核心素养视角下的生物概念教学

周昌莲 李乐峰

摘要 以“细胞的分化”一课为例，针对生物学科核心素养的培养提出自己的思考，确定具体课堂的素养和目标，选择相应教学情境和策略，设计教学评价，呈现合理的目标性教学设计，建构生物学科核心素养实现路径。关键词 高中生物 核心素养 概念教学 细胞分化

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

生物学学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等四个方面。这些素养主要通过生物课程学习得以巩固和提升。常规的生物概念教学基本分两步走：教师给出概念;学生练习反馈应用。如何将生物概念教学由培养学生解题能力转变为以培养学生核心素养为主，下面以“细胞的分化”为例对核心素养视角下的概念教学进行介绍。

1教材分析和设计思路

“细胞分化”是人教版新课标教材《必修1·分子与细胞》第六章第二节内容。本节既是对细胞结构、分裂、功能等知识的拓展和延伸，同时细胞全能性及干细胞的知识又是选修课本中克隆技术、植物组织培养技术和动物体细胞核移植技术的理论基础。本节的教学重点是细胞分化的概念和意义;教学难点是细胞分化的实质和意义，细胞全能性的概念及实例。为了切实提高概念教学的效率，调动学生的积极性，笔者设计精彩主线贯穿整节课，采用“自主—合作—探究”的学习方式、“问题解决、建构概念”的教学方法，注重发挥学生的主体地位，注重培养学生科学思维和科学探究能力，提升学生的生物学学科核心素养。

由于本节课的概念相对较多，因此在教学中，教师一方面可通过引导学生以观察为基础，主动获取概念;另一方面可引导学生进行科学探究，探寻概念的本质;同时，充分利用假说—演绎法，促使学生理解概念的内涵;最后，带领学生关注生物科技的发展、关注生命健康。2教学目标

（1）能够应用结构决定功能的观点，解释细胞分化相关特征，初步培养生命观念。

（2）能够举例说明细胞的全能性的概念。

（3）尝试动手进行植物的组织培养;通过公共信息资源，收集干细胞研究进展与人类健康的资料。

（4）通过搜集和分析有关干细胞研究进展和人类健康的资料，探讨细胞分化和白血病的关系，科学理性地面对癌症，关注细胞分化和细胞全能性在生产生活中的应用，增强关爱他人、珍爱生命的意识。

3教学过程

课前准备：教师搜集相关的文字和视频资料，并组织学生收集有关白血病的病因和治疗方法以及干细胞的最新研究进展的资料，以便于课堂小组讨论交流。

3.1细胞分化的学习

3.1.1创设情境，实力导课，树立生命观念

教师播放志愿者通过骨髓移植挽救白血病患者的新闻视频，提出问题：白血病是怎样的一种疾病？目前有效的治疗方法有哪些？骨髓移植为什么可以治疗白血病呢？捐献适量的造血干细胞，会不会损害捐献者的身体健康，为什么？

学生借助课前的预习和搜集整理的资料，思考讨论后纷纷回答。教师解释自血病的病因，并说明：白血病是白细胞异常增殖导致的恶性疾病。骨髓中的造血干细胞可以通过细胞分化生成正常的红细胞、白细胞和血小板等，达到治疗目的。由此引入“细胞分化”课题。

设计意图：教师借助学生熟悉、感兴趣的视频形式和话题，引发学生思考，初步培养学生的生命观念。

3.1.2学习细胞分化的概念

教师展示胎儿发育的过程图，学生讨论交流，并思考下列问题：人个体发育的起点是什么？一个受精卵是如何形成数目和种类众多的子代细胞的？学生通过讨论，得出：这些细胞都是受精卵分裂分化产生的后代。形成这些体细胞的过程就是细胞分化，分裂是分化的基础。

接着，教师展示肌细胞和胰岛B细胞的放大图片，提出问题：两种细胞在形态、结构和生理功能上有哪些差异？学生小组讨论并总结。接着，师生共同归纳并提炼出细胞分化的概念，即后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。

3.1.3利用假说—演绎法探究细胞分化的实质，提升科学探究能力

教师提出问题：肌细胞和胰岛B细胞的差异是由什么过程造成的？是通过什么分子直接体现出来的？学生分析得到：两种细胞的差异主要是通过蛋白质体现出来的，因为蛋白质是生命活动的主要承担者。教师追问：同是由一个受精卵通过有丝分裂而来的两个细胞的蛋白质有差异，是不是因为控制其合成的遗传物质发生了改变？教师引导学生对细胞分化的实质做出假设。

学生做出以下两种假设：假设1细胞在分化过程中相应基因丢失。假设2细胞在分化过程中遗传物质不改变，只是基因表达情况不同。

学生的演绎推理过程如图1所示。

教师提供科学家实验验证的资料：科学家用基因探针技术和抗原抗体杂交技术分别检测来自同一个体的这两种细胞的两种基因和相应蛋白质的存在情况。结果见表1。

学生分析后，得出结论：由表1结果可知，假设2成立，得出細胞分化的实质不是由于基因丢失所致，而是由于基因的表达情况不同，即基因的选择性表达。在时间上，同一细胞在不同的发育时期表达的基因不尽相同;在空间上，机体不同位置的细胞表达的基因也不尽相同。

设计意图：教师通过组织学生运用假说—演绎法对细胞分化的实质进行探究，既开拓了学生的思维，又有效地突破本节教学难点，使学生进一步理解细胞分化的实质是基因的选择性表达。学生运用自主学习和合作探究的学习方式，充分发挥了学习的主体地位，培养了获取信息能力、科学探究和科学思维等方面能力。

3.1.4学习细胞分化的特点及意义

1分析资料，提炼细胞分化的特点。教师提供以下资料：资料一：在人体内，红细胞的寿命一般为120d左    右。白细胞的寿命更短，只有5～7d。这些细胞都是失去了分裂能力的细胞。骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化不断产生不同种类的血细胞，以维持这些细胞数目的稳定。

资料二：黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素;离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。

资料三：造血干细胞→原红细胞→早幼红细胞→中幼红细胞→晚幼红细胞→成熟红细胞→死亡。

教师提出问题：资料一、二、三说明细胞分化具有哪些特点？

2联系生活实际，总结细胞分化的意义。

教师联系学生的生活实际，提出问题：假如只有细胞分裂，没有细胞分化，受精卵会发育成一个完整个体吗？假如没有社会分工，每个人的职业相同，社会的运转情况如何？

教师联系生活实际，讲解社会中的人物各司其职，相互配合，办事效率会与没有分工的差别。学生联系生物膜系统中各种细胞器的分工，总结细胞分化的意义。

设计意图：教师展示资料，引导学生分析讨论，总结细胞分化的特点，可以提升学生获取信息的能力。这比直接抛给他们细胞分化的特点印象深刻些，旨在激发学生积极参与课堂学习的兴趣，培养学生的生物学学科核心素养，提高生物课堂教学的有效性。

3.1.5多角度深度剖析概念

教师提出问题：判断细胞分化在分子和细胞水平的标志分别是什么？设计意图：教师引导学生思考，启发学生的思维，使学生得出：细胞分化的标志在分子水平上是奢侈基因表达，转录出不同的mRNA，合成特有蛋白质;在细胞水平则是形成不同种类的细胞。这样培养了学生获取信息、科学探究和理性思维等方面的能力。

3.2学习细胞全能性

高度分化的细胞还能像早期胚胎细胞或者造血干细胞那样再分化成其他细胞吗？教师让学生自学1958年美国的斯图尔德的实验，同时提出问题：为什么通过培养一个根细胞就能获得一棵完整的胡萝卜植株？这个实验说明什么？已分化细胞的“潜能”在怎样特定的条件下才能将全能性发挥出来？

学生讨论得出结论：高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。这种潜能就是细胞的全能性。高度分化的植物细胞具有全能性。

接着，教师演示克隆羊“多莉”的诞生过程，引导学生讨论动植物细胞全能性的不同，并总结细胞全能性的实质，以此培养学生的分析、归纳能力。

学生得出结论：高度分化的动物细胞，虽然整个细胞的全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性;细胞具有全能性是因为含有本物种生长发育所需的一整套基因。

3.3探讨干细胞，树立社会责任教师小结并过渡：刚刚，我们了解到利用细胞全

能性理论通过骨髓移植治疗白血病（血癌）的一种方案。为什么骨髓中的造血干细胞可以分化成正常的血细胞呢？什么叫干细胞？干细胞有哪些种类？干细胞有哪些方面的前沿研究和应用？教师讲述干细胞的概念及应用等知识，让学生带着浓厚的兴趣课后继续探究，以培养学生科学探究和团队合作能力，使学生关注社会热点、以及尝试解決现实中的生物学问题。帮助学生正确认识白血病（癌症），养成健康的生活态度，树立正确的生命观念和社会责任感。

3.4归纳总结，自主构建知识网络

在教师的指导下，学生尝试完成以白血病为主线的概念图，交流本节课的感悟或收获，并完成相关练习，锻炼学生的归纳概括能力，促进了系统化、条理化所学知识，从而完成核心概念的学习。

设计意图：教师充分利用板书资源，促进学生自主建构、直观呈现本节主要内容，使学生对所学知识有清晰、全面的认识。延伸研究则进一步将本节内容与选修知识综合串联，并引导学生关注社会和科技的联系。

4教学反思

在本节课上，教师通过创设情境主线贯穿概念教学，除了引导学生通过科学探究活动获得相关概念外，更重要的是侧重于学生学科素养的提升，如分析资料、得出结论、语言表达、合作学习等能力，充分挖掘了教材中体现学科核心素养的概念和内容。再者，教师通过合理运用假说—演绎法，引导学生作出假设，并根据假设寻求细胞分化实质的实验证据。这样的探究活动能开拓学生思维，辅助学生主动建构概念。学生主动参与搜集资料和讲述成果，有利于提高参与科学探究的热情。最后，教师对干细胞和器官移植等相关知识的介绍有助于学生养成积极关注科学技术发展、关注社会热点问题的好习惯。教师通过讨论—构建—运用，确保了学生生物学学科核心素养的培养落到实处。