问题情境在生物学教学中的应用

胡雨田

摘要：问题情境可以激发学生兴趣，将已有经验与科学概念建立联系.在“细胞通过分裂实现增殖”一节教学中，通过大情境下问题的层层深入，利用模型建构等多种方式予以辅助，落实学生科学思维、科学探究等生物学核心素养的培养要求.

关键词：问题情境；细胞通过分裂实现增殖;高中生物

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2023）15-0139-03

美国著名教育学家约翰·杜威的“探究认识论”中指出：探究学习的动因来源于解决真实情境中的困惑或阻碍，是探究的直接动力［1］.而情境教学是指教师通过创设源于学生生活或实践的真实情境，亲身感悟所学知识的内涵和本质，并灵活运用所学知识与方法创造性地解决问题［2］.由此可知，情境对于探究学习重要性可见一斑.

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》倡导教学过程中重视问题情境的设计，问题应来源于学生日常生活经验，源于已有知识，源于对未知事物的好奇与探索.基于此，本文以“细胞通过分裂实现增殖”一节为例，以问题情境为线索进行教学设计.

1 教学背景分析

1.1 教材分析

本节为普通高中生物学教科书必修第一册《分子与细胞》（上海科学技术出版社）第5章《细胞的生命历程》中第1节内容.对应课程标准大概念2“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”中次位概念2.3.1“描述细胞通过不同的方式进行分裂，并且有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性”.

教材分3目及1个实验帮助建构相关概念.在第1目中，以动物细胞为对象，用“从染色质到染色体”“染色体被平均分配”和“纺锤丝保障染色体向两极移动”等生物学事实阐明“有丝分裂保证了遗传信息的准确传递”概念，从结构与功能相适应的角度描述有丝分裂过程中细胞发生的系列变化.其中“从染色质到染色体”部分，教材用毛線缠绕为团类比图5-2中染色质与染色体结构，引发学生思考其形态转变的作用，对学生进行科学思维模式训练.“染色体被平均分配”部分，教材用图文结合的方式说明每个时期的特征，体现结构和功能相适应的观点，培养学生科学思维、科学探究、生命观念等核心素养.

第2目从探究实验结果分析出发，利用观察分裂细胞数目多少引出“细胞周期”的概念.教材重点分析了在分裂间期细胞内进行活跃的物质准备，学生通过学习该部分内容，体会分裂间期对细胞有丝分裂过程中遗传信息准确传递的重要性.

第3目简要介绍不同类型的细胞会以不同的分裂方式来增殖，以此维持生命的稳定延续和对环境的适应性，体现了细胞增殖方式的多样性.教材通过列举实例并结合图示，概述了无丝分裂的分裂方式及意义，简述减数分裂的作用，为《遗传与进化》分册做铺垫.

1.2 教学目标

（1）通过探讨上皮细胞分裂如何保证遗传物质平均分配，理解染色质螺旋化形成染色体及其意义，加深对结构和功能相适应的认识.

（2）通过观看上皮细胞分裂动画及建构模型，理解有丝分裂中染色体被平均分配及纺锤丝保障染色体被平均分配等变化规律，并阐明有丝分裂过程，培养归纳与概括的科学思维.

（3）以上皮细胞修复为例，理解细胞会经历生长、增殖等生命进程，培养生命观念等核心素养.

（4）通过观察皮肤细胞与植物根尖细胞分裂，比较动植物细胞分裂异同之处.

（5） 通过实验观察，得出细胞分裂具有周期性结论，并且不同种类细胞的细胞周期不同.

（6）描述细胞通过不同方式进行分裂，能用适应、进化等生命科学观点来看待各种生命现象.

1.3 教学流程（如图1所示）

2 教学过程

2.1 创设真实情境，通过问题引入学习

展示人体皮肤表皮受伤图片，提出问题：受伤后机体如何弥补表皮细胞数量损失？学生通过观看皮肤细胞修复过程视频回答问题，并引出新问题：新生皮肤细胞与原皮肤细胞是否相同？新生皮肤细胞与原皮肤细胞相同之处有哪些？

设计意图：立足生活，从实际生活出发创设情境，引入话题，增强学生求知欲，为接下来的情境与问题做好铺垫.

2.2 有丝分裂保证遗传信息的准确传递

问题1：新生皮肤细胞如何保证遗传信息等物质与亲代细胞相同？

阐述遗传物质通过复制保证遗传信息等物质与亲代细胞相同.

问题2：皮肤细胞如何确保复制后两套遗传物质的平均分配 ？

以毛线团类比，通过观察细胞分裂图，引出染色质到染色体的变化.

设计意图：结合导入环节的皮肤细胞分裂情境设置问题，引导学生逐步深入问题本质，发展学生科学思维.

2.3 在模型建构中感知细胞有丝分裂过程

通过图片，在了解染色质和染色体的关系后，学生用扭扭棒模拟染色质螺旋形成染色体的过程.之后，学生结合上皮细胞分裂过程视频及教材108页图5-4，分工合作完成扭扭棒模拟细胞分裂的动态过程，并进行展示（如图2所示），用生物学语言描述细胞增殖的主要特征，再围绕染色体行为变化，从利于姐妹染色单体准确分离的角度出发，再次观察并记录纺锤丝等行为.在学生展示的基础上，教师用表格小结有丝分裂各时期染色质（体）、纺锤丝等变化，侧重从结构与功能角度，引导学生思考细胞分裂过程中出现的染色质（体）、纺锤丝形态及结构变化在细胞生命活动中的作用（见表1）.

设计意图：学生通过建构并使用模型，增强对染色质到染色体变化的感性认识，并通过观察处于细胞分裂不同阶段的细胞，引导学生主动探究有丝分裂现象和真实情景中的规律，逐步建构有丝分裂模型，并通过用生物学语言描述细胞增殖的主要特征，落实基于事实归纳规律的科学思维，突破本节难点.

2.4 实验探究

通过实验“观察植物根尖细胞有丝分裂”，引导学生根据上皮细胞有丝分裂过程，观察比较植物与动物细胞有丝分裂的异同点.

设计意图：通过实验操作，建立对有丝分裂各时期特征的感性认识，培养科学探究素养及科学精神.

2.5 细胞分裂具有周期性

问题3：上皮细胞会一直处于分裂状态么？

图示植物根尖有丝分裂及上皮细胞分裂过程，引出细胞分裂需要有物质准备阶段.对于连续分裂的细胞来说，细胞分裂具有周期性，引出“细胞周期”概念，并利用教材图5-7，描述细胞周期分为分裂间期和分裂期.比较上皮细胞及植物根尖细胞有丝分裂细胞周期时长表格（见表2），提示学生观察分裂间期与分裂期所持续的时间长短，得出植物根尖有丝分裂及上皮细胞分裂图中分裂细胞较少的结论.

设计意图：通过图片及表格比较，培养学生真实情境下分析归纳、概括比较的能力，落实科学思维、科学探究的核心素养.

2.6细胞有多种分裂方式

问题4：除有丝分裂外，细胞还有哪些分裂方式？

展示草履虫等单细胞生物的无丝分裂，学生思考无丝分裂和有丝分裂的异同.

2.7 聚集概念，总结升华

教材引言中设置了“从婴儿到成年生长发育过程中人体细胞的变化”情境，结合该情境及本节课所学的细胞分裂过程及細胞周期相关知识，引导学生小结归纳，并提出问题：在该过程中细胞除分裂外，还会发生哪些变化？通过播放视频，学生初步建立概念，为本单元接下来的学习做铺垫.

本节课通过创设皮肤细胞磨损情境引出4个主要问题，层层递进，阐述细胞通过不同的方式进行分裂，且分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性等相关概念.学生通过观察视频和图片快速准确的理解新的概念，在动手搭建模型中，将概念具象化，同时又在不断完善模型的过程中，将细胞磨损修复情境与科学概念建立起联系，学生的生物学学科核心素养得到了充分的锻炼和展示.

参考文献：

［1］ 邹红军，柳海民.杜威的“探究认识论”与探究学习［J］.全球教育展望，2018，47（5）：56-70.

［2］ 吴举宏.促进深度学习的中学生物学教学策略［J］.生物学教学，2017，42（10）：18.

［责任编辑：季春阳］