以大情境服务大概念的跨模块复习教学

黄五洋 (湖北省石首市第一中学 石首 434400)

普通高中生物学课程标准的基本理念之一是内容聚焦大概念。大概念是反映学科本质、构成学科框架的概念。在一个模块内容中围绕大概念组织教学成为共识。大概念在跨模块的复习教学中鲜有研究。主要原因是大概念位于顶层，其分解的下属概念内容零散复杂，无法适应跨模块复习教学的需要。

图例具有可持续的持久解释力、可发展的稳固学习力等特点。现以“分泌蛋白的合成运输”为原始素材，选择具有思维爆发潜力的衍生图例为载体，开发具有整体性、框架性的变式，组织大情境，由分散的小概念凝聚成为大概念，实现知识增殖、思维增值。

1 蛋白分选的图例

图1为蛋白分选的图例，据图组织迁移性情境： 核基因编码的蛋白质运输去向取决于氨基酸序列中是否包含信号序列以及信号序列的差异。学生描述图中经②③过程形成的蛋白质经过④途径后的去向。比较某些蛋白质经⑥、⑦、⑧过程的去向差异。学生分析问题： 经②过程进入内质网的多肽，③过程输出的蛋白质并不包含信号序列，原因是(信号序列在内质网中被切除)。在内质网中未折叠或错误折叠的蛋白质，会在内质网中大量堆积，此时细胞通过进行细胞水平的反馈调节，讨论可能的途径(改变基因表达减少新蛋白质的合成，或增加识别并降解错误折叠蛋白质的相关分子)。除了图中⑤以外，送往不同细胞结构的蛋白质具

图1 蛋白分选的图例

有不同的信号序列，思考这种现象的意义(细胞内蛋白质定向运输所必需的)。以上教学从分泌蛋白到其他蛋白去向横向类比，帮助学生达成概念认识： 细胞蛋白质的合成与运输是多种细胞器相互协调分工合作的结果，是生物膜系统整体功能的体现，更是细胞的系统功能。

2 细胞自噬的图例

图2为细胞自噬的图例，提供细胞自噬信息并组织过程性情境： 细胞自噬是将细胞内受损、变性、衰老的蛋白质或细胞器运输到溶酶体内并降解的过程。图中有甲(微自噬)、乙(巨自噬)、丙(分子伴侣介导)三种方式，都贯穿于正常细胞的生命历程中。若抑制肝癌发展期大鼠的细胞自噬，其肿瘤的体积和数量都比对照组小，推测其原因可能是(癌细胞可利用自噬降解产物作为代谢的原料，以满足增殖和生长的需要)。酵母能在饥饿时通过细胞自噬而存活，讨论其机理是(将自身物质或结构降解后可作为细胞呼吸的原料)。神经退行性疾病是突变蛋白质堆积引起，提高细胞的自噬能力可以治疗，思考原因(细胞自噬能清除突变的蛋白质)。丙肝病毒(HCV)感染的细胞中出现自吞小泡堆积，推测原因可能是(HCV病毒阻止自吞小泡与溶酶体融合)。联系不同生物学事实和现象的本质，学生获得概念发展： 囊泡联系沟通多种生命活动，囊泡是细胞各种结构功能联系的基础。

图2 细胞自噬的图例

3 凸显囊泡功能的图例

图3是凸显囊泡功能的图例。提供囊泡运输信息并组织过程化情境： 囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构，主要作用是承担细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输，称之为囊泡运输。一般包括出芽、锚定和融合等过程。生物膜转化的中心是(内质网)，囊泡运输的枢纽是(高尔基体)。如果供体膜是高尔基体，受体膜是内质网，此时囊泡具体功能是什么(错误加工的蛋白质的回收)。帮助蛋白质正确折叠的分子伴侣在何种结构(内质网)。若某基因突变后内质网出芽形成的囊泡大量积累，则该基因表达的蛋白质功能是什么(促进囊泡与高尔基体融合)。胰岛B细胞中出现此种情况会导致何种后果(学生讨论)。只有当囊泡上的V-SNARE蛋白与受体结合后囊泡与靶膜才能融合，说明膜融合过程具有特异性。将分泌蛋白与溶酶体水解酶进行类比，学生可以发展以下概念认识： 细胞的膜结构通过直接或者间接的联系构成生物膜系统，囊泡并非只运输分泌蛋白，高尔基体并非只加工分泌蛋白。囊泡的运输具有特异性。

图3 凸显囊泡功能的图例

4 以遗传为背景的图例

图4是以基因表达调控为背景的图例，组织运用性教学情境： 据图回答细胞膜成分的更新途径以及细胞内调节胆固醇含量的具体过程。思考人体中胆固醇的主要作用有哪些并总结溶酶体的功能。思考脂蛋白合成的车间是何种细胞器(内质网)。思考水解酶从合成到进入溶酶体的途径。思考水解酶的酸性环境如何维持、溶酶体膜如何稳定。当LDL受体出现遗传性缺陷时，会导致血浆胆固醇含量有什么变化(增多)。该图例从系统的视角揭示了细胞基因表达调控机制与胆固醇代谢的紧密联系，帮助学生达成深度概念认识： 细胞内代谢存在反馈调节，细胞内的信息传递受到基因的调控，而代谢产物又会影响基因的表达。

图4 以遗传为背景的图例

5 以代谢为背景的图例

图5是以细胞代谢为背景的图例。组织运用性情境，表述图中的信息。参考： 胰岛B细胞属于反射弧中效应器的组成部分，在适宜刺激下会产生兴奋。静息电位的基础是(细胞外钠离子多，细胞内钾离子多)。细胞内外离子分布不均匀的前提是(主动运输)。静息电位的维持、动作电位的传递、胞吐、囊泡的运输都是消耗能量的过程。直接提供能量的物质通常是ATP。ATP的主要来源是有氧呼吸的第三阶段。通过此图例的挖掘，学生获得的概念发展是： 葡萄糖不仅是能源物质，还是信息物质；胰岛B细胞分泌功能的基础是细胞代谢；个体的结构与功能协调统一的前提是细胞代谢，稳态调节机制的细胞基础是物质运输与能量转换。

图5 以代谢为背景的图例

6 以调节为背景的图例

图6是以调节为背景的图例，组织运用性教学情境，阐述此图含义。例如： 葡萄糖通过协助扩散方式进入胰岛B细胞，氧化分解后产生ATP， ATP作为信息分子与ATP敏感的K+通道蛋白上的识别位点结合，K+通道蛋白磷酸化后关闭，进而触发Ca2+通道打开，使胰岛B细胞储存胰岛素的囊泡转运至细胞膜附近并与之融合。拓展： 水通道蛋白在肾小管上皮细胞内部囊泡储存，分析这种现象的意义(调控水通道蛋白释放实现精确的控制)。如此教学将蛋白质、生物膜系统与生命活动调节的内容联系起来，用意在于发展概念认识： 个体稳态调节机制最终是通过分子水平的信息传递来完成的。

图6 以调节为背景的图例

图例1、 2、 3基于分子与细胞模块的大概念“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”设计。图例4基于遗传与进化模块的大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”设计。图例5、 6基于稳态与调节模块的大概念“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”设计。上述6个图例以一般问题、论证、阅读、写作等活动依次构建大情境，帮助学生在学科视野下理解大概念。大情境促进学生已有概念发生碰撞冲突，催化独立的、分散的小概念(细胞器的功能、细胞膜的功能、物质运输、细胞呼吸、信息传递、基因表达、兴奋)孕育为完整大概念： 不同层次的生命系统物质、能量和信息变化有统一性，细胞内代谢和分子水平的调节是个体稳态的基础，根本原因是基因表达与调控。以图例为生长点，设计螺旋式大情境(迁移化情境、过程化情境、运用性情境)，将是跨模块复习教学的重要策略。