上海市南洋模范中学         任忻

摘要 以强直性营养不良1型（DM1）创设真实生物学情境，将豆包智能体作为AI工具贯穿教学过程，引导学生在遗传咨询的模拟中，借助AI进行信息检索、遗传方式判断、再发风险预测、咨询对话模拟等任务，并通过“AI先答→学生验证”的探究模式促进学生深度学习，提升生物学核心素养。

关键词 生物学核心素养 深度学习 人工智能 人类遗传病

引言

人工智能技术正在深刻改变教育方式，AI赋能教学是提升学生核心素养的有效途径。对于教师和学生， 教学和学习过程中，不仅要接受和适应AI技术的应用，更要在使用过程中避免过度依赖，要引导学生正确认识和使用AI，认识其工具属性，学会应用AI去自主学习、探究学习、合作学习，在此深度学习的过程中培养批判性思维、创新思维和解决复杂问题等人类独有的智能特质。其中，豆包智能体以其强大的自然语言交互能力和广泛的知识覆盖，成为教学中便捷的辅助工具。它不仅能够快速提供信息，还能模拟对话、分析数据、生成图表建议等，帮助学生将抽象概念与实际问题联系起来。在生物学教学中，豆包智能体可作为“认知伙伴”和“思维支架”，支持学生在真实情境中开展探究性学习，推动核心素养的落地。

1 教材分析

《人类遗传病可以检测和预防》是必修2《遗传与进化》的内容，本模块主要从细胞分子和分子水平阐述生命的延续性，使学生认识生物界及生物的多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观。根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》，本节课隶属于大概念3.3有基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的。要求学生能够举例说明人类遗传病是可以检测和预防的，所以本节课是对之前所学的孟德尔遗传定律的深度学习和再应用，培养思维的逻辑性和严密性；也为后续学习生物的进化做好铺垫。

本节课本节课以“人类遗传病”为知识载体，以“遗传咨询师”职业体验为主线，将豆包智能体作为AI辅助工具，贯穿整个教学过程。学生通过与豆包互动，完成信息查询、遗传方式分析、风险计算、咨询对话模拟等任务，体验科技与医学的结合，提升科学思维和社会责任感。

2 学情分析

学生已掌握遗传规律、伴性遗传、变异等遗传学基础知识，但针对遗传病进行遗传咨询的流程和实际问题分析能力仍较薄弱。豆包智能体的引入可以帮助他们快速获取信息、验证推理、模拟职业场景，从而提升学习深度和兴趣。

3 教学目标

（1）通过对DM1的遗传方式、发病机制的分析，理解遗传信息的稳定性与可变性，形成正确的生命观；
（2）通过遗传咨询模拟，进行遗传系谱图分析、遗传方式判断、再发风险预测，锻炼逻辑推理能力，培养科学思维和问题分析能力，树立科技服务人类健康的社会责任感。
（3）认识AI在学习中作为学习工具的重要作用，树立利用现代科技手段服务学习过程的正确价值观。

4 设计思路

本节课以“遗传咨询师”为主线，将DM1这一真实遗传病案例贯穿始终。教学过程分为四个环节：首先创设情境，借助豆包智能体获取疾病背景信息；其次聚焦问题，采用"AI先答→学生验证"模式，引导学生对遗传方式判断、发病原因分析、再发风险预测进行探究；再次深入实践，分组探讨优生措施并借助AI辅助研究；最后课后拓展，鼓励学生利用豆包智能体开展个性化探究，实现深度学习从课内向课外的延伸。

5 教学过程

5.1 创设情境，AI启答

学生佩戴“遗传咨询师”勋章，观看小王就医被判定为DM1患者的视频后，以小组为单位向豆包智能体提问：“什么是强直性营养不良？有哪些症状？它的遗传方式是什么？”豆包智能体提供初步信息，学生记录关键点，整理得出：DM1的遗传方式为常染色体显性遗传。学生并进一步追问“DM1的致病基因是什么？CTG重复序列是什么意思？”

设计意图：以真实情境引入，引起学生的兴趣和关注，同时利用角色扮演引发学生的共鸣，与此同时，学生利用豆包智能体快速获取背景知识，培养学生信息检索和提问能力，激发探究兴趣和深层学习动机。

5.2 聚焦问题，发展思维

本环节采用“豆包智能体先给出答案→学生分组验证并推理”的教学模式，旨在引导学生批判性地审视AI输出的答案是否正确，如何进行验证，培养科学思维和证据意识。

5.2.1 遗传方式判断

为了验证豆包给出的的答案，教师提问：“在人群中如何调查DM1的遗传方式？”学生讨论后提出要对小王家进行家庭成员患病情况的调查统计。由此学生根据统计结果绘制遗传系谱图（图1），并结合 已知信息DM1为显性遗传病结合绘制的遗传系谱图，在常染色体显性与伴X染色体显性两种遗传方式中注意进行判断，最终排除伴X染色体显性遗传，从而确定遗传方式为常染色体显性遗传，并写出每个家庭成员的基因型。

设计意图：本环节中设计让学生通过调查统计获取信息，根据已知信息去绘制遗传系谱图，进而分析验证AI给出的答案；在此过程中教师指导系谱图绘制规范和注意事项，由此使学生明白在患者家系中调查人类遗传病的基本方法和采用遗传系谱图去分析遗传方式的基本手段。这个环节中绘制遗传系谱图、分析遗传方式以及个体的基因型，都是遗传分析中常规且基础的步骤，在此基于生物学事实，学生主动回顾和应用知识，提升批判性思维和逻辑推理能力。

5.2.2 发病原因分析

根据豆包给出的资料：“DM1主要是由于常染色体上DM基因内CTG重复序列过度扩增所导致的，健康人体内CTG重复次数小于50次，而患者中CTG重复序列可达大于50次，而且重复序列越多，发病年龄越早”，教师提问：“DM1的发病机制属于基因突变还是染色体结构变异中的重复？”

学生分组讨论后给出答案和理由，接着学生把讨论得出的出的答案和理由输入到豆包中，请豆包来评价，输入内容为“基因突变是DNA碱基序列的改变，包括替换、缺失、插入；染色体结构重复是染色体片段的多余拷贝。CTG重复次数增加属于基因突变中的碱基重复，因为它发生在基因内部，未涉及染色体片段的大范围重复。”豆包及时给出反馈性评价：“你的表述非常准确，逻辑也很清晰！① 对基因突变类型的概括（替换、缺失、插入）抓住了核心，而将CTG重复次数增加归为基因突变中的碱基重复，既明确了其属于碱基序列水平的改变，又突出了基因内部这一关键特征，与染色体结构重复（涉及染色体片段的大范围多余拷贝）形成了精准区分。②这种区分紧扣了两种变异在尺度和范围上的本质差异——前者是基因内部的微观碱基变化，后者是染色体层面包含多个基因的片段变化，完全符合遗传学中对这两类变异的定义。你的总结既简洁又到位，准确反映了相关概念的内涵和边界。”

之后教师提出3个问题串：①基因突变的实质是什么？②基因突变产生的新基因与原基因是什么关系？③患者的DM基因中，CTG重复序列达100次，重复次数的不同体现了基因突变的什么特点？

设计意图：借助AI答案作为讨论起点，把变异的相关知识与遗传病联系，探讨DM1的发病原因，促使学生深入辨析概念，既构建重要概念之间的逻辑关系，又启发学生深度学习与思考。

5.2.3 再发风险预测

设计一个练习题：患DM1的小王与一个健康女性结婚，请估计他们后代的再发风险率为多少？能否通过胎儿性别鉴定的方法避免有遗传病患儿的出生？

设计意图：通过再发风险率的估计，练习基因型的判断和简单概率的计算。这个问题虽然简单，但是可以使学生并且明白常染色遗传与性别没有关联，不能通过性别鉴定来避免遗传病患儿的出生，需要别的手段和方法去预防和检测，从而激发学生进一步学习和探究的热情。

5.3 深入实践，承担社会责任

5.3.1总结遗传咨询：

整理上述流程（图2），明确遗传咨询的流程和服务对象。

设计意图：通过流程图的填写，及时回顾本节课针对老王一家关于DM展开的一系列研究，自发的总结出遗传咨询的基本程序，再次体会遗传咨询师的工作。

5.3.2 分组讨论，AI辅助

教师指出除了遗传咨询外，还有哪些措施可以降低遗传病患儿的出生率？将学生分为三个小组，每组聚焦一项预防措施，利用豆包智能体辅助讨论和研究。

第一组：禁止近亲结婚

小组成员向豆包智能体提问：“为什么禁止近亲结婚？”豆包解释：“近亲双方携带相同致病基因的概率远高于非近亲，他们从共同祖先继承相同致病基因的可能性大，会显著增加后代患隐性遗传病的风险”，并用白化病的例子和数据进行进一步说明。

第二组：提倡适龄生育

小组成员向豆包智能体提问：“为何要提倡适龄生育？”豆包解释：“随着年龄增长，生殖细胞在分裂过程中积累的突变会增多，胎儿患单基因遗传病或染色体病的风险上升。”并通过不同年龄母亲与唐氏综合征患儿发病率的数据进一步说明。

第三组：产前诊断方法

小组成员根据教师给出的信息，向豆包智能体提问：“B超检查、羊水细胞检查、无创产前DNA筛查分别能检查什么？各自的优缺点是什么？”豆包智能体总结不同方法的适用范围和局限性。

教师组织各组展示成果，相互点评，最后总结各项措施的科学依据和社会意义。

设计意图：通过分组合作与AI辅助，学生深度理解各项预防措施的原理和应用，建立优生观念，培养团队协作和科学传播能力。

5.4 课后拓展，延续AI

为了将课堂学习延伸至课外，布置以下拓展活动，鼓励学生以豆包智能体为主要工具，开展个性化探究：

①遗传咨询模拟员：学生扮演遗传咨询师，选择一种真实遗传病（如囊性纤维化、血友病等），利用豆包智能体查询该病的遗传方式、发病率、检测手段等信息，撰写一份遗传咨询报告，并模拟向咨询者解释风险和预防措施。

②遗传病科普微视频制作：学生以小组为单位，利用豆包智能体生成科普文案，制作一段3-5分钟的微视频，介绍一种遗传病的病因、遗传规律和预防方法，并上传至班级平台分享。

设计意图：通过开放性的拓展任务，学生将课堂所学应用于实际生活，培养信息素养、创新能力和责任意识，实现深度学习的持续延伸。

6 教学反思

本节课以人类遗传病的检测和预防为主题展，开以“遗传咨询师”为主线，将DM1这个社会情境引入并贯穿整节课，将豆包智能体作为AI辅助工具，促进深度学习。在5.2环节，通过“AI先答→学生验证”的探究模式，学生不再是被动的知识接受者，而是主动的批判者和探究者，学生不仅获得了知识，更学会了批判性地审视信息，提升了科学思维和证据意识。在5.3环节，分组讨论各项措施，豆包智能体发挥了重要的支架作用，学生借助AI深入探究，及时获取有效信息并高效整合，使得课堂讨论更具深度和广度。课后拓展活动进一步延伸学习空间，鼓励学生利用AI进行个性化学习，增强了社会责任感和实践能力。豆包智能体的便捷性和交互性为教学提供了有力支持。但也需要继续引导学生甄别AI信息的准确性，并在小组活动中确保每个学生的深度参与。