驱动真实性学习的生物学主题式情境教学

胡静

［摘要］ 驱动真实性学习的主题式情境教学设计应当以真实情境诱发探究实践，以主题情境驱动持续的学习感悟。研究以高中生物学选择性必修三“胚胎工程”一节的主题式情境教学为例，紧扣真实性主题情境的创设、真实性问题线索的设计、真实性反馈评价的回归，以达成学生学习热情的激发、科学思维的拓展与社会责任的感悟。

［关键词］ 真实性学习；主题式情境教学；高中生物学

真实性学习的达成依托于真实学习情境的创设。真实情境是关联现实生产生活相关问题的情境，其应当具备形象真切、内容综合与任务复杂等特点。只有真实可感的现实情境才能让学生持续性投入学习，且真实性情境便于让学生对情境进行抽丝剥茧的分析，亲身经历知识的探究及其应用过程，进而诱发真正的探究实践。另一方面，简单与低频的探究实践生成的学习经验往往是零散的，无法达成系统性与审美性。因此，驱动真实性学习的情境教学需要构建主题化的情境，即构建的情境应当具备一定的延展性与可迁移性。学生单纯沉浸于情境之中并非关键，而是需要随着情境延展中的各类探究任务完成持续性、进阶式的学习活动。这样的“大情境”不仅需要在某一主题的统摄之下，还应当可以拆分出各类子情境，让学生沿着情境铺陈的挑战性任务线索，产生持续性的学习感悟。

研究者以北方白犀牛现状为主线，以利用现代生物技术扩大其种群数量为任务驱动，展开教学（具体流程如下表）。整节课教学围绕主题情境，依据课程标准中的重要概念“体外受精”“胚胎移植”“胚胎分割”设置子情境，教学内容环环相扣。在每个子情境中生成核心问题，设计递进的问题串，激发学生解决问题的兴趣。

一、创设真实性主题情境，激发学习热情

教师播放视频，介绍北方白犀牛现状：由于盗猎和栖息地丧失，2018年3月，世界上最后一头雄性北方白犀牛“苏丹”死亡，该物种仅剩下两头雌性，分别是“苏丹”的女儿和孙女。在此之前，研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。依据此情境，提出问题：我们可以使用哪些现代生物技术来拯救北方白犀牛，扩大其种群数量呢？学生在前一节内容中已经学习了动物细胞工程知识，能够很快答出利用体细胞核移植技术来获得个体。此时，继续提问：如果繁育成功，体细胞核移植技术诞生的北方白犀牛个体在遗传多样性上有什么特点？从后代遗传多样性角度，学生很快注意到体细胞核移植技术的本质是无性繁殖，通过体细胞核移植技术获得的个体全是雌性北方白犀牛，即使个体数目增多，也不能自然繁育。再引导学生根据北方白犀牛“最后一头雄性北方白犀牛已死亡，现在只有北方白犀牛的精子”的现状，大胆提出新的解决思路，引出新知“体外受精”。

［设计意图］依托“北方白犀牛”真實情境的问题解决，将平铺直叙的传统课堂转化为任务驱动学习过程——拯救濒临灭绝的北方白犀牛，激发学生的热情与兴趣，启发学生的思维，提高学习效率。胚胎工程技术的学习内容与学生的生活经验有一定的距离，通过创设真实情境，可以拉近现代生物技术、教材理论知识与社会生活的距离。技术的发生与发展源于生产实践的需求，可以解决社会生活中的问题，让学生认同技术的发展与应用体现了科学、技术、社会的互动关系。学生在尝试利用已学的细胞核移植技术解决问题的过程中，加深对细胞核移植技术是“无性繁殖”这一本质的理解，在巩固旧知的同时，建立旧知与新知的联系。

二、设计真实性问题线索，拓展科学思维

教学过程1：在子情境1中“雌性北方白犀牛卵巢中有很多卵子，但是一个生理周期中一般只有一个卵子能发育成熟并排出”，设计问题串：雌性北方白犀牛一次一般只能排出一个成熟卵子的原因是什么？通过什么途径能够促进雌性北方白犀牛排出更多的卵子？获得的精子和卵子可以直接在体外受精吗？受精卵可以在体外发育为个体吗？受精卵发育到什么阶段可以移入子宫？

教师向学生提供“下丘脑—垂体—卵巢轴工作示意图”，引导学生得出：北方白犀牛一个生理周期一般只排出一个卵子，主要是因为雌性激素对下丘脑和垂体的负反馈作用，使促进排卵的促性腺激素含量维持在一定水平。因此，若要实现超数排卵，需要注射外源促性腺激素。紧接着，教师提供先行组织者材料“体内受精的准备阶段和受精阶段”和“胚胎早期发育的阶段”。通过资料学习，学生掌握了自然状态下哺乳动物受精和早期胚胎发育规律，得出体外受精技术需要将获取的精子和卵母细胞分别进行获能处理和成熟培养，二者才具备受精能力。获得的受精卵需要根据自然状态下胚胎进入子宫的时间，体外培养到相应阶段后再进行移植。为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，实践中通常将发育到囊胚阶段的胚胎移入受体子宫。

［设计意图］借助学生旧知“雌性激素的分级调节和负反馈调节”，来理解新知“超数排卵”的原理，加深知识的内在联系。本节教材内容是先介绍胚胎工程的理论基础，后介绍胚胎工程技术。在教学实施中，对本节内容顺序和呈现形式进行调整，将“哺乳动物受精和早期胚胎发育规律”的内容加工后，以先行组织者材料的形式呈现，让学生在任务驱动下，带着问题进行文本阅读、分析，提取关键信息，提高学习的效率，提升学生问题解决的能力。

教学过程2：教师给出子情境2“一百万年前，白犀牛分为两个种群，前者占据非洲中东部地区，就是现在的北方白犀牛，后者分布于非洲南部形成南方白犀牛，两个亚种目前尚未产生生殖隔离。北方白犀牛野生种群的平均寿命为50年，母犀牛每次只能生一胎，孕期为18个月，每4-5年生一只小犀牛。仅剩的两头雌性中，一头一直无法受孕，怀疑卵巢有问题”。教师设疑：为了繁殖更多的北方白犀牛，获得的胚胎移入谁的体内？将北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宫中，你有哪些担忧，能提出哪些问题？

学生通过小组合作交流，能够提出问题（教师适当引导）：北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宫中，会产生免疫排斥吗？南方白犀牛的子宫可以随时接受胚胎的植入吗？若要使得受体顺利接受胚胎，该如何处理？

教师提供先行组织者材料“免疫赦免”，学生得出受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。从先行组织者材料“犀牛在自然发情周期内子宫生理状态的变化”中，学生了解到雌性北方白犀牛发情周期大致分为发情期（卵泡期）和休情期（黄体期），两个阶段受到激素的调控，在休情期子宫进入接受胚胎的生理状态，因而让南方白犀牛子宫顺利接受胚胎，需要用激素对供受体进行同期发情处理，使二者处于相同的生理状态。紧接着，让学生在学案上自主构建、归纳北方白犀牛胚胎移植的操作程序，并进行展示与交流。

［设计意图］教师创设情境和资料，引导学生提出问题并能利用资料中的信息解决问题，理解胚胎移植技术的生理学基础，认同胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。通过自主建构模型总结归纳，在自己、同伴及教师的评价中，完善模型，掌握胚胎移植的基本操作步骤。多样化的教学方式，让学生在主动学习中掌握胚胎移植这一重要概念。

教学过程3：在子情境3中“雌性北方白犀牛年事已高，其子宫和宫颈有多个较小的良性肿瘤，左卵巢上有囊肿，研究人员不再从它体内取卵”，教师设疑：如何进一步挖掘雌性北方白犀牛的繁殖潜力，提高胚胎利用率呢？同时呈现“同卵双胞胎形成过程图”，引导学生提出对获得的有限胚胎进行分割，来提高胚胎利用率。紧接着，教师设疑：选择什么时期的胚胎进行分割？胚胎分割可以无限分割吗？胚胎分割要注意什么？胚胎分割与细胞核移植技术有什么异同点？胚胎分割有哪些优势与不足？适时提供先行组织者材料“胚胎分割发展简史”，让学生通过分析资料，自主总结胚胎分割相关的知识。最后，教师让学生提出拯救濒危动物北方白犀牛的工程方案。

［设计意图］本节以“拯救北方白犀牛”为主线，学习相关技术的操作流程和理论基础，最后以提出拯救濒危动物北方白犀牛的工程方案收尾，实现从技术到工程应用的螺旋式上升。学生在厘清技术之间、技术与工程之间关系的同时，也构建了本节的知识框架。

三、回归真实性反馈评价，感悟社会责任

回归情境主线：研究人员用体外受精方法培育出12个北方白犀牛胚胎，计划将这些胚胎植入南方白犀牛体内繁殖，目前尚未繁殖出北方白犀牛的后代。科学家们提取了北方白犀牛的DNA，希望在将来技术发展到一定程度时，重新繁育出北方白犀牛。依托此情境，提出问题：如果繁育成功，是否能逆转灭绝的命運？对此，你有何感想？学生很快发现，体外受精技术虽然是有性生殖，但濒临灭绝的北方白犀牛亲本太少，这样人工繁育的种群与野生种群相比，遗传多样性会降低，野外生存能力下降；不可避免地近亲繁殖，将会导致流产和畸形儿增加，带来各种遗传疾病，最终仍然难逃灭绝的命运。

［设计意图］技术带来的美好愿景和现实结果的巨大冲击，让学生发现技术不是万能的，并不能为人类的一切行为买单，从而感悟对待生命要心存敬畏，与自然万物和谐相处，增强关爱生命、关爱自然的社会责任感。科学家保存了北方白犀牛的DNA，也给未来留出遐想，科学技术的发展还有无限可能，有助于激发学生投身科学研究的兴趣。

综上，本节课以濒危动物北方白犀牛为情境，一“境”到底，体现了教学内容的整体性，保证了学生思维过程的连续性，促使学生整节课持续性地投入学习。在“扩大北方白犀牛种群数量”的任务驱动下，学生的学习过程按照“情境创设→问题驱动→自主学习→资料支持→合作交流”展开，教师扮演指导者，适时适度地引导，充分调动学生学习的主动性。实践证明，材料阅读、模型建构和工程方案的设计、展示与评价等活动，不仅能够提高学习效率，还能促进生物学核心素养的落细、落实。

［本文系江苏省中小学教研室第十四期立项课题“驱动深度学习的高中生物学主题式情境教学的研究”（项目编号：2021JY14-L101）研究成果］

［参考文献］

［1］王素云，代建军.真实性学习：一种隐喻“具身实践”的学习样态[J].中国教育科学（中英文），2021，4（04）.

［2］Nachtigall Valentina，Shaffer David Williamson，Rummel Nikol. Stirring a Secret Sauce：A Literature Review on the Conditions and Effects of Authentic Learning[J].Educational Psychology Review，2022，34（3）.

［3］黄惠涛.促进深度学习的生物学复习课主题式情境教学[J].中小学班主任，2021（08）.

［4］丁奕然，张鹏.聚焦强有力知识 构建初中生物学学科体系——解读《义务教育生物学课程标准（2022年版）》 [J].课程教学研究，2022（09）.

［5］姜晓容，高欣.高中生物学教学的高质量情境创设研究[J].中小学班主任，2023（06）.