胡雨田

摘要：問題情境可以激發(fā)學(xué)生興趣，將已有經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)概念建立聯(lián)系.在“細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖”一節(jié)教學(xué)中，通過大情境下問題的層層深入，利用模型建構(gòu)等多種方式予以輔助，落實(shí)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求.

關(guān)鍵詞：問題情境；細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖;高中生物

中圖分類號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2023）15-0139-03

美國著名教育學(xué)家約翰·杜威的“探究認(rèn)識(shí)論”中指出：探究學(xué)習(xí)的動(dòng)因來源于解決真實(shí)情境中的困惑或阻礙，是探究的直接動(dòng)力［1］.而情境教學(xué)是指教師通過創(chuàng)設(shè)源于學(xué)生生活或?qū)嵺`的真實(shí)情境，親身感悟所學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵和本質(zhì)，并靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與方法創(chuàng)造性地解決問題［2］.由此可知，情境對(duì)于探究學(xué)習(xí)重要性可見一斑.

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》倡導(dǎo)教學(xué)過程中重視問題情境的設(shè)計(jì)，問題應(yīng)來源于學(xué)生日常生活經(jīng)驗(yàn)，源于已有知識(shí)，源于對(duì)未知事物的好奇與探索.基于此，本文以“細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖”一節(jié)為例，以問題情境為線索進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì).

1 教學(xué)背景分析

1.1 教材分析

本節(jié)為普通高中生物學(xué)教科書必修第一冊《分子與細(xì)胞》（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）第5章《細(xì)胞的生命歷程》中第1節(jié)內(nèi)容.對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)大概念2“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖”中次位概念2.3.1“描述細(xì)胞通過不同的方式進(jìn)行分裂，并且有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細(xì)胞中的一致性”.

教材分3目及1個(gè)實(shí)驗(yàn)幫助建構(gòu)相關(guān)概念.在第1目中，以動(dòng)物細(xì)胞為對(duì)象，用“從染色質(zhì)到染色體”“染色體被平均分配”和“紡錘絲保障染色體向兩極移動(dòng)”等生物學(xué)事實(shí)闡明“有絲分裂保證了遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞”概念，從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度描述有絲分裂過程中細(xì)胞發(fā)生的系列變化.其中“從染色質(zhì)到染色體”部分，教材用毛線纏繞為團(tuán)類比圖5-2中染色質(zhì)與染色體結(jié)構(gòu)，引發(fā)學(xué)生思考其形態(tài)轉(zhuǎn)變的作用，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維模式訓(xùn)練.“染色體被平均分配”部分，教材用圖文結(jié)合的方式說明每個(gè)時(shí)期的特征，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、生命觀念等核心素養(yǎng).

第2目從探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析出發(fā)，利用觀察分裂細(xì)胞數(shù)目多少引出“細(xì)胞周期”的概念.教材重點(diǎn)分析了在分裂間期細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行活躍的物質(zhì)準(zhǔn)備，學(xué)生通過學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容，體會(huì)分裂間期對(duì)細(xì)胞有絲分裂過程中遺傳信息準(zhǔn)確傳遞的重要性.

第3目簡要介紹不同類型的細(xì)胞會(huì)以不同的分裂方式來增殖，以此維持生命的穩(wěn)定延續(xù)和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，體現(xiàn)了細(xì)胞增殖方式的多樣性.教材通過列舉實(shí)例并結(jié)合圖示，概述了無絲分裂的分裂方式及意義，簡述減數(shù)分裂的作用，為《遺傳與進(jìn)化》分冊做鋪墊.

1.2 教學(xué)目標(biāo)

（1）通過探討上皮細(xì)胞分裂如何保證遺傳物質(zhì)平均分配，理解染色質(zhì)螺旋化形成染色體及其意義，加深對(duì)結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的認(rèn)識(shí).

（2）通過觀看上皮細(xì)胞分裂動(dòng)畫及建構(gòu)模型，理解有絲分裂中染色體被平均分配及紡錘絲保障染色體被平均分配等變化規(guī)律，并闡明有絲分裂過程，培養(yǎng)歸納與概括的科學(xué)思維.

（3）以上皮細(xì)胞修復(fù)為例，理解細(xì)胞會(huì)經(jīng)歷生長、增殖等生命進(jìn)程，培養(yǎng)生命觀念等核心素養(yǎng).

（4）通過觀察皮膚細(xì)胞與植物根尖細(xì)胞分裂，比較動(dòng)植物細(xì)胞分裂異同之處.

（5） 通過實(shí)驗(yàn)觀察，得出細(xì)胞分裂具有周期性結(jié)論，并且不同種類細(xì)胞的細(xì)胞周期不同.

（6）描述細(xì)胞通過不同方式進(jìn)行分裂，能用適應(yīng)、進(jìn)化等生命科學(xué)觀點(diǎn)來看待各種生命現(xiàn)象.

1.3 教學(xué)流程（如圖1所示）

2 教學(xué)過程

2.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過問題引入學(xué)習(xí)

展示人體皮膚表皮受傷圖片，提出問題：受傷后機(jī)體如何彌補(bǔ)表皮細(xì)胞數(shù)量損失？學(xué)生通過觀看皮膚細(xì)胞修復(fù)過程視頻回答問題，并引出新問題：新生皮膚細(xì)胞與原皮膚細(xì)胞是否相同？新生皮膚細(xì)胞與原皮膚細(xì)胞相同之處有哪些？

設(shè)計(jì)意圖：立足生活，從實(shí)際生活出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，引入話題，增強(qiáng)學(xué)生求知欲，為接下來的情境與問題做好鋪墊.

2.2 有絲分裂保證遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞

問題1：新生皮膚細(xì)胞如何保證遺傳信息等物質(zhì)與親代細(xì)胞相同？

闡述遺傳物質(zhì)通過復(fù)制保證遺傳信息等物質(zhì)與親代細(xì)胞相同.

問題2：皮膚細(xì)胞如何確保復(fù)制后兩套遺傳物質(zhì)的平均分配 ？

以毛線團(tuán)類比，通過觀察細(xì)胞分裂圖，引出染色質(zhì)到染色體的變化.

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合導(dǎo)入環(huán)節(jié)的皮膚細(xì)胞分裂情境設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入問題本質(zhì)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維.

2.3 在模型建構(gòu)中感知細(xì)胞有絲分裂過程

通過圖片，在了解染色質(zhì)和染色體的關(guān)系后，學(xué)生用扭扭棒模擬染色質(zhì)螺旋形成染色體的過程.之后，學(xué)生結(jié)合上皮細(xì)胞分裂過程視頻及教材108頁圖5-4，分工合作完成扭扭棒模擬細(xì)胞分裂的動(dòng)態(tài)過程，并進(jìn)行展示（如圖2所示），用生物學(xué)語言描述細(xì)胞增殖的主要特征，再圍繞染色體行為變化，從利于姐妹染色單體準(zhǔn)確分離的角度出發(fā)，再次觀察并記錄紡錘絲等行為.在學(xué)生展示的基礎(chǔ)上，教師用表格小結(jié)有絲分裂各時(shí)期染色質(zhì)（體）、紡錘絲等變化，側(cè)重從結(jié)構(gòu)與功能角度，引導(dǎo)學(xué)生思考細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)的染色質(zhì)（體）、紡錘絲形態(tài)及結(jié)構(gòu)變化在細(xì)胞生命活動(dòng)中的作用（見表1）.

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過建構(gòu)并使用模型，增強(qiáng)對(duì)染色質(zhì)到染色體變化的感性認(rèn)識(shí)，并通過觀察處于細(xì)胞分裂不同階段的細(xì)胞，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究有絲分裂現(xiàn)象和真實(shí)情景中的規(guī)律，逐步建構(gòu)有絲分裂模型，并通過用生物學(xué)語言描述細(xì)胞增殖的主要特征，落實(shí)基于事實(shí)歸納規(guī)律的科學(xué)思維，突破本節(jié)難點(diǎn).

2.4 實(shí)驗(yàn)探究

通過實(shí)驗(yàn)“觀察植物根尖細(xì)胞有絲分裂”，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)上皮細(xì)胞有絲分裂過程，觀察比較植物與動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂的異同點(diǎn).

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)操作，建立對(duì)有絲分裂各時(shí)期特征的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)探究素養(yǎng)及科學(xué)精神.

2.5 細(xì)胞分裂具有周期性

問題3：上皮細(xì)胞會(huì)一直處于分裂狀態(tài)么？

圖示植物根尖有絲分裂及上皮細(xì)胞分裂過程，引出細(xì)胞分裂需要有物質(zhì)準(zhǔn)備階段.對(duì)于連續(xù)分裂的細(xì)胞來說，細(xì)胞分裂具有周期性，引出“細(xì)胞周期”概念，并利用教材圖5-7，描述細(xì)胞周期分為分裂間期和分裂期.比較上皮細(xì)胞及植物根尖細(xì)胞有絲分裂細(xì)胞周期時(shí)長表格（見表2），提示學(xué)生觀察分裂間期與分裂期所持續(xù)的時(shí)間長短，得出植物根尖有絲分裂及上皮細(xì)胞分裂圖中分裂細(xì)胞較少的結(jié)論.

設(shè)計(jì)意圖：通過圖片及表格比較，培養(yǎng)學(xué)生真實(shí)情境下分析歸納、概括比較的能力，落實(shí)科學(xué)思維、科學(xué)探究的核心素養(yǎng).

2.6細(xì)胞有多種分裂方式

問題4：除有絲分裂外，細(xì)胞還有哪些分裂方式？

展示草履蟲等單細(xì)胞生物的無絲分裂，學(xué)生思考無絲分裂和有絲分裂的異同.

2.7 聚集概念，總結(jié)升華

教材引言中設(shè)置了“從嬰兒到成年生長發(fā)育過程中人體細(xì)胞的變化”情境，結(jié)合該情境及本節(jié)課所學(xué)的細(xì)胞分裂過程及細(xì)胞周期相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)歸納，并提出問題：在該過程中細(xì)胞除分裂外，還會(huì)發(fā)生哪些變化？通過播放視頻，學(xué)生初步建立概念，為本單元接下來的學(xué)習(xí)做鋪墊.

本節(jié)課通過創(chuàng)設(shè)皮膚細(xì)胞磨損情境引出4個(gè)主要問題，層層遞進(jìn)，闡述細(xì)胞通過不同的方式進(jìn)行分裂，且分裂保證了遺傳信息在親代和子代細(xì)胞中的一致性等相關(guān)概念.學(xué)生通過觀察視頻和圖片快速準(zhǔn)確的理解新的概念，在動(dòng)手搭建模型中，將概念具象化，同時(shí)又在不斷完善模型的過程中，將細(xì)胞磨損修復(fù)情境與科學(xué)概念建立起聯(lián)系，學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到了充分的鍛煉和展示.

參考文獻(xiàn)：

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［責(zé)任編輯：季春陽］