問題驅(qū)動(dòng)的概念教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：本文以“探秘人體衰老的奧秘”為情境，采用問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用自主學(xué)習(xí)、合作探究、模型構(gòu)建等方法建立相關(guān)概念，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和生命觀念，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：問題驅(qū)動(dòng)；概念教學(xué)；細(xì)胞衰老；細(xì)胞死亡

文章編號：1003-7586（2024）11-0026-04 中圖分類號：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師越要求面面俱到，就越容易導(dǎo)致“滿堂灌”的現(xiàn)象出現(xiàn)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生獲取的知識是相對獨(dú)立的，對知識的掌握也往往僅停留在記憶水平，難以理解概念的本質(zhì)。為應(yīng)對上述問題，教育改革不斷強(qiáng)調(diào)高效學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，并推崇大概念教學(xué)的理念?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）在“教學(xué)建議”部分中明確指出：教師應(yīng)以“少而精”為原則，圍繞大概念和重要概念展開教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生對生物學(xué)概念的建立、理解和應(yīng)用。關(guān)于如何實(shí)施概念教學(xué)，相關(guān)研究指出：概念的建立源于對問題的研究，重要概念和大概念的建立是在研究一系列問題的過程中通過逐步歸納、概括得出的。教師在設(shè)計(jì)概念教學(xué)時(shí)應(yīng)充分考慮學(xué)生過往的學(xué)習(xí)、生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境，并圍繞該情境設(shè)置若干指向概念的問題串和教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生建立、理解和應(yīng)用生物學(xué)概念并培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。^［1］為了將《課程標(biāo)準(zhǔn)》中的教學(xué)建議融入日常課堂教學(xué)，本文以“細(xì)胞的衰老和死亡”一節(jié)內(nèi)容為例，闡述如何開展基于問題驅(qū)動(dòng)策略的概念教學(xué)設(shè)計(jì)，以期為一線教師提供教學(xué)參考。

1 教材分析和設(shè)計(jì)思路

“細(xì)胞的衰老和死亡”是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修1·分子與細(xì)胞》（以下簡稱“教材”）第6章第3節(jié)的內(nèi)容。《課程標(biāo)準(zhǔn)》對本節(jié)的內(nèi)容要求是“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”；學(xué)業(yè)要求是“舉例說明細(xì)胞的衰老和死亡等生命現(xiàn)象”。

細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位，會經(jīng)歷生長、增殖、分化、衰老和死亡的生命歷程，本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)能使學(xué)生認(rèn)識到完整的細(xì)胞生命歷程。學(xué)生對細(xì)胞衰老的特征和原因、細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系、細(xì)胞死亡的方式和意義等內(nèi)容的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)自身的科學(xué)思維能力，發(fā)展結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念；對我國人口老齡化問題的討論也能夠

幫助

自身樹立正確的價(jià)值觀，增強(qiáng)社會責(zé)任意識，進(jìn)而發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

本節(jié)課程在“探秘人體衰老的奧秘”情境的引領(lǐng)下，以探尋細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系、辨析細(xì)胞死亡的方式和意義為知識主線，采用問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)策略，輔以模型構(gòu)建、小組合作探究、視頻播放等教學(xué)方法，幫助學(xué)生從分子和細(xì)胞的角度理解細(xì)胞衰老的特征和原因，認(rèn)識細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系，進(jìn)而認(rèn)同在正常情況下，細(xì)胞的衰老和死亡是一種自然的生理過程。本節(jié)課程設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過對生物學(xué)事實(shí)的分析，理解細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系，培養(yǎng)分析、歸納與概括的科學(xué)思維能力，形成“細(xì)胞衰老是自然的生理過程”的生物學(xué)概念。

（2） 通過對衰老細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上變化的分析，運(yùn)用細(xì)胞衰老的特征從細(xì)胞層次解釋個(gè)體衰老的現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理的科學(xué)思維能力。

（3）通過對“端粒學(xué)說”和“自由基學(xué)說”的學(xué)習(xí)，從分子、亞細(xì)胞等微觀角度深刻理解細(xì)胞衰老的原因和特征，建立結(jié)構(gòu)與功能觀的生命觀念。

（4）通過對相關(guān)生物學(xué)事實(shí)的分析，辨析細(xì)胞凋亡和壞死，認(rèn)識到細(xì)胞死亡是一種自然的生理過程，建立穩(wěn)態(tài)與平衡觀的生命觀念。

（5）通過對我國人口老齡化以及如何關(guān)愛老人等話題的分析、討論，增強(qiáng)責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)社會責(zé)任意識。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

教師提出問題：人體衰老時(shí)，外貌有何變化？除了外貌的變化，身體還可能會出現(xiàn)哪些衰老特征？人體衰老的原因是什么？

設(shè)計(jì)意圖：教師通過手機(jī)特效讓學(xué)生直觀地感受人體衰老時(shí)外貌的變化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)創(chuàng)設(shè)了人體衰老的情境。教學(xué)過程中，教師應(yīng)在板書上及時(shí)記錄學(xué)生描述的人體衰老特征，并通過提問人體衰老的原因引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)“細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系”“細(xì)胞衰老的特征”的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

3.2 探尋細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系

教師提出問題：“人體為什么會衰老？為什么會出現(xiàn)白發(fā)、皺紋、老年斑等衰老的特征？”接著引用細(xì)胞生物學(xué)家威爾遜（E. O. Wilson）的名言“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細(xì)胞中去尋找答案”，將學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)引向細(xì)胞衰老。教師向?qū)W生展示單細(xì)胞生物草履蟲的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞衰老與單細(xì)胞生物個(gè)體的衰老的關(guān)系，學(xué)生得出結(jié)論：細(xì)胞的衰老或死亡就是單細(xì)胞生物的衰老或死亡。教師順勢引導(dǎo)學(xué)生思考：多細(xì)胞生物是否也遵循該規(guī)律？如果不符合，那么對于多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老與個(gè)體的衰老有何關(guān)系？

教師展示人體各器官細(xì)胞更新周期表（見表1），介紹皮膚、腸、胃等器官細(xì)胞更新的周期，并提出下列問題：老年人體內(nèi)是否有新細(xì)胞？小孩體內(nèi)是否有衰老的細(xì)胞？人體內(nèi)細(xì)胞不斷衰老和死亡、細(xì)胞不斷更新有何意義？學(xué)生通過對上述問題的思考和分析總結(jié)出：多細(xì)胞生物體內(nèi)細(xì)胞的衰老和死亡并不意味著個(gè)體的衰老和死亡，相反，細(xì)胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象，它有利于機(jī)體更好地自我更新、維持各器官的正常功能。

為了進(jìn)一步闡述細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系，教師展示人體各器官衰老時(shí)間表（見表2）。師生通過對表2的分析，得出眾多器官衰老就會引起人體衰老的結(jié)論。教師再次提問：多細(xì)胞生物個(gè)體的衰老與體內(nèi)細(xì)胞衰老有何關(guān)系？學(xué)生通過對表2的分析得出：多細(xì)胞生物個(gè)體衰老的過程就是組成該生物體的細(xì)胞普遍衰老的過程。

建立聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生以教師提供的資料為基礎(chǔ)，以問題串為線索，構(gòu)建了“細(xì)胞衰老是自然的生理過程”的生物學(xué)概念。此過程培養(yǎng)了學(xué)生分析、歸納與概括的科學(xué)思維能力，幫助學(xué)生加深了對概念的理解，有利于學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)態(tài)與平衡等生命觀念。

3.3 概述細(xì)胞衰老的特征

教師提出疑問：人體的衰老是體內(nèi)細(xì)胞普遍衰老的過程，衰老細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能有何變化？白發(fā)、皺紋、老年斑的形成與細(xì)胞衰老有何關(guān)系？學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材，小組討論并回答下列問題串：①衰老細(xì)胞的細(xì)胞膜、細(xì)胞核有何變化？②衰老細(xì)胞中水、酶、色素等物質(zhì)有何變化？③衰老細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能有何變化？④如何用細(xì)胞衰老的特征解釋個(gè)體衰老的特征？待學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)和小組討論后，教師組織學(xué)生展示學(xué)習(xí)成果，同時(shí)適時(shí)給予評價(jià)和補(bǔ)充。

設(shè)計(jì)意圖：在問題串的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和小組合作探究的方式尋找細(xì)胞衰老后形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能的改變，分析細(xì)胞衰老和人體衰老特征的內(nèi)在聯(lián)系，并嘗試從細(xì)胞層面解釋個(gè)體的衰老現(xiàn)象，此過程促進(jìn)了學(xué)生對結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀點(diǎn)進(jìn)行深度理解與運(yùn)用，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維，體現(xiàn)了“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念。

3.4 揭秘細(xì)胞衰老的原因

教師提出疑問：細(xì)胞衰老是個(gè)體衰老的根源，那么細(xì)胞衰老的原因是什么？教師組織學(xué)生分析教材第125頁“思考·談?wù)摗睓谀康膶?shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出細(xì)胞的衰老與細(xì)胞核、細(xì)胞的分裂次數(shù)有密切相關(guān)的結(jié)論。教師適時(shí)補(bǔ)充介紹體外培養(yǎng)的人體某種細(xì)胞最多分裂50次左右就會停止分裂，并喪失正常的功能，說明細(xì)胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。接著教師播放“端粒學(xué)說”相關(guān)視頻，提出下列問題串：①什么是端粒？細(xì)胞都有端粒嗎？②端粒與細(xì)胞分裂有何關(guān)系？③端粒與細(xì)胞衰老的關(guān)系？④端粒酶的作用是什么？待學(xué)生回答相關(guān)問題后，教師及時(shí)評價(jià)和總結(jié)，幫助學(xué)生梳理“端粒學(xué)說”的相關(guān)內(nèi)容。

接著，教師指出細(xì)胞的衰老機(jī)制十分復(fù)雜，除了“端粒學(xué)說”外，目前被大家普遍接受的假說還有“自由基學(xué)說”。教師組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材第124頁相關(guān)內(nèi)容，小組合作完成下列問題串：①什么是自由基？②自由基是如何產(chǎn)生的？③自由基會攻擊

細(xì)胞中

哪些物質(zhì)？導(dǎo)致怎樣的結(jié)果？④根據(jù)上述問題構(gòu)建“自由基學(xué)說”的概念模型；⑤運(yùn)用已構(gòu)建的概念模型解釋衰老細(xì)胞中酶活性降低、細(xì)胞膜運(yùn)輸功能降低的原因；⑥運(yùn)用所學(xué)知識，嘗試提出延緩衰老的方法。教師組織學(xué)生展示學(xué)習(xí)結(jié)果并補(bǔ)充總結(jié)，學(xué)生通過相互評價(jià)完善“自由基學(xué)說”的概念模型（見圖2）。教師聯(lián)系生活實(shí)際，介紹延緩衰老的方法，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持積極健康的生活習(xí)慣。

設(shè)計(jì)意圖：教師采用視頻播放、問題串引領(lǐng)、自主學(xué)習(xí)和小組合作的教學(xué)策略，鼓勵(lì)學(xué)生構(gòu)建并運(yùn)用概念模型，解釋細(xì)胞衰老的原因和特征。在上述過程中，學(xué)生從分子和細(xì)胞等微觀角度認(rèn)識和理解細(xì)胞衰老的特征和原因，體會生命的物質(zhì)性，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)等生命觀念。學(xué)生在運(yùn)用模型的過程中，不僅培養(yǎng)了科學(xué)思維，也有利于形成健康生活的理念，感悟?qū)W習(xí)生物學(xué)的價(jià)值。

3.5 辨析細(xì)胞死亡的方式

教師利用PPT展示了胎兒手部發(fā)育的過程圖和劃破的手指圖片，指出上述過程均涉及細(xì)胞的死亡，接著提出問題：這兩種細(xì)胞死亡方式是主動(dòng)發(fā)生還是被動(dòng)發(fā)生的？對人體是有利還是有害？待學(xué)生回答后，教師總結(jié)：手指劃傷引起的細(xì)胞死亡是被動(dòng)發(fā)生的，且對人體有害，屬于細(xì)胞壞死；胎兒手部發(fā)育過程中細(xì)胞的死亡是主動(dòng)發(fā)生的，且對人體有利，屬于細(xì)胞凋亡。教師可以將個(gè)體的發(fā)育類比為一個(gè)程序，該程序的代碼刻錄在人類的基因中，而在發(fā)育過程中細(xì)胞的死亡將受到遺傳機(jī)制的嚴(yán)格控制。因此，細(xì)胞凋亡又被稱為程序性死亡。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對細(xì)胞死亡類型的理解，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對細(xì)胞死亡類型進(jìn)行判斷（見表3），并由此總結(jié)出細(xì)胞凋亡是一種自然的生理過程，對個(gè)體正常的生長發(fā)育、維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定和抵御外界因素的干擾都有著重要的意義。

設(shè)計(jì)意圖：通過對生物學(xué)事實(shí)的分析，學(xué)生學(xué)會辨析細(xì)胞凋亡和壞死，在培養(yǎng)分析、歸納能力的同時(shí)，也能夠認(rèn)識到細(xì)胞死亡是一種自然的生理過程，對個(gè)體的生長發(fā)育、內(nèi)部的穩(wěn)態(tài)都有著積極的意義，有利于學(xué)生形成穩(wěn)態(tài)與平衡的生命觀念。

3.6 關(guān)注社會熱點(diǎn)

2023年，中國60歲及以上人口占全國總?cè)丝诘?1.1％，人口老齡化勢必給老年人、家庭、社會帶來一系列問題。教師播放關(guān)愛老人的公益廣告并提出問題：我們應(yīng)如何關(guān)愛身邊的老年人？待學(xué)生表達(dá)自己的觀點(diǎn)后，教師及時(shí)給予正面評價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生懷揣感恩之心，積極地關(guān)心老人們的生活，進(jìn)而發(fā)展社會責(zé)任意識。

設(shè)計(jì)意圖：教師通過播放公益廣告引入老齡化的情境，引發(fā)學(xué)生共情，為之后討論“如何關(guān)愛身邊老年人”奠定基礎(chǔ)。教師在學(xué)生討論的過程中積極引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的感恩意識，讓學(xué)生感悟自身肩負(fù)的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，樹立正確的價(jià)值觀，發(fā)展社會責(zé)任意識。

4 教學(xué)反思

為了幫助學(xué)生深入理解“正常情況下，細(xì)胞衰老和死亡是一種自然的生理過程”這一次位概念，本文創(chuàng)設(shè)了探秘人體衰老機(jī)制的真實(shí)情境。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生意識到已有的認(rèn)知無法解釋人體衰老這一自然現(xiàn)象，從而引發(fā)認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。為了幫助學(xué)生深入地理解概念并且提高對概念的遷移和應(yīng)用能力，教師采用了問題驅(qū)動(dòng)、資料分析、自主學(xué)習(xí)、小組討論、模型構(gòu)建、視頻播放、教師講述等多種教學(xué)策略，積極引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，從分子和細(xì)胞等微觀水平解釋人體衰老與細(xì)胞衰老的內(nèi)在聯(lián)系。學(xué)生在探秘人體衰老的情境中，運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，加深了對概念的理解，構(gòu)建了知識體系，提升了思維品質(zhì)和生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］劉恩山.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2018：65-66.