应用性视角下运用真实情境开展网络式复习的课堂设计

广东 辛美斯

细胞的分化、衰老、凋亡和癌变属于“细胞的生命历程”中的主要内容。《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)中相关的要求是“说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体”“描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程”。学习“细胞的分化、衰老、凋亡和癌变”内容对培养学生的学科核心素养具有重要的价值，有助于学生更好地认识生命发展的始末，了解生命现象和本质之间的联系，形成正确的生命观念，养成健康的生活方式并树立社会责任。生物学学科核心素养是学生在学习过程中发展，在解决真实情境中的问题过程中表现出的必备能力。本文主要是引导学生在《中国高考评价体系》(以下简称《评价体系》)下从“四翼”中应用性的角度对所学知识进行“学以致用”，结合真实情境中的典型案例和生活实例，让学生形成有效的认知框架，对问题产生兴趣，在分析问题和解决问题的过程中逐步形成相应的生命观念，发展学科核心素养。

本文针对“细胞的分化、衰老、凋亡和癌变”的主体历程，采用以点带面的网络拓展模式，把本节内容拓展到其他章节，把必修内容拓展到选修内容，把课内知识拓展到课外能力，把纸上问题拓展到现实问题，把“学”拓展到“考”再拓展到“用”，学生在分析材料、解决问题的过程中，沉浸式地感受知识逻辑，透过现象看本质，建立“知识-情境”网络，提升关键能力。

一、教学目标

基于《评价体系》《课程标准》的内容要求、学业要求和学业质量标准，笔者制订了以下教学目标。

1.生命观念：通过比较细胞的分化、衰老、凋亡、癌变及细胞的全能性，了解遗传物质发挥的作用，明确彼此间的区别和联系，建立起细胞是一个统一整体的生物学观点。

2.科学思维：能用文字或图示等方式表达和解释细胞分化等概念；能基于生物学事实或证据运用归纳与概括、推理等方法探讨、阐明生命现象和规律。

3.科学探究：分析某些化学物质、射线以及病毒如何致使细胞异常发育，甚至癌变。

4.社会责任：通过对干细胞和癌变有关问题的分析，养成学以致用、关注科技发展和人体健康、鼓励捐血救人的良好风气。

二、重点难点

1.通过视频情境说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生的特异性分化，形成复杂的多细胞生物体。

2.通过胚胎发育、海拉细胞等实例展示细胞在分化、衰老、凋亡及癌变等生命历程中的具体情况，理论联系实际，对不良生活方式和癌症等社会议题展开讨论。

三、教学设计流程(图1)

图1

三、教学过程

本节课以“构建知识网络—补充情境—结合题目—回收网络模式”脉络设计教学。创设生活情境，以认知摩擦促使学生投入现实生活中发现问题并用课本知识解决问题。通过拓展情境，进行问题和知识的逐级串联，发展科学思维。

1.高考题引入，激发“应试”准备

笔者借助2021年广东省普通高中学业水平选择性考试的第4题，让学生感受高考选择题对本节内容的考查要求。

【例1】(2021年，广东卷，第4题)研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是( )

A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复

B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡

C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制

D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究

【参考答案】D

【设计意图】高考题具有明确的针对性和指向性，能够引导学生对考查知识有基本的认知感受，除此之外，还能够沿用高考题的情境进行思考和拓展，有利于教师和学生对“应用性”要求的准确把握。

2.知识网络的初次构建和展示

教师让学生在课前使用A3白纸初步构建本节内容的知识网络，并随机抽取两位同学的网络图在课堂上展示，邀请作图的同学上台分享作图的思路和心得，如图2、图3。

图2

图3

【设计意图】邀请学生上台分享，有利于教师对学情的掌握，发现学生的问题所在，及时地因材施教。同时，学生的自主学习和应变能力得到锻炼和提升，有利于激发学生学习的自信心，也有利于课堂气氛的活跃。

3.教师对知识网络进行“二次加工”：以“情”入网，以“题”入网

新高考背景下的高三复习教学是一个系统工程，教师在引导学生构建知识网络时要树立“大方向”的总体思想，不能在课本知识中“来回转”，要“跳脱”出课本，放眼身边的人、事、物，这就是人们所说的真实情境、生活情境。就本节内容的复习而言，可以明确“一脉两归宿”，“一脉”是细胞的生命历程，“两归宿”是情境归宿——“人类健康”、知识点归宿——“基因的选择性表达”。通过脉络，利用“造血干细胞”把细胞的分化、衰老、凋亡和癌变相关知识串联起来，再围绕着各个阶段配以课本没有的、具体的案例、情境或者题目加以拓展，最终得以回归到“两归宿”处，达到题在网中，网中有题的“知识-情境”网络模式。

【拓展情境1】在讲解细胞分化和全能性时，笔者利用多媒体手段展示“干细胞的类型和功能”“青蛙的受精卵发育”两个内容，并引导学生带着问题入网，“为什么不同的干细胞发育的结果不同？”“为什么青蛙是从蝌蚪变成的？”看似平常的问题，却包含着无尽的生命奥秘，引发学生对生命本质的更深一步思考。“干细胞的类型和功能”“青蛙的受精卵发育”不仅可以清晰地展示细胞各个生命历程的联系与差异，还能够明确地帮学生区别不同发育程度细胞所需要的生活条件不同，让学生对遗传信息的时空效应有更深刻的理解。

【拓展情境2】在讲解细胞的衰老时，笔者以李白的诗句入题“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”让学生分析导致这种变化的具体原因。答案是细胞衰老后，细胞中的酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成减少，所以头发变白。在知识点上，教师利用此情境借题发挥，从“黑色素”拓展出一个课本外知识点“脂褐素”，让学生了解老年斑真正的成因，进一步理解细胞衰老和个体衰老的区别与联系。在情境上，考查生物学专业知识时融入对优秀传统文化古诗词的理解，不仅发展了学生的学科核心素养，还可以陶冶学生的情操，体现了国家倡导的文化自信，感受到文化与科学交融。

【拓展情境3】在讲解细胞癌变和凋亡时，笔者安排学生观看科普视频“永生的细胞：海拉细胞系”来展示正常细胞与癌细胞的结局差异以及相关研究资讯，同时，引出“端粒酶”“HPV”这两个内容。把发散出来的知识点又重新投入到“衰老”“癌变”主脉络当中，环环相扣。以此为背景，马上引导学生分析例2，回归应试要求。

【例2】端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。如表数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关，请以癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液为实验材料，研究端粒酶与细胞癌变的关系，写出简要实验步骤，并预测及分析实验结果。

细胞类型增殖代数端粒酶活性正常体细胞50～60无癌细胞无限有

【参考答案】实验步骤：①将癌细胞分成A、B两组。②A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，进行培养。③记录并比较A、B两组的增殖代数(分裂次数)。

实验预期与分析：A组比B组增殖代数少，说明端粒酶与细胞的癌变有关；A组仍然无限增殖，说明端粒酶与细胞的癌变无关。

【设计意图】拓展情境主要是希望学生的知识网络面能够放大，再落实课本的基本知识点，引导学生关注现实生活中的生物学问题，激发学生的求知欲和社会责任感。引入实验分析题型是希望学生能学以致用，参考老师提示的信息，贴合题目情境要求，形成有效的解题思路，准确作答。同时，综合性的实验分析题可以帮助学生有的放矢，明确知识网络的边缘，以“情”入网，以“题”入网，用“网”答题，提高学生的逻辑分析能力和科学思维能力。

4.构建“知识-情境”网络模式，发展学生建模能力

运用真实情境开展网络式复习，以情境串联，驱动学生思考，运用归纳与概括、模型与建模等科学思维方法，多角度展示细胞的分化、衰老、凋亡和癌变等各个历程的产生机制，深化对情境的理解，帮助学生在面对题目时利用“知识-情境”网络进行解答思路整理，较大限度地发挥网络的作用，做到“学”与“考”同步，“考”与“用”同步。

四、教学反思

贴近生活实践的真实情境能激发学生的求知欲和探索热情，高考是国家选拔和评价人才的重要渠道，是广大高三学生不得不面对的一场重要选拔。《评价体系》指明了高考对学生关键能力的具体要求，要求学生从多元性、情境性、关联性、开放性等方面把握问题与事物的本质。综合运用联想、类比、引申等思维方法组织和调动相关知识和能力解决生活实践情境或者学习探索情境中的各种问题。“四翼”则是把选拔的基本原则落实到高考命题上，以应用性为出发点的考查要求直接体现在高考题目中则为考查学生能否将陈述性知识与程序性知识进行有机整合和运用，能否主动、灵活地运用所学知识分析并解决社会生活实践中的问题，能否有效地迁移课堂所学内容、理论联系实际。

教师通过系统性地收集常见、常考情境，运用教材知识设计问题和引用高考题，设计出能够让学生在复习中重新发现知识的“意外”，在解题中发现值得探索的情境，在情境中收获解决问题的、满足的高效复习课堂，重新唤起高三学生的学习热情，激发师生间的良性合作，共同走在迎接高考的路上。