主线式情境教学在高中生物学课堂中的应用——以人教版高中生物学必修一“分子与细胞”为例

文| 王丽君

主线式情境教学是一种以学生为中心的教学方法，旨在通过创设具有实际意义和挑战性的情境，激发学生的学习兴趣和探索欲望，帮助他们在真实或仿真的情境中主动获取知识和技能。这种方法强调在教学过程中设置一个或多个核心问题（主线），围绕这些问题设计一系列相关活动，让学生通过实践、讨论、合作和反思等学习方式进行探索和学习。本文以人教版高中生物学必修一“分子与细胞”为例，该内容涵盖了生命活动的分子基础、细胞的结构与功能以及细胞的增殖与遗传等核心概念。

主线式情境教学在高中生物学课堂中的应用，不仅可以提高学生对生物学知识的兴趣和理解，还可以有效地提升学生的综合素养，为学生的全面发展奠定坚实的基础。在“分子与细胞”的教学实践中，探索和实施主线式情境教学的有效策略，将是提高教学质量的关键。

一、创设贴近现实生活的教学情境

在今天的生物学课堂上，我们将用一个生活中的实例来深入探索细胞的神奇世界。设想一下，大家在户外活动时不慎摔倒，膝盖擦伤了。这个简单的事件背后，其实隐藏着细胞层面上复杂而精细的生理过程。

学生A：是不是因为血液帮助伤口快速结痂了？

教师：非常好。血液的凝固确实是初步的防护过程。但接下来，细胞层面上会发生一系列有趣的活动。首先，我们的白血球会发挥什么作用呢？

学生B：白血球会赶到伤口处，消灭入侵的细菌，防止伤口感染。

教师：非常正确。随后，皮肤细胞也会加速分裂，新生的细胞逐渐取代受损的细胞，实现伤口的愈合。这个过程中，我们可以看到细胞的哪些特性呢？

学生C 思考了一下：这显示了细胞具有再生能力和通过分裂增殖来修复组织的功能。

教师：完美。这表明大家对细胞的基本功能有了一定的理解。在接下来的课堂中，我们将采用角色扮演的方式扮演不同的细胞角色，希望同学们能通过模拟游戏深入体验细胞在伤口愈合过程中的作用和互动。

教师详细讲解伤口愈合过程中涉及的各种细胞类型及其功能，包括血小板的聚集形成初步血凝块、白血球的免疫反应消灭细菌、纤维母细胞在后期合成胶原蛋白帮助组织重建等。通过这样的互动学习，学生不仅能理解细胞学的理论知识，还能通过亲身体验，深刻感受生物学知识的丰富性和生命过程的奇妙。

教师总结：通过今天的学习，我希望同学们能够更深刻地认识到，即使是日常生活中最微小的划痕，也是我们身体内部复杂细胞活动的舞台。这些细胞的协调工作，展现了生命的奇迹。

（设计意图：通过创设具体的角色和情境，学生不仅能够加深对细胞作用与重要性的理解，还能激发好奇心和探究欲，使得生物学学习更加生动和有趣。）

二、利用项目式学习促进深入探究

教师：我们将通过项目式学习深入了解“细胞与遗传信息”这一主题。这个项目旨在促使学生主动探究，发挥团队合作的精神，每个小组将选择一个具体主题进行深入研究。不知道大家是否已经有了初步的想法？

学生A：我们小组对DNA 复制的过程非常感兴趣，想要探究它是如何保证遗传信息能够准确无误地传递给下一代的。

教师点头表示赞同：你们选的主题很好，它触及了生物学的核心问题。你们打算怎样具体开展这个研究呢？

学生B 接过话题：我们计划首先通过网络和图书馆资源搜集有关DNA 复制的资料，理解其基本原理和关键步骤。接下来，我们想尝试用实物模型来模拟DNA 复制的整个过程，以便更直观地展示给同学们看。最终，我们会整理好研究成果，准备一份详细的报告并向全班同学分享我们的发现。

教师点头表示认可：你们的计划听起来非常周全。在研究过程中，我们不仅要关注DNA 复制的正常机制，还要注意到复制过程中可能出现的错误以及这些错误对遗传信息稳定性的影响。这对理解遗传疾病和癌症的发展有重要意义。其他小组有什么想法吗？

学生C：我们小组对细胞凋亡现象很感兴趣，想探究它在细胞生命周期中的角色，以及它是如何在癌症等疾病的发展中起到关键作用的。

教师鼓励：你们选择的主题非常有深度，细胞凋亡是维持生物体内部环境稳定的重要机制之一。它不仅涉及细胞的正常更新和替换，还与许多疾病的发展密切相关。你们的研究可以从细胞凋亡的分子机制入手，探讨其在疾病中的作用。期待你们能提供新的视角和有价值的发现。

教师继续强调：记住，项目式学习的重点是促进大家的主动探究和团队合作。在整个过程中，老师会提供必要的指导和支持。希望每个小组都能深入挖掘你们的主题，不仅学到知识，还能培养解决问题的能力。

随后，教师详细介绍了项目的时间安排、评估标准和展示形式，鼓励学生充分利用校内外的资源，发挥创意，争取在项目结束时向全班展示出有深度、有创新的研究成果。这样的学习方式能够激发学生的学习热情，培养他们的科学探究精神和团队协作能力。

（设计意图：本次项目式学习的设计能够提升学生的主动学习、批判性思维和问题解决的能力。通过小组讨论、资料搜集、实验操作和成果展示等环节，学生不仅能深化对生物学核心概念的理解，还能学会如何在实际研究中应用这些知识。此外，该项目旨在培养学生的团队合作能力和口头以及书面表达能力，为他们未来的学术和职业生涯奠定坚实的基础。）

三、结合角色扮演开发学生的思维

教师：继续深化今天的角色扮演活动，我们将通过一次小组讨论，更加详细地探讨各细胞器之间的相互作用和协调机制，这将帮助我们理解细胞内部复杂而有序的生命活动是如何进行的。

学生A 作为线粒体，你已经向我们介绍了你在产生细胞能量中的关键作用。但在这个过程中，你是如何与其他细胞器协同工作的呢？

学生A：在我产生能量的过程中需要与内质网和高尔基体紧密合作。内质网帮助我获取必要的脂质成分来维持我的结构，而高尔基体则参与调控我产生的能量分子的运输。

教师：非常好的解释。学生B 作为核糖体，你在蛋白质合成中扮演了核心角色。那么，在这一过程中，你如何与DNA 和mRNA 交互呢？

学生B：我的工作始于DNA 的信息，DNA 在细胞核中被转录成mRNA，然后mRNA 离开细胞核，来到我这里。我读取mRNA 上的遗传信息，根据这些指令选择相应的氨基酸，并将它们组装成特定的蛋白质。

教师：很好。这展示了遗传信息从DNA 到蛋白质的流动路径。学生C 作为细胞膜，你在物质运输中起着关键的门卫角色。能否分享一下你是如何与其他细胞器配合调控物质进出的？

学生C：当然，作为细胞膜，我不仅是一个被动的屏障，还可以通过选择性、透过性来控制不同物质的进出。例如，我与线粒体合作，允许氧气进入并将二氧化碳排出。同时，我也调控营养物质的吸收和废物的排放，确保细胞内环境的稳定。

教师：很棒。你们三位的分享非常精彩，展示了细胞内部各细胞器之间的精细调控和合作。现在，我们将进入小组讨论阶段。每个小组将讨论一个特定的主题，如细胞如何响应环境变化，或者细胞在生长和分裂过程中各细胞器的角色变化。通过这次讨论，我希望大家能够更深入地理解细胞的内部世界，以及生命活动的复杂性和美妙性。

随后，学生分成小组，围绕教师提出的主题展开讨论。通过这种互动式学习方式，学生不仅加深了对细胞结构和功能的理解，还提高了沟通和协作能力。

表1

（设计意图：本次课堂活动通过角色扮演的方式，旨在促进学生以更积极的态度学习生物学知识。通过模拟细胞器的角色，学生不仅能更深刻地理解每个细胞器的功能和重要性，还能通过扮演和讨论的形式，加强对细胞内复杂相互作用的认识。）

四、活用信息技术丰富学生的体验

教师：在今天的课堂上，我们将利用信息技术深入探索细胞的奥秘。我们将运用一个高级的虚拟实验室软件，进行一系列的互动学习活动，让大家近距离观察和了解细胞内部的结构和功能。

学生A，你提到了如何使用这个虚拟实验室。首先，我会给大家播放一段简短的教学视频，介绍如何操作这个软件。之后，你们将被分配到不同的模拟实验中。学生A，你将从探索线粒体开始，使用3D 模型观察它是如何在细胞呼吸过程中产生能量的。你将能够看到ATP 的生成过程，以及它是如何支持细胞其他功能的。

学生B，你对能否看到真实的细胞过程表示好奇。在这个虚拟实验室中，你不仅能看到蛋白质合成的整个过程，包括mRNA 的翻译、蛋白质的折叠和后修饰，还能通过动态3D 模型，观察到这一切在细胞内如何实时发生。这种直观的学习方式，将帮助你更深刻地理解生物学中的复杂概念。

学生C，你询问是否可以用这个工具进行细胞分裂的模拟实验。是的，这个虚拟实验室允许你模拟有丝分裂和减数分裂过程。你将亲自操作，观察染色体如何在细胞分裂过程中精确分配到两个新细胞中。通过这个实验，你将能理解细胞周期的各个阶段，以及细胞如何保持遗传信息的稳定传递。

此外，这个虚拟实验室还包含一个特别的功能——基因编辑模拟。通过这个模块，大家将有机会了解CRISPR-Cas9 等现代分子生物学技术，探索科学家是如何在分子层面上编辑细胞的遗传信息的。这将为大家打开一个全新的视角，理解生物学技术如何影响我们的生活和未来。

通过今天的课程，我希望大家不仅能通过这些高科技工具增进对细胞学的理解，还能激发对生物学科学深入研究的兴趣。现在，让我们一起进入这个虚拟的科学世界，探索细胞这个生命的基本单位吧！

表2

（设计意图：本次活动的目的是利用虚拟实验室，来加深学生对细胞学知识的理解。通过互动的3D 模型和模拟实验，学生可以直观地观察到细胞内的各种复杂过程，从而提高他们的学习兴趣和动手能力。这种方法不仅使学习过程更加生动和直观，还有助于学生形成空间和过程思维，进而加深对生物学概念的理解。）

这些教学策略的综合应用，旨在为学生创造一个多元、互动和富有挑战性的学习环境，让他们在探索生物学的奥秘中找到乐趣，激发他们对科学的热爱。通过这样的学习过程，我们不仅培养了学生的科学知识和技能，还培养了他们的创新意识、批判性思维能力和终身学习的能力。这些能力将为他们今后的学习和生活奠定坚实的基础，使他们能够在未来的学术和职业生涯中取得成功。