核心素養(yǎng)視角下的生物概念教學(xué)

周昌蓮 李樂峰

摘要 以“細胞的分化”一課為例，針對生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提出自己的思考，確定具體課堂的素養(yǎng)和目標，選擇相應(yīng)教學(xué)情境和策略，設(shè)計教學(xué)評價，呈現(xiàn)合理的目標性教學(xué)設(shè)計，建構(gòu)生物學(xué)科核心素養(yǎng)實現(xiàn)路徑。關(guān)鍵詞 高中生物 核心素養(yǎng) 概念教學(xué) 細胞分化

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等四個方面。這些素養(yǎng)主要通過生物課程學(xué)習(xí)得以鞏固和提升。常規(guī)的生物概念教學(xué)基本分兩步走：教師給出概念;學(xué)生練習(xí)反饋應(yīng)用。如何將生物概念教學(xué)由培養(yǎng)學(xué)生解題能力轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為主，下面以“細胞的分化”為例對核心素養(yǎng)視角下的概念教學(xué)進行介紹。

1教材分析和設(shè)計思路

“細胞分化”是人教版新課標教材《必修1·分子與細胞》第六章第二節(jié)內(nèi)容。本節(jié)既是對細胞結(jié)構(gòu)、分裂、功能等知識的拓展和延伸，同時細胞全能性及干細胞的知識又是選修課本中克隆技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)和動物體細胞核移植技術(shù)的理論基礎(chǔ)。本節(jié)的教學(xué)重點是細胞分化的概念和意義;教學(xué)難點是細胞分化的實質(zhì)和意義，細胞全能性的概念及實例。為了切實提高概念教學(xué)的效率，調(diào)動學(xué)生的積極性，筆者設(shè)計精彩主線貫穿整節(jié)課，采用“自主—合作—探究”的學(xué)習(xí)方式、“問題解決、建構(gòu)概念”的教學(xué)方法，注重發(fā)揮學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

由于本節(jié)課的概念相對較多，因此在教學(xué)中，教師一方面可通過引導(dǎo)學(xué)生以觀察為基礎(chǔ)，主動獲取概念;另一方面可引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究，探尋概念的本質(zhì);同時，充分利用假說—演繹法，促使學(xué)生理解概念的內(nèi)涵;最后，帶領(lǐng)學(xué)生關(guān)注生物科技的發(fā)展、關(guān)注生命健康。2教學(xué)目標

（1）能夠應(yīng)用結(jié)構(gòu)決定功能的觀點，解釋細胞分化相關(guān)特征，初步培養(yǎng)生命觀念。

（2）能夠舉例說明細胞的全能性的概念。

（3）嘗試動手進行植物的組織培養(yǎng);通過公共信息資源，收集干細胞研究進展與人類健康的資料。

（4）通過搜集和分析有關(guān)干細胞研究進展和人類健康的資料，探討細胞分化和白血病的關(guān)系，科學(xué)理性地面對癌癥，關(guān)注細胞分化和細胞全能性在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，增強關(guān)愛他人、珍愛生命的意識。

3教學(xué)過程

課前準備：教師搜集相關(guān)的文字和視頻資料，并組織學(xué)生收集有關(guān)白血病的病因和治療方法以及干細胞的最新研究進展的資料，以便于課堂小組討論交流。

3.1細胞分化的學(xué)習(xí)

3.1.1創(chuàng)設(shè)情境，實力導(dǎo)課，樹立生命觀念

教師播放志愿者通過骨髓移植挽救白血病患者的新聞視頻，提出問題：白血病是怎樣的一種疾病？目前有效的治療方法有哪些？骨髓移植為什么可以治療白血病呢？捐獻適量的造血干細胞，會不會損害捐獻者的身體健康，為什么？

學(xué)生借助課前的預(yù)習(xí)和搜集整理的資料，思考討論后紛紛回答。教師解釋自血病的病因，并說明：白血病是白細胞異常增殖導(dǎo)致的惡性疾病。骨髓中的造血干細胞可以通過細胞分化生成正常的紅細胞、白細胞和血小板等，達到治療目的。由此引入“細胞分化”課題。

設(shè)計意圖：教師借助學(xué)生熟悉、感興趣的視頻形式和話題，引發(fā)學(xué)生思考，初步培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念。

3.1.2學(xué)習(xí)細胞分化的概念

教師展示胎兒發(fā)育的過程圖，學(xué)生討論交流，并思考下列問題：人個體發(fā)育的起點是什么？一個受精卵是如何形成數(shù)目和種類眾多的子代細胞的？學(xué)生通過討論，得出：這些細胞都是受精卵分裂分化產(chǎn)生的后代。形成這些體細胞的過程就是細胞分化，分裂是分化的基礎(chǔ)。

接著，教師展示肌細胞和胰島B細胞的放大圖片，提出問題：兩種細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上有哪些差異？學(xué)生小組討論并總結(jié)。接著，師生共同歸納并提煉出細胞分化的概念，即后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過程。

3.1.3利用假說—演繹法探究細胞分化的實質(zhì)，提升科學(xué)探究能力

教師提出問題：肌細胞和胰島B細胞的差異是由什么過程造成的？是通過什么分子直接體現(xiàn)出來的？學(xué)生分析得到：兩種細胞的差異主要是通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)出來的，因為蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。教師追問：同是由一個受精卵通過有絲分裂而來的兩個細胞的蛋白質(zhì)有差異，是不是因為控制其合成的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變？教師引導(dǎo)學(xué)生對細胞分化的實質(zhì)做出假設(shè)。

學(xué)生做出以下兩種假設(shè)：假設(shè)1細胞在分化過程中相應(yīng)基因丟失。假設(shè)2細胞在分化過程中遺傳物質(zhì)不改變，只是基因表達情況不同。

學(xué)生的演繹推理過程如圖1所示。

教師提供科學(xué)家實驗驗證的資料：科學(xué)家用基因探針技術(shù)和抗原抗體雜交技術(shù)分別檢測來自同一個體的這兩種細胞的兩種基因和相應(yīng)蛋白質(zhì)的存在情況。結(jié)果見表1。

學(xué)生分析后，得出結(jié)論：由表1結(jié)果可知，假設(shè)2成立，得出細胞分化的實質(zhì)不是由于基因丟失所致，而是由于基因的表達情況不同，即基因的選擇性表達。在時間上，同一細胞在不同的發(fā)育時期表達的基因不盡相同;在空間上，機體不同位置的細胞表達的基因也不盡相同。

設(shè)計意圖：教師通過組織學(xué)生運用假說—演繹法對細胞分化的實質(zhì)進行探究，既開拓了學(xué)生的思維，又有效地突破本節(jié)教學(xué)難點，使學(xué)生進一步理解細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達。學(xué)生運用自主學(xué)習(xí)和合作探究的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮了學(xué)習(xí)的主體地位，培養(yǎng)了獲取信息能力、科學(xué)探究和科學(xué)思維等方面能力。

3.1.4學(xué)習(xí)細胞分化的特點及意義

1分析資料，提煉細胞分化的特點。教師提供以下資料：資料一：在人體內(nèi)，紅細胞的壽命一般為120d左??? 右。白細胞的壽命更短，只有5～7d。這些細胞都是失去了分裂能力的細胞。骨髓中造血干細胞能夠通過增殖和分化不斷產(chǎn)生不同種類的血細胞，以維持這些細胞數(shù)目的穩(wěn)定。

資料二：黑色素細胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素;離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。

資料三：造血干細胞→原紅細胞→早幼紅細胞→中幼紅細胞→晚幼紅細胞→成熟紅細胞→死亡。

教師提出問題：資料一、二、三說明細胞分化具有哪些特點？

2聯(lián)系生活實際，總結(jié)細胞分化的意義。

教師聯(lián)系學(xué)生的生活實際，提出問題：假如只有細胞分裂，沒有細胞分化，受精卵會發(fā)育成一個完整個體嗎？假如沒有社會分工，每個人的職業(yè)相同，社會的運轉(zhuǎn)情況如何？

教師聯(lián)系生活實際，講解社會中的人物各司其職，相互配合，辦事效率會與沒有分工的差別。學(xué)生聯(lián)系生物膜系統(tǒng)中各種細胞器的分工，總結(jié)細胞分化的意義。

設(shè)計意圖：教師展示資料，引導(dǎo)學(xué)生分析討論，總結(jié)細胞分化的特點，可以提升學(xué)生獲取信息的能力。這比直接拋給他們細胞分化的特點印象深刻些，旨在激發(fā)學(xué)生積極參與課堂學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，提高生物課堂教學(xué)的有效性。

3.1.5多角度深度剖析概念

教師提出問題：判斷細胞分化在分子和細胞水平的標志分別是什么？設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生思考，啟發(fā)學(xué)生的思維，使學(xué)生得出：細胞分化的標志在分子水平上是奢侈基因表達，轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA，合成特有蛋白質(zhì);在細胞水平則是形成不同種類的細胞。這樣培養(yǎng)了學(xué)生獲取信息、科學(xué)探究和理性思維等方面的能力。

3.2學(xué)習(xí)細胞全能性

高度分化的細胞還能像早期胚胎細胞或者造血干細胞那樣再分化成其他細胞嗎？教師讓學(xué)生自學(xué)1958年美國的斯圖爾德的實驗，同時提出問題：為什么通過培養(yǎng)一個根細胞就能獲得一棵完整的胡蘿卜植株？這個實驗說明什么？已分化細胞的“潛能”在怎樣特定的條件下才能將全能性發(fā)揮出來？

學(xué)生討論得出結(jié)論：高度分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。這種潛能就是細胞的全能性。高度分化的植物細胞具有全能性。

接著，教師演示克隆羊“多莉”的誕生過程，引導(dǎo)學(xué)生討論動植物細胞全能性的不同，并總結(jié)細胞全能性的實質(zhì)，以此培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納能力。

學(xué)生得出結(jié)論：高度分化的動物細胞，雖然整個細胞的全能性受到限制，但細胞核仍具有全能性;細胞具有全能性是因為含有本物種生長發(fā)育所需的一整套基因。

3.3探討干細胞，樹立社會責(zé)任教師小結(jié)并過渡：剛剛，我們了解到利用細胞全

能性理論通過骨髓移植治療白血病（血癌）的一種方案。為什么骨髓中的造血干細胞可以分化成正常的血細胞呢？什么叫干細胞？干細胞有哪些種類？干細胞有哪些方面的前沿研究和應(yīng)用？教師講述干細胞的概念及應(yīng)用等知識，讓學(xué)生帶著濃厚的興趣課后繼續(xù)探究，以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和團隊合作能力，使學(xué)生關(guān)注社會熱點、以及嘗試解決現(xiàn)實中的生物學(xué)問題。幫助學(xué)生正確認識白血?。ò┌Y），養(yǎng)成健康的生活態(tài)度，樹立正確的生命觀念和社會責(zé)任感。

3.4歸納總結(jié)，自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)

在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生嘗試完成以白血病為主線的概念圖，交流本節(jié)課的感悟或收獲，并完成相關(guān)練習(xí)，鍛煉學(xué)生的歸納概括能力，促進了系統(tǒng)化、條理化所學(xué)知識，從而完成核心概念的學(xué)習(xí)。

設(shè)計意圖：教師充分利用板書資源，促進學(xué)生自主建構(gòu)、直觀呈現(xiàn)本節(jié)主要內(nèi)容，使學(xué)生對所學(xué)知識有清晰、全面的認識。延伸研究則進一步將本節(jié)內(nèi)容與選修知識綜合串聯(lián)，并引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會和科技的聯(lián)系。

4教學(xué)反思

在本節(jié)課上，教師通過創(chuàng)設(shè)情境主線貫穿概念教學(xué)，除了引導(dǎo)學(xué)生通過科學(xué)探究活動獲得相關(guān)概念外，更重要的是側(cè)重于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提升，如分析資料、得出結(jié)論、語言表達、合作學(xué)習(xí)等能力，充分挖掘了教材中體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)的概念和內(nèi)容。再者，教師通過合理運用假說—演繹法，引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)，并根據(jù)假設(shè)尋求細胞分化實質(zhì)的實驗證據(jù)。這樣的探究活動能開拓學(xué)生思維，輔助學(xué)生主動建構(gòu)概念。學(xué)生主動參與搜集資料和講述成果，有利于提高參與科學(xué)探究的熱情。最后，教師對干細胞和器官移植等相關(guān)知識的介紹有助于學(xué)生養(yǎng)成積極關(guān)注科學(xué)技術(shù)發(fā)展、關(guān)注社會熱點問題的好習(xí)慣。教師通過討論—構(gòu)建—運用，確保了學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處。