大情境有大精彩
——基于“大情境”的生物教學(xué)設(shè)計(jì)

黃忠華 張年逢

（江蘇省江陰市華士高級(jí)中學(xué) 江蘇無(wú)錫 214421）

以核心素養(yǎng)培育為宗旨的新課標(biāo)提倡情境教學(xué)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)與生產(chǎn)、生活、科研密切相關(guān)的真實(shí)情境，讓學(xué)生在情境分析中，開(kāi)展探究活動(dòng)，展開(kāi)科學(xué)思維，領(lǐng)悟生命觀點(diǎn)，激發(fā)社會(huì)責(zé)任。情境教學(xué)能引起學(xué)生積極的情緒體驗(yàn)，把學(xué)生的認(rèn)識(shí)活動(dòng)和情感活動(dòng)更好融合，提高學(xué)生的思維品質(zhì)，促進(jìn)核心素養(yǎng)的形成。

情境的種類多樣，創(chuàng)設(shè)的方式不一。有一種情境稱為“大情境”或者“一境到底”，指在一節(jié)課中，以一則典型材料為主線設(shè)計(jì)情境。這一情境貫穿課堂始終，學(xué)生在這一情境中不斷深入討論、分析、體驗(yàn)、感悟，從而構(gòu)建概念、發(fā)展能力、培養(yǎng)情趣。這里的大情境可以是一則材料，也可以是一個(gè)人、一件事、一個(gè)話題等。另外，“一境到底”不是說(shuō)就一個(gè)情境，而是以一個(gè)情境為主或者為主線，其他情境為輔。下面以高中生物《必修1·分子與細(xì)胞》模塊中“細(xì)胞的分化”一節(jié)為例，來(lái)說(shuō)明基于大情境的生物教學(xué)設(shè)計(jì)。

1 大情境創(chuàng)設(shè)：關(guān)注電影背后的生物學(xué)知識(shí)——慢性粒細(xì)胞性白血病

教師展示《我不是藥神》的電影海報(bào)（圖1），并提供資料:白血病患者的血液中出現(xiàn)了大量的異常白細(xì)胞，而正常的血細(xì)胞又明顯減少。通過(guò)骨髓移植可以有效地治療白血病。在人體內(nèi)，紅細(xì)胞的壽命為120 d左右，白細(xì)胞的壽命更短，只有5～7 d。這些血細(xì)胞都是失去了分裂能力的細(xì)胞。

教師由熱播電影切入白血病，接下來(lái)圍繞白血病及其治療相關(guān)的造血干細(xì)胞設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思維，分析現(xiàn)象，得出結(jié)論。

（1）骨髓移植可以有效地治療白血病是因?yàn)楣撬柚泻惺裁醇?xì)胞？

圖1 《我不是藥神》的電影海報(bào)

學(xué)生根據(jù)生活常識(shí)能說(shuō)出造血干細(xì)胞，并知道造血干細(xì)胞能產(chǎn)生正常血細(xì)胞，教師呈現(xiàn)圖2。圖2將作為后面多個(gè)問(wèn)題的情境配圖。

圖2 造血干細(xì)胞產(chǎn)生血細(xì)胞示意圖

（2）白血病是白細(xì)胞異常，為什么不直接移植正常的白細(xì)胞？

教師結(jié)合圖2，引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考，使學(xué)生加深對(duì)白血病治療機(jī)理的理解，并對(duì)已分化成熟的細(xì)胞一般不能再分裂建立初步感性認(rèn)識(shí)。

（3）造血干細(xì)胞產(chǎn)生的紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能相同嗎？

教師結(jié)合圖2，引導(dǎo)學(xué)生分析這三種血細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的差異，歸納出細(xì)胞分化的概念。在獲得概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生再演繹分析分化現(xiàn)象，如人體受精卵分化產(chǎn)生胎兒多種細(xì)胞、葉原基分化產(chǎn)生多種葉片細(xì)胞，加深對(duì)概念進(jìn)一步的理解。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建細(xì)胞分化的模型，如圖3所示。這樣從而體現(xiàn)由歸納到演繹、由形象到抽象的思維。

圖3 細(xì)胞分裂、分化的模型

（4）如果沒(méi)有細(xì)胞分化，還能形成血液?jiǎn)?？受精卵還能發(fā)育成個(gè)體嗎？

此問(wèn)題的設(shè)置是為了讓學(xué)生理解細(xì)胞分化的意義:細(xì)胞分化是個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，有了細(xì)胞分化，才可能形成復(fù)雜的多細(xì)胞生物體。

（5）根據(jù)血細(xì)胞分化事實(shí)能歸納細(xì)胞分化的哪些特點(diǎn)？

教師展示圖4，并提供以下生物學(xué)事實(shí):

圖4 細(xì)胞分化形成復(fù)雜的多細(xì)胞生物體

①造血干細(xì)胞分化成紅細(xì)胞發(fā)生在整個(gè)生命歷程中。

②紅細(xì)胞形成后，始終保持為紅細(xì)胞，而不會(huì)變成其他類型的細(xì)胞。

③紅細(xì)胞形成后，始終保持為紅細(xì)胞，直到死亡，而不會(huì)再變成幼紅細(xì)胞。

圖4進(jìn)一步細(xì)化了造血干細(xì)胞分化產(chǎn)生紅細(xì)胞的過(guò)程。教師引導(dǎo)學(xué)生分析這三個(gè)生物學(xué)事實(shí)，使學(xué)生自己總結(jié)細(xì)胞分化的特點(diǎn)。為了增加問(wèn)題的可操作性，教師還可以設(shè)置連線活動(dòng)，讓學(xué)生將三個(gè)事實(shí)和3個(gè)特點(diǎn)（持久性、穩(wěn)定性、不可逆性）連線。

（6）造血干細(xì)胞產(chǎn)生幼紅、白細(xì)胞是通過(guò)什么分裂方式？

此問(wèn)設(shè)置一方面強(qiáng)調(diào)細(xì)胞分裂、分化往往是伴隨著進(jìn)行，另一方面為后面不同細(xì)胞中DNA的差異分析做鋪墊。

（7）幼紅細(xì)胞和白細(xì)胞中DNA有差異嗎？蛋白質(zhì)呢？

教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合圖2，分析得出事實(shí)，為后面進(jìn)一步分析做鋪墊。學(xué)生通過(guò)前面有絲分裂的學(xué)習(xí)，能分析得出有絲分裂產(chǎn)生的2個(gè)細(xì)胞中DNA沒(méi)有差異；通過(guò)前面蛋白質(zhì)內(nèi)容學(xué)習(xí)，得出2個(gè)細(xì)胞中蛋白質(zhì)存在差異，如幼紅細(xì)胞中有血紅蛋白，白細(xì)胞中沒(méi)有血紅蛋白。

（8）幼紅細(xì)胞和白細(xì)胞中基因（DNA）相同，說(shuō)明基因的表達(dá)具有什么特點(diǎn)？

教師補(bǔ)充事實(shí):DNA中特定的片段構(gòu)成基因，基因表達(dá)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)，如血紅蛋白基因在幼紅細(xì)胞中能表達(dá)出血紅蛋白，而在白細(xì)胞中不表達(dá)。并要求學(xué)生構(gòu)建模型:根據(jù)基因的選擇性表達(dá)特點(diǎn)，把相關(guān)基因和蛋白質(zhì)放入對(duì)應(yīng)細(xì)胞中，如圖5所示。

圖5 構(gòu)建細(xì)胞分化模型

教師增加基因以及基因與蛋白質(zhì)關(guān)系的事實(shí)，是因?yàn)檫@方面知識(shí)學(xué)生尚未學(xué)到。學(xué)生延續(xù)前一問(wèn)的分析，能得出基因的表達(dá)具有選擇性特點(diǎn)。學(xué)生在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行演繹，構(gòu)建模型，強(qiáng)化對(duì)這一機(jī)理的理解。整個(gè)過(guò)程也體現(xiàn)歸納與演繹的思維。

（9）受精卵細(xì)胞能發(fā)育成一個(gè)完整個(gè)體，分化成熟的白細(xì)胞能否再發(fā)育成一個(gè)完整個(gè)體？

教師展示圖6，提出細(xì)胞全能型的概念，并強(qiáng)調(diào)高度分化的細(xì)胞與受精卵一樣含有該物種全套的遺傳物質(zhì)。

圖6 分化成熟細(xì)胞到完整個(gè)體

教師展示實(shí)驗(yàn)證據(jù):1937年，美國(guó)科學(xué)家將煙草形成層細(xì)胞培育成植株；1958年，斯圖爾德將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成植株；1965年，沃索將煙草單細(xì)胞培養(yǎng)成植株；1970年，斯圖爾德將胡蘿卜單細(xì)胞培養(yǎng)成植株。并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)這些證據(jù)，得出結(jié)論:已分化植物細(xì)胞仍具細(xì)胞全能性。

教師繼續(xù)提供實(shí)驗(yàn)證據(jù):到目前為止，人們還沒(méi)有成功地將已分化的動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個(gè)體；1996年，克隆羊多莉問(wèn)世。學(xué)生繼續(xù)分析，得出結(jié)論:已分化動(dòng)物細(xì)胞全能性受到限制，但仍具有“細(xì)胞核全能性”。

教師由問(wèn)題引出細(xì)胞全能性的概念，由事實(shí)引發(fā)學(xué)生對(duì)細(xì)胞全能性的可能性思考，再由實(shí)驗(yàn)證據(jù)得出結(jié)論，此中滲透科學(xué)的實(shí)證精神。

（10）造血干細(xì)胞分裂、分化成血細(xì)胞，自身會(huì)不會(huì)越來(lái)越少？

教師結(jié)合圖1，通過(guò)創(chuàng)設(shè)“認(rèn)知沖突”，誘發(fā)學(xué)生深入思考，從而使學(xué)生理解干細(xì)胞自我更新的特點(diǎn)，如圖7所示。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步歸納干細(xì)胞3個(gè)特點(diǎn)（分化程度較低、能自我更新、能分化產(chǎn)生其他細(xì)胞）及其應(yīng)用。

圖7 造血干細(xì)胞的增殖與分化

2 分析

以上10個(gè)問(wèn)題均圍繞白血病及其治療相關(guān)的造血干細(xì)胞這一大情境展開(kāi)。10個(gè)問(wèn)題較好地串聯(lián)了細(xì)胞分化相關(guān)內(nèi)容。問(wèn)題1～2是常識(shí)分析，除引入課題外，另起到培養(yǎng)學(xué)生參與社會(huì)話題討論的意識(shí)；問(wèn)題3指向細(xì)胞分化的概念教學(xué)；問(wèn)題4指向細(xì)胞分化的意義教學(xué)；問(wèn)題5指向細(xì)胞分化的特點(diǎn)教學(xué)；問(wèn)題6～8指向細(xì)胞分化的機(jī)理教學(xué)；問(wèn)題9、10指向細(xì)胞分化相關(guān)的細(xì)胞全能性和干細(xì)胞教學(xué)。在10個(gè)問(wèn)題的自然銜接分析中，學(xué)生不知不覺(jué)就領(lǐng)悟了細(xì)胞分化相關(guān)知識(shí)，并使思維得到訓(xùn)練，還得到了科學(xué)探究和實(shí)證精神的熏陶。

基于大情境的課堂教學(xué)給人以巧妙、流暢之感，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。在日常教學(xué)和生活中，教師要多加留心，可以創(chuàng)設(shè)不少這樣的“大情境教學(xué)”。例如，每年新高一“細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)”教學(xué)在中秋節(jié)前后，有教師就以“中秋月餅”為大情境，甚至課上每位學(xué)生品嘗一小塊，展開(kāi)糖類和脂質(zhì)的教學(xué)，學(xué)生印象深刻。又如，有教師以“HIV入侵和人體抵抗”為大情境，串聯(lián)“免疫調(diào)節(jié)”內(nèi)容教學(xué)，一氣呵成！