以大肠杆菌为主题的情境化教学实践与反思

梅晓灯 张勇

摘要：以大肠杆菌的主题复习为例，运用“情境创设———科学思维———总结提升———迁移应用”的教学模式，重组整合高中生物必备知识，培养学生的比较、分析、归纳、抽象等思维能力。在高考二轮复习过程中，教师可创设一系列主题式的情境，提出易于激发学生兴趣且具有难度梯度的问题，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的生物学核心素养，凸显生物学科的育人价值。

关键词：高中生物；高考二轮复习；大肠杆菌；问题情境

高考评价体系中提到的“情境”即“问题情境”，是以问题或任务为中心构成的活动场域，问题情境主要包括两类，生活实践问题情境和学习探索问题情境[1]。根据创设情境的选材来源可将情境分为生活实践情境、社会热点情境、生物科学史情境等[2]。情境化教学是指围绕与教学内容相适应的情境展开教学，旨在引起学生的情感体验，吸引学生主动学习，帮助学生迅速而正确地理解教学内容，实现教学目标[3]。文章以大肠杆菌的主题复习为例，展开情境化教学的实践与反思。

一、以大肠杆菌为主题的情境化教学实践

大肠杆菌相关学习内容是高中生物学中的重要内容，在人教版高中生物必修1、必修2和选择性必修3教材中都有所体现，包括大肠杆菌细胞示意图、噬菌体侵染细菌实验、证明DNA半保留复制的实验、分析基因与DNA的关系、探究抗生素对细菌的选择作用和大肠杆菌及质粒结构模式图等。通过对大肠杆菌相关内容的复习，学生能够形成大肠杆菌的结构与功能相适应的生命观念，掌握密度梯度离心法和同位素标记法等思维方法和实验探究技能。

（一）基于主题式教学的“两线结合”

在高考二轮复习备考中，教师宜采用主题式教学方式进行知识整合和专题突破。例如，以大肠杆菌为主题的教学能够将必修模块和选择性必修模块有机整合，覆盖知识面广，体现知识的整体性和系统性，还能培养学生的理性思维，增强社会责任感。以“两线结合”为主线，以大肠杆菌为载体，坚持问题导向，能够在与学生展开多元互动的同时，培养学生的多元思维能力。

明线：以大肠杆菌为情境贯穿整个课堂，符合单元学习设计的要求，从课标和学情出发，找出单元学习目标的真实问题情境。

暗线：从生态系统、群落、种群再到细胞，最后到分子水平，层层深入，符合现代生物学发展轨迹，即从宏观到微观的科学研究方法与思路。

（二）创设问题情境，引发学生深度思考

问题情境作为以问题为基础所构建的教学情境，能够让学生将情境与生活联系起来，通过自己的探究和思考，提升对生物学知识的理解，并应用到生活中，不仅能够激发学生的学习兴趣，还可以培养学生的逻辑思维。教师采用“情境创设———科学思维———总结提升———迁移应用”的教学模式（见表1），创设真实、具有连续性的情境，能够充分调动学生学习的积极性和主动性；设置的问题一环扣一环，能够更好地引发学生的深度思考，提高解决问题的能力。

二、以大肠杆菌为主题的情境化教学反思

经过一轮复习后，学生已经储备较为全面的必备知识和思维能力。在高考二轮复习过程中，教师可创设一系列主题式的情境来激发学生的兴趣和求知欲，让学生产生思维碰撞，培养学生的比较、综合、概括和抽象等思维，从而有助于他们在新的问题情境中设计方案解决相关问题。

（一）注重合作探究，凸显学科育人价值

科学实验的设计是高考二轮复习的难点之一。仅仅采用实验专题进行复习是远远不够的，教师还应该将实验设计的有关内容穿插到不同专题复习中，渗透到高考复习的整个过程。比如，以大肠杆菌为主题的复习课的创新点是引导学生阐述大肠杆菌常用于早期分子生物学研究的原因，随后还原科学家探索DNA复制方式的实验设计和推测过程，启发学生尝试以科学家的思维方式重温DNA复制方式的探究历程。在深入探究的过程中，学生不仅能领略科学家锲而不舍、开拓创新的精神，还能提高实验设计能力和基于证据推理的能力。另外，兴趣小组利用课余时间探究自来水或空气中细菌的分离和计数实验后，学生对空气中看不见摸不着的细菌有了更深入的了解，实验操作技能也得到提高。

《普通高中生物学课程标准（2017年版2022年修订）》（以下简称新课标）明确指出：为着力培养学生的科学探究和生物学实践能力，应加强生物学实验教学和探究性教学，增加学生动手实践和体验的机会[4]。在高三复习备考中，教师应该组织学生开展小组合作学习和多种多样的探究活动，把科学探究和科学思维的常用方法进行整合并渗透到课堂中，逐渐培养学生的科学技能，以实现思维的多元发展。例如，复习光合作用的实验，教师可以采用“回顾旧知———提出问题———探究实验———分析总结”的教学环节，组织学生以小组为单位合作完成色素的提取和分离实验。实验前，学生热烈讨论，提出了各种探究问题，包括选取什么材料、是否加入碳酸钙、无水乙醇的用量、是否剪去两角、点样方式、层析液的种类等。接着，学生怀着好奇的心情，有针对性地开展实验。通过由验证性实验过渡到探究性实验的体验，学生不仅理解到探究過程的严谨和科学态度的重要性，还在理论与实践相结合的过程中获得了成就感，这也是探究实验的魅力所在。

因此，在高三生物备考过程中，教师应高度关注学生学习过程中的实践经历，让学生通过探究性学习活动和动手实践活动，加深对生物学概念的理解，提升应用、迁移知识的能力，培养创新精神，帮助学生改进学习方式，提升生物学学科核心素养，从而凸显学科育人价值。

（二）坚持“学以致用”，解决真实情境问题

新课标中的社会责任由三个逐渐递进的层次构成，即参与讨论、作出解释和判断、解决问题。在高考二轮复习备考中，教师应密切联系生活实际，提出值得学生思考且有挑战性的问题，然后组织学生参与讨论并作出解释，培养学生解决问题的能力，提高学生的社会责任感。

在大肠杆菌的专题复习中，教师以“我们学校饮用水的总大肠菌群数”的生活实践情境为例，能更好地引起学生的有意注意，同时启发他们做生活的观察员，善于发现身边的人和事的变化，形成积极向上的生活态度。学生在讨论不同情境的问题时，还会提出一些新问题，如：总大肠菌群与大肠杆菌有什么关系？除了教材中提到的群落种间关系外，还有其他类型吗？用同位素标记法设计实验时观察指标有哪些？由此可见，在情境创设过程中学生的问题意识会逐渐形成，解决问题的能力也有所提高。通过对生活中一些小细节的分析，不仅能提高学生学习的兴趣，发展学生的理性思维，还能潜移默化地影响他们的日常生活，让学生逐渐养成良好的生活习惯，逐步培养解决生产生活中现实问题的能力，增强社会责任感。

在新高考模式下，高考命题要优化情境设计，基于试题情境的设问要有清晰的层次和严谨的逻辑，充分发挥高考命题的育人功能，指向核心素养的不同水平。因此，教师应侧重于选择难易适中、有特定情境或新情境的试题来考查学生理解能力、思辨能力、综合运用能力和创新能力，进而启发学生学以致用，有效提高解决真实情境问题的能力。

（三）围绕主题整合知识，提高学生科学思维能力

主题式教学中的课程知识整合是教师围绕“主题”，按照知识属性与学生发展需要，将学科教材中原有的课程知识进行重新选择、转化和连接，以促进学生深度理解课程知识，提升其学习思维的水平[5]。在高考二轮复习过程中，教师可以选择一些热考主题进行课程知识整合，比如病毒、大肠杆菌、酵母菌、红细胞、洋葱、种子和果实、基因、生物科学史等。然后把热考主题与科技发展前沿研究联系起来，创设与时俱进的问题情境，设计对点知识和能力训练，提高学生的知识迁移能力。

在高三复习课中，教师需引导学生形成建立知识体系的意识，并渗透到每一节内容中，帮助学生将零碎的知识联系起来，构建逻辑关系较为严密的知识框架。例如，在大肠杆菌的主题式教学中，教师应该以结构与功能观为依托，引导学生自主构建大肠杆菌的知识框架（见图1），提高学生的综合分析能力。通过采用主题式问题情境，能提升学生将所学的学科知识和技能迁移至真实生活情境的能力，也能避免出现传统课堂复习低水平重复的现象[6]。在高考二轮复习过程中，教师还要有创新意识，避免出现“炒冷饭”现象，精心设计教学内容，选择合适的素材，将情境化问题串联起来，启发学生合理地组织、调动相关知识与能力，系统化、多角度地对新素材、新情境进行加工处理，提高操作运用、语言表达等实践探索能力。

参考文献：

[1] 教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2020：17-20.

[2]吳成军.生物学学科核心素养的教学与评价[M].上海：华东师范大学出版社，2020：58-60.

[3]詹琪芳.巧用微视频创设问题的情境化教学[J].中学生物学，2020，36（7）.

[4] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020：1-3，70-71.

[5] 高嵩，陈晓端.论当代主题式教学中的课程知识整合[J].课程·教材·教法，2020，40（5）.

[6] 王红梅.基于主线式情境的“特异性反应”复习教学[J].生物学通报，2020，55（5）.

见习编辑/张婷婷