基于问题体系的高中生物学概念教学

2024-05-13侯慧慧

中学教学参考·理科版 2024年2期

侯慧慧

［摘要］生物学概念是生物学教学的基础。通过构建逻辑严谨的问题体系，可帮助学生对问题进行认知与思考，从而促进概念建构和思维生成。文章以“细胞分化”一节为例，构建逻辑严谨的问题体系，以问题为主线组织教学，实现“概念导入→概念理解→概念内化→概念应用”，促使学生在分析问题和解决问题的过程中有效建构概念，提升学生的科学思维能力。

［关键词］问题体系；概念教学；高中生物学；细胞分化

［中图分类号］ G633.91 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）05-0092-03

概念学习是生物学课程学习的基础。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中的一个基本理念是“内容聚焦大概念”［1］。传统的生物学教学往往注重学生对概念的记忆，不关注学生对概念的认识和建立过程，忽视概念在问题情境中的应用，导致学生不能将所学生物学知识有效应用于生活实践。

生物学概念是指通过抽象、概括而形成的对生物学现象、本质特征或共同属性的反映。在概念教学中，教师应认真研读教材，找到教材中的核心概念，并在课堂教学中帮助学生理解、应用概念，使学生建立完善的认知结构体系［2］。在概念教学中，教师通过设置一系列问题，构建逻辑严谨的问题体系，以问题为主线组织教学，促使学生在分析問题和解决问题的过程中有效建构概念，提升学生的科学思维能力。

本文以“细胞分化”一节为例，通过构建逻辑严谨的问题体系，帮助学生对问题进行认知与思考，从而促进概念建构和思维生成。

一、创设问题情境，导入有效概念

教学情境是教师创设的蕴含一定知识的课堂“微环境”。其中以问题为主体的生活情境在高中生物学课程中被广泛运用。创设适学的问题情境，可有效导入概念，激发学生的学习兴趣，帮助学生感知、建构概念。

例如，在“细胞分化”一节中，关于细胞分化的定义、实质和内涵的理解，学生有一定的困难。对此，教师可以结合学生已有的生活经验和借助直观感性的材料，创设问题情境，引发学生思考，帮助学生感知、建构概念。教师可先在课上列举白血病案例，提出问题1：正常人身体内的红细胞的寿命为120天左右，而白细胞的寿命一般是5～7 d，为何正常人身体内的白细胞和红细胞的数量并没有因为细胞的死亡而下降呢？问题2：骨髓和血细胞的形成之间有哪些联系？为什么可以采用骨髓移植治愈白血病？再播放人类胚胎发育的视频，让学生直观感知胚胎发育的过程和在该过程中细胞数量和形态的变化，同时展示同一个体不同的细胞图片，要求学生根据视频和已有知识进行小组讨论，并回答下列问题：1.个体发育的起点是什么？2.成年人体内的细胞数量为40～60万亿个，种类有两百多种，这些细胞之间有哪些不同？3.在个体发育的过程中，细胞是依靠什么过程实现数量增多的？4.细胞类型的增多又是依赖什么生理过程？由此引入细胞分化的概念。

通过对视频的分析，学生很容易知道细胞分化会产生不同的蛋白质，从而产生不同的细胞，最后这些细胞再组成生物个体。在获得具体的事实性知识的基础上，学生可从细胞分化的发生时间、细胞形态的变化、细胞分化的结果等方面感知、建构细胞分化的概念。

二、构建“分解式”问题体系，理解、内化概念

（一）分解问题，化解难点

理解概念实质上是将对概念的认识，由感性上升到理性。教师可结合学生的前概念，设置一系列问题，构建“分解式”问题体系，化解学习难点，帮助学生理解概念。这样，学生可根据已有的知识、概念、方法去学习新的知识，运用分析、综合、归纳、概括等科学方法理解、概念，丰富概念体系。

教师提出问题：“个体发育过程中，不同的细胞都来源于同一个受精卵，为何它们在形态、结构和功能上有较大的差异？”这样大而泛的问题，缺乏操作性，学生找不到思考的方向，给出的回答缺乏理论支撑。对此，教师可通过构建“分解式”问题体系（如图1），将上述问题进行分解，形成一个个指向明确的子问题。将一个核心问题转变为多个有联系的子问题，每个子问题之间并不是孤立存在的，它们之间存在逻辑联系［3］。

（二）联系旧知，理解概念

学生根据前概念“蛋白质是生命活动的主要承担者”“基因控制蛋白质的合成”，解决问题1和问题2。学生对上述核心概念印象深刻，针对同一个体的不同细胞的形态、结构、功能存在差异的原因，学生通过推理很容易得出“是因为不同细胞所含有的基因不同”这一错误结论。对于学生存在的认知偏差，若直接指出其错误，并给出问题的答案，则不利于学生逻辑推理思维以及批判性思维的生成，且会使学生所学的知识停留在短期记忆水平，使学生难以理解概念。

（三）分析资料，把握实质

教师可通过列举多个事实性证据，多角度突出概念的本质，加深学生对概念的理解，帮助其修正、完善概念体系。

教师出示相关资料引导学生分析。资料1.以人为例，人体的生长发育是从一个受精卵开始的。受精卵在分裂间期，对核DNA进行了准确拷贝，并进行有丝分裂，把核DNA均匀分配到两个子细胞中，保证了亲子代核基因的稳定。资料2.用胡萝卜韧皮部细胞培育出一棵完整的植株。胡萝卜韧皮部细胞属于高度分化的植物细胞，为何此细胞能够培育出一棵完整的植株？在问题的引导下，学生理解了在植株细胞分化的过程中遗传物质并不会改变，从而得出细胞分化的实质。通过分析资料和思考问题，学生加深了对概念的理解，把握了细胞分化的实质。

通过学习与思考学生明白，就多细胞有机体而言，每一个个体内都具有许多类型的细胞，这是细胞分化的结果，而不同的细胞又有不同的职责。人体内的红细胞主要运送氧气；胰岛B细胞可以产生胰岛素并参与控制血糖；白细胞可以吞噬侵入机体的病毒或细菌等。各个类型的细胞都有自己特殊的功能，如“同一座高效率的生产车间，每位员工都有自己的职责，各个工作领域都有具体的分工”，可以大大提高各项生理功能的效率。

（四）创设活动，内化概念

待学生理解知识后，教师应引导他们对相关事实性知识加以总结，从而丰富他们自身的知识结构。教师可创设活动，让学生根据对细胞分化概念的理解，完成下列表格的填写，进而帮助学生巩固知识、内化概念。

①人体呼吸酶基因 ②核糖体蛋白基因 ③ATP 水解酶基因 ④血红蛋白基因 ⑤胰岛素基因

三、运用概念解决现实问题

心理学家鲁宾斯坦认为，思维起源于问题，是由问题情境产生，并以解决问题为目的［4］。在让学生了解和熟悉现有知识的基础上，教师应指导学生应用知识解决具体情境中的问题，使学生所学的知识得到更好的巩固，培养学生应用知识分析问题和解决问题的能力。

资料1：白血病是指一类由造血干细胞异常增殖而引起的疾病，表现为患者体内异常白细胞数增加，抑制骨髓正常的造血功能，同时异常白细胞转移到心、肝、脾等器官，破坏器官的功能，使患者的生命受到严重威胁。白血病的治疗方法有放疗、化疗以及骨髓移植，其中骨髓移植可实现完全治愈白血病。异体骨髓移植面临两大挑战：免疫排斥和器官短缺。

问题1.为什么骨髓移植能治療白血病？通过研究发现，骨髓中有大量的造血干细胞，可不断产生新的血细胞。由此引入干细胞的概念。不同干细胞的分化潜能不同，根据分化潜能的区别，可将干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞具有分化成其他各种细胞的潜能和特性。由此引入细胞全能性，并举例说明（植物组织培养、非洲爪蟾的细胞核移植实验、克隆猴中中和华华的形成过程）。问题2.如何从细胞分化的角度来避免免疫排斥？学生根据对概念的理解，提出解决问题的方法。在进行骨髓移植前需要对供体和受体进行配型，当两个人的HLA配型相同时才能进行骨髓移植。由此倡导学生进行骨髓造血干细胞捐献，提高学生的社会责任感。

资料2：人骨髓间充质干细胞有多向分化能力，能够在体外诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞等，具有广阔的应用前景。研究发现，间充质干细胞具有向肝实质细胞分化的潜能，可以用来改善肝功能。肝硬化的病理特点是广泛性的肝细胞变性坏死、再生结节形成、纤维组织增生。请从细胞分化的角度提出一些治疗肝硬化的有效措施。

教师从生活实践入手，引导学生了解骨髓移植治疗白血病的本质，让学生意识到建立中华骨髓库的意义。在教学过程中，教师应将教学内容和现实生活相结合，提高学生处理实际问题的能力，使学生学会关注健康、热爱生命，培育他们的社会责任感，渗透课程思政教育。

四、例题巩固，培养思维能力

教师精选题目，引导学生对题目中涉及的概念、原理、实质进行分析。学生利用所学知识客观、系统、全面地分析问题和解决问题，在此过程中可不断培养学生的思维能力。

［习题］在人体中含有多种干细胞，下图是人体干细胞分化为多种组织细胞的示意图。下列相关叙述正确的是（）。

A.人体的干细胞分化为多种组织细胞的过程中基因进行了选择性表达

B.干细胞分化得到的细胞中遗传信息发生改变，形态和功能有很大差异

C.在红细胞中，与血红蛋白和肌动蛋白合成有关的基因均处于活动状态

D.在人体内，造血干细胞和胚胎干细胞都能分化为图中的所有组织细胞

教师精选此题，并引导学生对题目中涉及的概念、原理、实质进行分析，由此培养了学生的思维能力。

本文以“细胞分化”一节为例，立足学生的前概念，构建了逻辑严谨的问题体系，以问题为主线组织教学，以充分体现学生的主体地位，提高学生的课堂参与度，同时实现概念的建构、理解、内化和应用，使学生在建构、理解、内化和应用概念的过程中提升分析归纳、综合概括等科学思维能力。

［参考文献］

［1］中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018.