創(chuàng)設(shè)三重情境 解決真實(shí)問題
——以“細(xì)胞的衰老和死亡”一輪復(fù)習(xí)為例

溫國蕾 徐培培

(1.北京市房山區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué) 2.北京市房山區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校)

高三一輪復(fù)習(xí)課教學(xué)中,教師通過精心設(shè)計(jì)真實(shí)情境下的問題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理科學(xué)信息、分析和解決復(fù)雜問題及合作、交流的能力至關(guān)重要。

王健教授在《基于學(xué)生核心素養(yǎng)的生物學(xué)科能力研究》一書中指出:“學(xué)習(xí)是參與的過程,知識(shí)應(yīng)該是通過群體之間的合作與互動(dòng)而獲得的。因此,學(xué)生的學(xué)科能力表現(xiàn)也應(yīng)該與特定的學(xué)科相匹配,而且具有情境性。隨著學(xué)科能力的不斷提高,對(duì)應(yīng)的情境也逐漸變得復(fù)雜,即從原型到相似的熟悉情境,再到陌生的復(fù)雜情境。情境因素既是學(xué)科能力水平的一種體現(xiàn),也是學(xué)科能力表現(xiàn)的重要影響因素”。

在“細(xì)胞的衰老和死亡”一課的復(fù)習(xí)中,筆者通過設(shè)置原型情境、相似情境和陌生情境三種不同情境,逐步加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,提高學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維能力,最后通過引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)問題,實(shí)現(xiàn)一輪復(fù)習(xí)在情境中復(fù)習(xí)知識(shí)。

1.單元教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容旨在幫助學(xué)生加深對(duì)重要概念“描述在正常情況下,細(xì)胞衰老和死亡是一種自然的生理過程”的理解,從而理解必修1的大概念“細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷生長、增殖、分化、衰老和死亡等生命進(jìn)程”。圖1為“細(xì)胞的生命歷程”這一單元任務(wù)分解及課時(shí)分配。

圖1

圖2

2.課時(shí)教學(xué)內(nèi)容分析

本課時(shí)任務(wù)情境設(shè)置著重在利用細(xì)胞衰老、死亡等相關(guān)知識(shí)解決“遺忘”這一現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理,引導(dǎo)學(xué)生正確面對(duì)“遺忘”現(xiàn)象,尋找適宜的學(xué)習(xí)方法,提高自己的學(xué)習(xí)能力。

知識(shí)層面,經(jīng)過前期的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)“細(xì)胞的衰老和死亡是正常的生命現(xiàn)象”有初步的認(rèn)識(shí),能夠區(qū)分“凋亡”與“壞死”,但在真實(shí)情境中篩選知識(shí)解決問題時(shí)常出現(xiàn)混亂,即能夠?qū)崿F(xiàn)單純對(duì)知識(shí)的再現(xiàn),但在情境中應(yīng)用時(shí)略有欠缺。

能力層面,學(xué)生經(jīng)過兩年高中生物學(xué)的學(xué)習(xí),經(jīng)過一些閱讀實(shí)踐和科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)分析訓(xùn)練,具備一定的獲取、分析信息能力;明確實(shí)驗(yàn)研究目的、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力。但在陌生的復(fù)雜情境下,有邏輯地處理信息、梳理研究脈絡(luò)、從分子水平到個(gè)體水平逐層闡述生命機(jī)制等方面還需進(jìn)一步提高。

3.教學(xué)目標(biāo)

通過基礎(chǔ)知識(shí)的回顧,再現(xiàn)細(xì)胞衰老的特點(diǎn)、區(qū)分細(xì)胞凋亡與壞死;通過“雞爪與鴨掌”實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)情境下判斷“凋亡”與“壞死”,培養(yǎng)學(xué)生獲取和處理科學(xué)信息能力;通過讓學(xué)生解釋“遺忘”這一現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)制,培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決復(fù)雜問題的能力。

4.教學(xué)過程

4.1 問題引領(lǐng),回顧基礎(chǔ)知識(shí)

首先,通過問題串再現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí):細(xì)胞衰老具有哪些特點(diǎn)?什么是細(xì)胞凋亡?細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死有何區(qū)別?嘗試舉出細(xì)胞凋亡相關(guān)現(xiàn)象實(shí)例。

通過以下判斷題夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ):

(1)衰老細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性降低,細(xì)胞核體積逐漸減小,染色體固縮。(×)

(2)細(xì)胞凋亡與基因選擇性表達(dá)無關(guān),凋亡的細(xì)胞內(nèi)基因均不表達(dá)。(×)

(3)高等植物胚胎發(fā)育過程中,胚柄的退化是通過編程性細(xì)胞死亡實(shí)現(xiàn)的。(√)

(4)神經(jīng)元的凋亡使得其產(chǎn)生并傳導(dǎo)興奮的功能受阻。(√)

(5)細(xì)胞凋亡不出現(xiàn)在胚胎發(fā)育過程中。(×)

(6)細(xì)胞的衰老和凋亡是生物體異常的生命活動(dòng)。(×)

(7)良好心態(tài)有利于神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)發(fā)揮正常的調(diào)節(jié)功能,從而延緩衰老。(√)

通過問題串的引領(lǐng),讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行思考、討論、交流,生生互動(dòng)再現(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí),有效避免復(fù)習(xí)課中教師“一言堂”的現(xiàn)象;通過判斷題的形式,快速檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度,在知識(shí)層面進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

4.2 原型情境,再現(xiàn)思維方式

問題1:依據(jù)衰老細(xì)胞的特點(diǎn)分析以下老年人表現(xiàn)的原因:頭發(fā)變白、出現(xiàn)皺紋、飯量減小。

問題2:對(duì)以下現(xiàn)象進(jìn)行解釋:①蝌蚪尾部消失的原因;②人手的形成。

問題3:線蟲發(fā)育時(shí)共有1 090個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生,結(jié)果構(gòu)成了一個(gè)由959個(gè)體細(xì)胞組成的線蟲,請(qǐng)推測該現(xiàn)象出現(xiàn)的可能原因。

問題4:總結(jié)細(xì)胞凋亡的意義。

原型情境通常取材于教材中學(xué)習(xí)過的情境、課堂教學(xué)中學(xué)習(xí)或體驗(yàn)過的情境或?qū)W生在生活中接觸過的情境等。上述情境在新授課時(shí)均有所涉及,因此于學(xué)生而言屬于原型情境。將原型情境呈現(xiàn)給學(xué)生,然后以問題串的形式進(jìn)行提問,以完成學(xué)科中關(guān)鍵知識(shí)的記憶與重現(xiàn)。通過原型情境檢測學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度,加強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。

4.3 熟悉情境,提高探究能力

資料一:雞爪與鴨掌的最大不同,在于“雞爪的趾骨間沒有蹼狀結(jié)構(gòu),但在胚胎發(fā)育形成指的時(shí)期,這兩種動(dòng)物的趾間都有蹼狀結(jié)構(gòu)”。為了探究蹼狀結(jié)構(gòu)的形成和消失是如何進(jìn)行的,科學(xué)家進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):將鴨胚胎中預(yù)定形成鴨掌部分的細(xì)胞移植到雞胚胎的相應(yīng)部位,結(jié)果雞爪長成了鴨掌,將雞胚胎中預(yù)定形成雞爪部分的細(xì)胞移植到鴨胚胎的相應(yīng)部位,結(jié)果鴨掌長成了雞爪。(材料選自人教版教材必修1第6章的復(fù)習(xí)與提高)

問題1:請(qǐng)分析劃線部分雞爪趾間蹼狀結(jié)構(gòu)消失的原因。

問題2:寫出判斷雞爪胚胎發(fā)育時(shí)期蹼的消亡是細(xì)胞凋亡而不是細(xì)胞壞死造成的依據(jù)。

問題3:寫出上述實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的細(xì)胞凋亡的特點(diǎn)。

問題4:依據(jù)雞爪和鴨掌的結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn),說明細(xì)胞凋亡對(duì)于個(gè)體發(fā)育的重要意義。

這一案例在新授課時(shí)并未學(xué)習(xí),但與人手形成這一原型情境相似,對(duì)學(xué)生而言,這一情境屬于熟悉情境。通過問題1、問題2幫助學(xué)生在新的情境下區(qū)分凋亡與壞死,通過問題3培養(yǎng)學(xué)生獲取、分析信息能力,通過問題4培養(yǎng)學(xué)生的進(jìn)化與適應(yīng)觀。

4.4 陌生情境,解決真實(shí)問題

資料二:從出生到14歲,大腦中的神經(jīng)元數(shù)量如圖3所示,請(qǐng)回答:

圖3 大腦中的神經(jīng)元數(shù)量

問題1:解釋出生到6歲,突觸密度變化的原因。

問題2:解釋6歲到14歲,突觸密度發(fā)生變化的原因。

問題3:某些與神經(jīng)細(xì)胞相連接的細(xì)胞(靶細(xì)胞)會(huì)分泌出一定量的“存活因子”,沒有接收到“存活因子”信號(hào)刺激的神經(jīng)細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)凋亡程序,如圖4所示。結(jié)合圖文信息,試分析神經(jīng)細(xì)胞凋亡的原因(圖文信息來源于北師大版教材必修1第5章第3節(jié)檢測評(píng)價(jià))。

圖4

問題4:據(jù)圖5描述細(xì)胞發(fā)生凋亡的分子機(jī)制。

圖5

問題5:某網(wǎng)站有這樣一個(gè)求助帖:本人34歲。剛被小學(xué)同學(xué)拉進(jìn)一個(gè)群,突然發(fā)現(xiàn)我腦子里一片空白,像被格式化了,什么記憶都沒有。在我們的生活中也是一樣,小時(shí)候的兒歌、折紙現(xiàn)在很多都不會(huì)了,為什么會(huì)發(fā)生這樣的事情呢?綜合圖3～圖5的信息,對(duì)這一現(xiàn)象的發(fā)生做出合理解釋。

問題6:綜上所述,請(qǐng)寫出關(guān)于學(xué)習(xí)方法的啟示。

近幾年,高考和學(xué)業(yè)水平等級(jí)性考試命題,均通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境,由淺入深、層層遞進(jìn),直至揭示問題本質(zhì)。每一個(gè)問題都不是孤立存在的,要求學(xué)生在更廣闊的視野中探究,在更開放的情境中思考。隨著開放性試題比重的增加,愈發(fā)注重對(duì)質(zhì)疑、思辨、綜合應(yīng)用與創(chuàng)新思維的考查。基于此,在選擇教學(xué)中的陌生情境時(shí),我們可以選取較新的科研情境,如諾貝爾獎(jiǎng)背景研究素材等,在這些情境下讓學(xué)生進(jìn)行思考、推理、多角度分析、建立聯(lián)系。

在本次教學(xué)過程中,選取了“遺忘”相關(guān)的生活情境,這也是困擾學(xué)生多年的生活情境,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較高。這一情境學(xué)生常常能夠碰到,但對(duì)于發(fā)生機(jī)理并不清楚,因此于學(xué)生而言,這一情境依然屬于陌生情境。

通過資料二問題1到問題4,從細(xì)胞水平到分子水平逐步揭開“遺忘”這一現(xiàn)象的面紗,從簡單的由圖中提取信息到有邏輯的在分子水平解釋凋亡現(xiàn)象的發(fā)生,充分體現(xiàn)了系統(tǒng)性思維這一高級(jí)思維方式。通過問題5～6,將所學(xué)生物學(xué)知識(shí)與生活現(xiàn)象相關(guān)聯(lián),從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。通過增加情境的陌生性和復(fù)雜性,提高學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力,基于多個(gè)角度分析、預(yù)測陌生情境中的問題等高階能力。

5.教學(xué)反思

本課時(shí)核心任務(wù)是學(xué)生基于復(fù)雜真實(shí)的生物學(xué)情境,在一定程度上認(rèn)識(shí)到細(xì)胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象。在本課中,從原型到相似的熟悉情境,再到陌生的復(fù)雜情境,隨著情境的復(fù)雜化,學(xué)科能力的要求不斷升高。學(xué)生在三重情境下分析、解釋、小組合作與交流,極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高了學(xué)生在課堂上的參與度。同時(shí),在不同的情境下學(xué)生進(jìn)行思考,多層次地提高了學(xué)生的能力,亦讓不同層次的學(xué)生均有收獲。最后通過解釋“遺忘”這一真實(shí)情境進(jìn)行收尾,提升學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決復(fù)雜問題的能力。