大情境有大精彩——基于“大情境”的生物教学设计

黄忠华 张年逢

（江苏省江阴市华士高级中学 江苏无锡 214421）

以核心素养培育为宗旨的新课标提倡情境教学，通过创设与生产、生活、科研密切相关的真实情境，让学生在情境分析中，开展探究活动，展开科学思维，领悟生命观点，激发社会责任。情境教学能引起学生积极的情绪体验，把学生的认识活动和情感活动更好融合，提高学生的思维品质，促进核心素养的形成。

情境的种类多样，创设的方式不一。有一种情境称为“大情境”或者“一境到底”，指在一节课中，以一则典型材料为主线设计情境。这一情境贯穿课堂始终，学生在这一情境中不断深入讨论、分析、体验、感悟，从而构建概念、发展能力、培养情趣。这里的大情境可以是一则材料，也可以是一个人、一件事、一个话题等。另外，“一境到底”不是说就一个情境，而是以一个情境为主或者为主线，其他情境为辅。下面以高中生物《必修1·分子与细胞》模块中“细胞的分化”一节为例，来说明基于大情境的生物教学设计。

1 大情境创设：关注电影背后的生物学知识——慢性粒细胞性白血病

教师展示《我不是药神》的电影海报（图1），并提供资料:白血病患者的血液中出现了大量的异常白细胞，而正常的血细胞又明显减少。通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。在人体内，红细胞的寿命为120 d左右，白细胞的寿命更短，只有5～7 d。这些血细胞都是失去了分裂能力的细胞。

教师由热播电影切入白血病，接下来围绕白血病及其治疗相关的造血干细胞设计一系列问题，引导学生展开思维，分析现象，得出结论。

（1）骨髓移植可以有效地治疗白血病是因为骨髓中含有什么细胞？

图1 《我不是药神》的电影海报

学生根据生活常识能说出造血干细胞，并知道造血干细胞能产生正常血细胞，教师呈现图2。图2将作为后面多个问题的情境配图。

图2 造血干细胞产生血细胞示意图

（2）白血病是白细胞异常，为什么不直接移植正常的白细胞？

教师结合图2，引发学生进一步思考，使学生加深对白血病治疗机理的理解，并对已分化成熟的细胞一般不能再分裂建立初步感性认识。

（3）造血干细胞产生的红细胞、白细胞、血小板的形态、结构、功能相同吗？

教师结合图2，引导学生分析这三种血细胞形态、结构和功能的差异，归纳出细胞分化的概念。在获得概念的基础上，学生再演绎分析分化现象，如人体受精卵分化产生胎儿多种细胞、叶原基分化产生多种叶片细胞，加深对概念进一步的理解。然后，教师引导学生构建细胞分化的模型，如图3所示。这样从而体现由归纳到演绎、由形象到抽象的思维。

图3 细胞分裂、分化的模型

（4）如果没有细胞分化，还能形成血液吗？受精卵还能发育成个体吗？

此问题的设置是为了让学生理解细胞分化的意义:细胞分化是个体发育的基础，有了细胞分化，才可能形成复杂的多细胞生物体。

（5）根据血细胞分化事实能归纳细胞分化的哪些特点？

教师展示图4，并提供以下生物学事实:

图4 细胞分化形成复杂的多细胞生物体

①造血干细胞分化成红细胞发生在整个生命历程中。

②红细胞形成后，始终保持为红细胞，而不会变成其他类型的细胞。

③红细胞形成后，始终保持为红细胞，直到死亡，而不会再变成幼红细胞。

图4进一步细化了造血干细胞分化产生红细胞的过程。教师引导学生分析这三个生物学事实，使学生自己总结细胞分化的特点。为了增加问题的可操作性，教师还可以设置连线活动，让学生将三个事实和3个特点（持久性、稳定性、不可逆性）连线。

（6）造血干细胞产生幼红、白细胞是通过什么分裂方式？

此问设置一方面强调细胞分裂、分化往往是伴随着进行，另一方面为后面不同细胞中DNA的差异分析做铺垫。

（7）幼红细胞和白细胞中DNA有差异吗？蛋白质呢？

教师引导学生结合图2，分析得出事实，为后面进一步分析做铺垫。学生通过前面有丝分裂的学习，能分析得出有丝分裂产生的2个细胞中DNA没有差异；通过前面蛋白质内容学习，得出2个细胞中蛋白质存在差异，如幼红细胞中有血红蛋白，白细胞中没有血红蛋白。

（8）幼红细胞和白细胞中基因（DNA）相同，说明基因的表达具有什么特点？

教师补充事实:DNA中特定的片段构成基因，基因表达产生对应蛋白质，如血红蛋白基因在幼红细胞中能表达出血红蛋白，而在白细胞中不表达。并要求学生构建模型:根据基因的选择性表达特点，把相关基因和蛋白质放入对应细胞中，如图5所示。

图5 构建细胞分化模型

教师增加基因以及基因与蛋白质关系的事实，是因为这方面知识学生尚未学到。学生延续前一问的分析，能得出基因的表达具有选择性特点。学生在此基础上再进行演绎，构建模型，强化对这一机理的理解。整个过程也体现归纳与演绎的思维。

（9）受精卵细胞能发育成一个完整个体，分化成熟的白细胞能否再发育成一个完整个体？

教师展示图6，提出细胞全能型的概念，并强调高度分化的细胞与受精卵一样含有该物种全套的遗传物质。

图6 分化成熟细胞到完整个体

教师展示实验证据:1937年，美国科学家将烟草形成层细胞培育成植株；1958年，斯图尔德将胡萝卜韧皮部细胞培养成植株；1965年，沃索将烟草单细胞培养成植株；1970年，斯图尔德将胡萝卜单细胞培养成植株。并引导学生根据这些证据，得出结论:已分化植物细胞仍具细胞全能性。

教师继续提供实验证据:到目前为止，人们还没有成功地将已分化的动物体细胞培养成新的个体；1996年，克隆羊多莉问世。学生继续分析，得出结论:已分化动物细胞全能性受到限制，但仍具有“细胞核全能性”。

教师由问题引出细胞全能性的概念，由事实引发学生对细胞全能性的可能性思考，再由实验证据得出结论，此中渗透科学的实证精神。

（10）造血干细胞分裂、分化成血细胞，自身会不会越来越少？

教师结合图1，通过创设“认知冲突”，诱发学生深入思考，从而使学生理解干细胞自我更新的特点，如图7所示。在此基础上，引导学生进一步归纳干细胞3个特点（分化程度较低、能自我更新、能分化产生其他细胞）及其应用。

图7 造血干细胞的增殖与分化

2 分析

以上10个问题均围绕白血病及其治疗相关的造血干细胞这一大情境展开。10个问题较好地串联了细胞分化相关内容。问题1～2是常识分析，除引入课题外，另起到培养学生参与社会话题讨论的意识；问题3指向细胞分化的概念教学；问题4指向细胞分化的意义教学；问题5指向细胞分化的特点教学；问题6～8指向细胞分化的机理教学；问题9、10指向细胞分化相关的细胞全能性和干细胞教学。在10个问题的自然衔接分析中，学生不知不觉就领悟了细胞分化相关知识，并使思维得到训练，还得到了科学探究和实证精神的熏陶。

基于大情境的课堂教学给人以巧妙、流畅之感，能激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果。在日常教学和生活中，教师要多加留心，可以创设不少这样的“大情境教学”。例如，每年新高一“细胞中的糖类和脂质”教学在中秋节前后，有教师就以“中秋月饼”为大情境，甚至课上每位学生品尝一小块，展开糖类和脂质的教学，学生印象深刻。又如，有教师以“HIV入侵和人体抵抗”为大情境，串联“免疫调节”内容教学，一气呵成！