起的人类疾病，遗传物质改变主要是指基因突变和染色体变异。因此，本节内容是第5章前2节知识的自然延伸，是从自然界普遍存在的基因突变和染色体变异现象，延伸到与人类自身关系更密切的遗传病的产生和类型[3]。课程标准明确要求“举例说明人类遗传病是可以检测和预防的”。鉴于本节内容中提到的很多遗传病类型在前2节已有所涉及，学生对常见的人类遗传病并不陌生，但对遗传病的预防和检测及国家相关政策规定等没有深刻的认识，本节课弱化“人类常见遗传病的类型”部分的学习，而将重点落在“人类遗传病的检测和预防”上。在设计本节课时，以教材第95页旁栏中的资料“地中海贫血84+项基因突变检测报告单”作为切入点，创设真实问题情境，以地中海贫血症的遗传咨询为主线，引导学生分析其病因，了解医学检测技术在遗传病检测中的作用，向咨询者提出防治对策和建议等，从中体验遗传咨询师的工作。最后，再由地中海贫血症个例延伸至人类的其他遗传病，简要梳理人类常见遗传病的类型及特点。
1）通过模拟遗传咨询过程，初步学会解读和分析检测数据，尝试为咨询者提出检测和预防遗传病的合理建议。
2）讨论基因检测等技术手段在疾病诊断和治疗中的利弊，认同科学技术的发展和应用要符合社会伦理道德，提高学生关注和参与社会议题的积极性，提升社会责任感。
3）归纳总结人类常见遗传病的类型和特点，明确遗传病检测与预防的意义，形成积极对待生命的态度。
3.1 创设情境，引入学习 真实情境素材的选取是产生真实问题较为关键的一步，情境素材越贴近生产、生活实际，囊括的知识越本原，承载的核心素养越丰富，越能引发学生的深度思考[4]。本节课以2021年5月8日世界地中海贫血日主题“防治地贫，健康孕育”引入，介绍地中海贫血症的发病率、分布和症状，以及给患者本人、家庭和社会带来的影响，引导学生关注健康问题，思考如何检测和预防遗传病，引入本课题的学习。
3.2 提供材料，分析地中海贫血症的患病机制由于地中海贫血症相关知识点比较复杂，要求教师课前对相关素材进行整合和简化。课上首先结合图片简单介绍血红蛋白的分子组成，然后提供如下材料：红细胞中血红蛋白承担人体内氧的运输任务。人体正常的血红蛋白是由4个含铁的血红素分子和4条珠蛋白肽链（2条α链和2条非α 链）组成的四聚体，包括 HbA（α2β2）、HbA2（α2δ2）、HbF（α2γ2）等类型，人的不同生长发育时期血红蛋白的种类和比例不同，成人的血红蛋白主要是HbA。控制珠蛋白的3种α珠蛋白基因（HBA1、HBA2、HBZ）和5种β珠蛋白基因（HBB、HBD、HBG1、HBG2、HBE）在染色体上的位置，以及在部分生长发育时期的表达情况如图1、图2[5]所示。由于珠蛋白基因缺陷（突变、缺失等）引起的一种或多种珠蛋白肽链生物合成减少或完全不能合成时，导致珠蛋白肽链间的正常平衡被打破，使各种类型的血红蛋白比例失衡，进而引发无效造血或溶血，表现为地中海贫血症。主要包括α地中海贫血症（α肽链合成缺陷）和β地中海贫血症（β肽链合成缺陷），临床症状轻重不一，大多表现为慢性进行性溶血性贫血。
图1 血红蛋白基因在染色体上的位置示意图[5]
图2 部分生长发育时期珠蛋白基因的表达[5]
要求学生阅读材料并完成任务。任务1：根据材料判断下列陈述是否正确：A.血红蛋白基因控制合成4种肽链；
B.人的血红蛋白基因由8个片段自由组合而成；
C.婴儿期正常体细胞中含有2个HBA基因；
D.人的不同生长发育时期组成血红蛋白的肽链可能不同；
E.人的成熟红细胞中HBB基因的突变会降低血红蛋白的含量。任务2：以文字和箭头简要梳理α地中海贫血症或β地中海贫血症的病因。
完成上述任务，学生需要快速理解并内化新知识，再将整合后的信息正确加工并输出。任务1中，根据材料信息，血红蛋白基因包括3种α珠蛋白基因和5种β珠蛋白基因，分别控制合成不同的肽链，每种血红蛋白包含4条肽链，不同的血红蛋白肽链的种类不同，因此，陈述A、B错误；
16号染色体上有HBA1和HBA2基因，正常体细胞中有2条16号染色体，因此，婴儿期每个正常体细胞中应该是4个HBA基因，陈述C错误；
陈述D需要从图2中获取信息，不同生长发育时期各种珠蛋白基因的表达比例不同，合成的肽链就不同，所以组成的血红蛋白种类有差异，陈述D正确；
陈述E考查学生的基础知识，人成熟红细胞中细胞核已退化，不再有HBB基因的表达，因此，陈述E错误。任务2主要训练学生归纳文本要点、梳理逻辑链的技能，可在学生讨论的基础上，共同构建地中海贫血症的病因示意图（图3）。
图3 α（或β）地中海贫血症病因示意图
通过以上学习活动，学生在思考讨论问题的同时充分联系前概念，深化思维，进一步建立结构与功能观，也为后续分析地中海贫血症的咨询案例作好了铺垫。
3.3 地中海贫血症的检测与预防案例分析 以地中海贫血症基因携带者阿莲的遗传咨询经历为情境，带领学生模拟遗传咨询的过程，体验遗传咨询师的工作，使学生在真实案例中学习遗传病的检测与预防相关知识，提高学生关注和参与社会性议题的积极性，也有助于学生将来在优生优育方面作出正确的决策。
3.3.1 模拟遗传咨询过程，增强学生职业体验感
环节1：解读检测数据，作出诊断。
设置真实生活情境，阿莲最近经常出现头晕、乏力等症状，在医生的建议下作了系列检查。教师出示阿莲的相关检测单，请学生模拟遗传咨询师的工作，帮助阿莲解读检测数据，并基于检测单上的信息进行演绎与推理，从而获悉阿莲生病的原因。
首先，血常规检测和血涂片分析。引导学生解读报告单上的检测数据，阿莲的血红蛋白浓度（hemoglobin concentration，HGB）、平均红细胞体积（mean corpuscular volune，MCV）和平均血红蛋白量（mean corpuscular hemoglobin，MCH）均小于正常值，在排除缺铁性贫血的基础上，初步判断阿莲可能患有地中海贫血症。
其次，血红蛋白成分和基因检测分析。阿莲的血红蛋白A（hemoglobin A，HbA）含量下降，血红蛋白A2（hemoglobin A2，HbA2）含量升高，血红蛋白F（hemoglobin F，HbF）在正常值范围。结合血常规和血红蛋白成分检测结果，要求学生推测阿莲的患病类型并说明原因。通过前面阅读资料，学生已了解不同血红蛋白类型的肽链组成，HbA（α2β2）和 HbA2（α2δ2）都含 α 链，而阿莲的HbA偏低，HbA2偏高，说明β链合成不足，造成HbA减少，剩余的α链与δ链结合，使HbA2增多。结合血常规报告单上MCV和MCH均低于正常值，就可推测阿莲可能是一名β地中海贫血症患者或β地中海贫血症基因携带者。
提供阿莲的基因检测报告单部分信息（表1）和不同β地贫型别临床表现对应表（表2），要求学生结合基因检测结果信息进一步解释阿莲的病因，并填写检测单的“解释与建议”栏目。样本检测单显示阿莲的HBB基因c.316-197＞T杂合突变，该突变影响HBB基因的RNA加工，导致β珠蛋白链合成不足，引起α/β珠蛋白链比例失衡，使成人血红蛋白四聚体（HbA）生成障碍，进而引发无效造血或溶血。由于该样本为HBB杂合突变，基因型为β+/β，因此，阿莲患有轻型β地中海贫血症。
表1 地中海贫血84+项基因检测报告单
表2 不同β地中海贫血型别及临床表现对应表[5]
环节2：提出合理建议。
给咨询者提出合理建议是遗传咨询的重要环节。教师呈现相关信息：阿莲和恋人阿华结婚后想孕育一个健康的孩子，但阿莲担心自己的地中海贫血症基因会遗传给后代，导致孩子患病。提问：如果你是遗传咨询师，你会给阿莲夫妇提出哪些建议？引导学生从以下几个方面提出自己的想法：1）调查阿莲的家系。阿莲的父母均表现正常，父亲不携带致病基因，但阿莲外祖父有一个妹妹早年因地中海贫血症而死亡。指导学生在绘制遗传系谱图的基础上，分析β地中海贫血的遗传方式为常染色体隐性遗传。2）筛查阿华的基因型。阿华的基因检测结果显示，与阿莲为同型地中海贫血症基因携带者（β+/β）。3）推测子女的再发病风险。学生写出遗传图解并计算概率，分析后代可能出现的情况：1/4健康（β/β），1/2为β+基因携带者（β+/β），1/4为中间型β地中海贫血症患者（β+/β+）。因此，建议阿莲夫妇可生育孩子，但要做好产前诊断。通过上述分析讨论，学生意识到合理的建议要建立在正确的分析和判断基础上，要基于对咨询者负责任的态度，使咨询者及其家庭能作出恰当的选择。
环节3：小结遗传咨询的内容和步骤。
带领学生回顾阿莲进行遗传咨询的过程，小结遗传咨询的内容和步骤，并明确遗传咨询师工作的重要性，使学生体会遗传咨询师的职业价值，初步树立职业规划的意识。
3.3.2 介绍产前筛查和诊断方法，拓宽学生视野
在遗传病的检测和预防中，产前筛查和诊断也是必不可少的环节。教师提出阿莲怀孕后如何进行产前筛查和诊断的问题，借助图片、视频等方式介绍B超检查、孕妇血细胞检查、羊水检测和基因检测等常见的医学手段在遗传病检测中的作用，并出示阿莲腹中胎儿的基因检测报告单（胎儿为β+基因突变纯合子，属于中间型β地中海贫血症），要求学生根据检测结果，再次对阿莲是否生育提出合理的建议。
3.3.3 补充遗传病的治疗和防控资料，加深学生认识 治疗遗传病的方法有很多，例如，药物治疗、手术治疗、饮食治疗、干细胞治疗、基因治疗等。目前，治疗地中海贫血症最有效的方法是干细胞移植。教师播放相关视频，要求学生分析干细胞治疗和基因治疗的利弊，认同科学技术的发展对人类健康生活的影响，同时，使学生意识到根治遗传病的难度之大及遗传病防控的重要性。随后，结合图片资料介绍世界卫生组织提出的“三级防控”策略：婚前、孕前优生检查、产前遗传咨询与产前诊断、新生儿筛查等，加深学生的认识，使其能在今后的生活中主动宣传遗传病预防的知识，成为健康生活的促进者和实践者。
3.4 归纳人类遗传病常见的类型和特点 通过上述对地中海贫血症案例的分析，学生对遗传病产生的原因、症状、检测和预防等有了较为深刻的理解，再由地中海贫血症个例延伸至对人类其他遗传病的学习。由于前面的章节中已涉及很多遗传病的类型，因此，从学生熟悉的白化病、青少年型糖尿病、猫叫综合征等入手，将人类遗传病划分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病3种类型，并简要归纳各类遗传病的主要特点，落实基础知识的学习。
最后，提出问题：面对遗传病和遗传病患者，还可在哪些方面做得更好？引导学生思考，进一步提高学生对遗传病预防和治疗的意识，学会关爱遗传病患者，形成积极对待生命的态度。
3.5 布置拓展性学习任务
设计以下拓展性作业：1）设计网络调查问卷，调查遗传病的种类和发病率；
2）制作遗传病的检测和预防的宣传画报，进行优生宣传；
3）采访遗传咨询部门相关人员，了解遗传咨询师的工作，录制采访视频。将课堂所学知识延伸至课外。学生以小组为单位，任选其中一个任务课下完成。限定上交时限，并在后续的课堂中进行展示交流。
本节课围绕真实情境问题的解决设计和组织教学。通过挖掘教材资源，补充相关材料，设置以地中海贫血症的遗传咨询为主线的生活情境，将学生置身于其中，结合资料和真实问题情境学习遗传病的检测和预防等知识，解决咨询者的生活实际问题。真实情境问题解决的学习对培养学生生物学学科核心素养也具有重要作用，学生在阅读资料和解读检测数据中发展科学思维，在参与社会议题讨论、提出优生优育建议并作出恰当决策中形成健康生活的理念，增强了社会责任意识。与以往的教学方式相比，本节课的教学更贴近学生生活，将教材上的知识应用于实践，使学生能联系新、旧知识，主动构建知识体系，并能迁移、应用知识以解决复杂问题，更好地落实学科核心素养的要求。
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