基于真实情境培养学科核心素养的教学实践

摘要：本文从真实情境入手，激发学生的真实情感和兴趣，以“情境－问题－活动－应用”为主线展开教学过程，帮助学生深入理解“细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程”，并能够运用生物学知识解决现实生活中的实际问题，实现真实情境与核心素养的有效融通。

关键词：真实情境；生物学学科核心素养；细胞衰老；细胞凋亡

文章编号：1003-7586（2024）05-0029-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

《普通高中生物学谍程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）中指出，关注和参加与生物科学技术有关的个人与社会问题的讨论和决策，是生物学学科核心素养的重要组成部分，也是培养学生社会责任感的重要途径。

本文以“细胞凋亡是编程性死亡”为例，利用真实情境进行创新性教学设计，引导学生关注且积极思考现实生活中与生物学有关的实际问题，宣传生物学知识和健康的生活方式，识别伪科学，从而落实发展学生核心素养的目标。

1教学内容分析

“细胞凋亡是编程性死亡”为浙科版普通高中教科书《生物学·必修1·分子与细胞》（以下简称“教材”）第四章第三节的内容，本节的学业要求是“举例说明细胞的衰老、死亡等生命现象”，需要学生构建次位概念“描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程”。本节授课对象为高一年级学生，通过之前的学习，学生已经掌握了细胞的概念、组成成分、形态结构、物质出入细胞的方式、代谢过程等基本知识，对细胞有了整体的认识。同时，学生在生活中对于生物个体的衰老和死亡也有感性的认识，能够快速进行细胞的衰老和凋亡的学习。

2教学目标

（1）根据个体衰老的体征推测细胞衰老对应的功能性变化，并通过观察衰老细胞电镜图查找证据进行验证，锻炼科学思维，体悟结构与功能观。

（2）通过分析细胞衰老的机制，认识到细胞衰老是一个不可抗拒的自然规律，对于相关“延缓衰老”措施的有效性能够进行科学评价，并能提出延缓衰老、健康生活的有效方法，树立正视衰老、关注社会热点问题的意识。

（3）根据图文资料，在了解细胞凋亡过程的基础上，分析细胞凋亡与细胞坏死的区别，能够对细胞死亡的实例进行判断，并能概括出细胞凋亡的意义，锻炼归纳、概括的能力，初步形成稳态与平衡观。

3教学过程

3.1创设真实情境，引出核心问题

当前延缓衰老、健康长寿已成为社会的热点议题。教师通过图文展示生活中常见的相关医美和保健品广告并提问：同学们的家人为延缓衰老采取过哪些措施？这些措施是否有效？要研究这个问题需要了解哪些内容？

结合学生回答，教师引出本节课的核心问题：个体为什么会衰老？细胞是生物体的基本结构和功能单位，个体衰老和细胞衰老有什么关系？哪些方法能有效地延缓衰老？

设计意图：以“如何有效延缓衰老”社会热点议题作为切人点，创设真实情境，激发学生的求知欲，并通过层层思考提出本节课的核心问题。

3.2初探情境，探究个体衰老与细胞衰老的关系

教师提问：根据生活见闻，描述老年人有哪些体征？个体是由细胞组成的，细胞水平会有哪些生理性变化导致个体出现衰老的体征？

学生结合之前所学知识和教师提示“头发花白是因为黑色素合成减少，而黑色素的形成需要酶的参与”，推测细胞衰老的相应变化（见图1）。

教师接着提问：如何证明这些猜想呢？学生很容易想到通过实验观察。学生根据细胞电镜图片（见图2），从细胞形态结构方面找出证实衰老细胞出现相应生理性变化的证据。教师提醒学生需要识别细胞结构，比较衰老细胞和正常细胞形态结构上的差异，再找出支持衰老细胞出现功能性变化的相关证据。

活动过程中，学生对于细胞结构的识别存在困难，教师适当提示，并说明空泡的成因之一是细胞衰老，水分流失，细胞质浓缩，内部出现真空化现象。

活动结束小组代表汇报讨论结果：图2a和图2b对比，发现衰老细胞的细胞质颜色变深，可证明色素沉积；图2c和图2d对比，发现衰老细胞内的线粒体数量减少，体积增加，进而影响细胞呼吸速率，产热降低，代谢减慢；图2e～图2h对比，发现衰老细胞形成空泡，说明存在水分流失的情况，且出现染色质凝聚、溶解，核膜内陷等变化。

学生并未从材料中找到酶活性降低、钙离子吸收降低的证据，教师补充，通过相关实验证明，由于细胞产生的强氧化性物质的积累会破坏脂质、蛋白质等分子，进而影响酶活性和细胞膜的选择透过性。

教师总结：通过查找证据，发现衰老细胞确实出现了形态结构上的变化，进而影响了相应的功能，最终体现在个体表型上，出现衰老的体征。

教师追问：一个细胞的衰老是否会导致一个个体的衰老？一个个体的衰老是否等同于所有细胞都衰老？学生通过思考这两个问题，概括个体衰老与细胞衰老的关系并总结出，细胞普遍衰老才会导致个体的衰老。

设计意图：针对如何解释衰老现象，从宏观个体水平到微观细胞水平，层层递进，实现学生思维进阶，按照问题－猜想－验证的模式，切实理解生物体结构与功能相适应的观念。

3.3深入情境，分析细胞衰老的原因

通过前面的学习，学生已经了解到细胞普遍衰老才会导致个体的衰老。教师引导学生思考：细胞为什么会走向衰老？学生通过阅读教材第131页第3段，列举引发细胞衰老的因素，并概括细胞衰老的原因。

教师总结：细胞衰老是各种细胞成分在受到内、外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使遗传物质的“差错”积累，然后导致了细胞形态结构和生理功能的变化的过程，所以这是一个不可抗拒的必然规律。

教师继续提问：宣传中常见的一些延缓衰老的方法是否有效？并组织学生开展活动讨论，结合细胞衰老机制评价以下方法对延缓衰老的有效性，并说出依据。

（1）“让青春延展、让年轮菁彩——于细胞注射”。干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的原始细胞，具有再生各种组织器官的潜在功能。

（2）“一次水光针等于一千张面膜——向皮肤注射玻尿酸、胶原蛋白等”。玻尿酸主要以胶状形态存在于人体皮肤的真皮组织中，主要负责存储水分、增加皮肤容积，让皮肤看起来饱满、丰盈、有弹性，所以玻尿酸有很好的保湿作用。

（3）“运动是最好的青春密码”。适度的运动可促进细胞核内呼吸因子的水平，防止细胞中的端粒缩短。

（4）“喝出鲜气十足”。人参皂苷、槲皮素、淫羊藿苷等可以通过影响多种信号通路，诱导细胞自噬（细胞通过自噬可以及时清除胞内废物）。人参皂苷还可增强正常外周血单核细胞和CD34+造血干细胞端粒酶的活性，通过调控Wnt/B-Catenin信号通路下调DNA损伤反应。

（5）“饮食上吃好，美容花钱少”。多摄人绿茶、蓝莓、石榴、拘杞等富含抗氧化剂的食物。

小组汇报讨论结果，各组相互评价、补充，最终达成一致结论：方法（1），通过局部注射干细胞，新生细胞替换了衰老细胞，可延缓人体某一部位的衰老，但无法改变整体衰老的趋势；方法（2），向皮肤注射玻尿酸、胶原蛋白等物质可保存皮肤水分，使个体外表看起来更年轻态，但不能解决导致衰老的本质问题；方法（3），适度的运动能防止端粒缩短，增加细胞分裂的次数，保持青春态，可以延缓机体的衰老速度；方法（4），人参皂苷、槲皮素、淫羊藿苷等可通过诱导细胞自噬，及时清除胞内废物，且人参皂苷还能延长端粒、减少DNA损伤，因此饮用相应口服液对于延缓衰老有效；方法（5），摄入含抗氧化剂的食物，有利于清除自由基，降低对DNA、蛋白质和脂类等大分子物质的损伤，也有一定功效。

教师总结：结合细胞衰老的机制，可通过一些方式去降低相关干扰因素对细胞的损伤，以延缓衰老的速度，但是并不能逆转或者停滞衰老的进程，衰老的细胞终将凋亡。

设计意图：在明确个体衰老与细胞衰老关系的基础上，深入了解细胞衰老的机制，回归情境，评价相关“延缓衰老”方法的有效性，辨别伪科学，培养学生关注社会热点问题的责任意识，提高学生运用生物学知识解决实际生活问题的能力。

3.4再探情境，理解细胞凋亡及意义

衰老细胞的死亡也称为细胞凋亡，教师引导学生观察图片（见图3），描述细胞凋亡及被机体清除的过程。

教师请学生判断图4是否为凋亡细胞并说明原因。学生对比细胞凋亡过程细胞形态的变化，判断出该细胞不是凋亡细胞，因为该细胞表面没有皱缩，且细胞核变大，细胞膜裂解。教师介绍该细胞属于坏死，是病理性的死亡。机体受到撞击或者擦伤时都会导致该部位细胞坏死。

教师引导学生联系生活经历，探讨受伤部位出现的症状，从而引出炎症反应的概念，并补充炎症是由于细胞裂解内容物流出导致的。教师提问：人体很多部位每天都有细胞凋亡，作为个体有什么感觉吗？为什么细胞凋亡不会引发炎症反应？学生可分析出细胞凋亡过程始终有膜结构包被最终被吞噬，所以不会引发炎症反应。

教师总结细胞凋亡的概念：衰老细胞的死亡也称为细胞凋亡，是细胞发育过程中的岿然步骤，是由某种基因引发的，所以是编程性死亡。这种严格受基因调控的死亡，属于正常的生理性变化，不同于病变或伤害导致的病理性死亡。

教师总结：综合以上学习内容，可得出人体的衰老和死亡是由于细胞普遍衰老和死亡导致的正常的生命历程，“岁月催人老”是—个不可抗拒的自然规律。

设计意图：通过观察细胞凋亡的图片，学生对细胞凋亡的变化有具象的认知，并与细胞坏死进行区别，培养学生比较和类比的能力。通过分析细胞凋亡的实例，概括细胞凋亡的意义，学生能够充分认识到细胞凋亡是一种自然的生理过程，有利于形成稳态与平衡观。

4教学反思

本节课从现实问题入手，围绕核心问题，通过层层递进的活动设计，达成教学目标。基于真实情境的问题驱动，提高了学生在学习过程中的主动性和主体性，促进了其对概念的理解和构建过程，实现了生物学知识与生活实际的有效融通。通过教学实践，可进一步优化教学流程，例如，细胞电镜图的识别对学生有较高难度，教师可先向学生介绍电镜图的特点，同时展示细胞凋亡和细胞坏死的电镜图，结合生物体细胞死亡的实例，让学生自主区分两种细胞死亡方式，并尝试概括细胞凋亡的概念及意义。