指向概念生成的进阶式问题驱动策略——以“有丝分裂”概念教学为例

骆霞琴 周忠芬

（1 浙江省湖州市德清县教育研训中心 浙江湖州 313200 2 浙江省湖州市德清县高级中学 浙江湖州 313200）

新颁布的《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确提出“让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念，发展生物学学科核心素养”“学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念”［1］。可见概念在生物学教学中具有举足轻重的作用。

问题是学习的开始，是思维的动力。通过提问，可激发兴趣、提供支架、启迪思维、得到反馈，但问题需要设计与组织，才能发挥应有的效用。受学习进阶理论的启迪，笔者认为进阶式问题驱动教学可描述为：在教学过程中围绕学科核心概念，创设具有学科特色的教学情境，设计连贯的、逐级递进的问题链，以进阶式问题为学生学习进程搭建攀升的阶梯，驱动学生的认知思维向着更高的水平逐级进阶［2］。通过课堂观察和课后调查发现，课堂教学中教师一般都会精心设计问题，但通常以单个形式出现，缺乏核心，不利于学生新概念的生成。本文以“有丝分裂”概念的生成为例，探索指向概念生成的进阶式问题驱动教学策略。

1 切准教学起点

新课程倡导学生为主体、教师为主导。为充分发挥学生的主动性,进阶式问题驱动教学应注重以生为本，以学生的已有知识为起点重构文本，整合设计。

学生在初中阶段已学习了动、植物细胞的基本结构及功能，初步建立了“细胞是生命活动的基本单位”这一大概念，能说出细胞核是细胞的的控制中心，细胞核中具有遗传物质DNA 等相关知识。本课基于学生丰富的有关细胞分裂的前概念，对文本进行重构。利用学生感兴趣的“壁虎尾再生”的现象，引导学生思考：①从细胞层面看，壁虎的尾是如何再生的？②细胞分裂结果如何？③分裂产生的2 个新细胞之间有什么关系？④请猜测，染色体变化最关键的特点是什么？ 精心设计的进阶式问题，逐步引导学生分析与推理，为学生搭建了一条典型的学习路径和攀升阶梯。

2 聚焦核心问题

有丝分裂是真核生物进行细胞增殖的主要方式，该概念的生成涉及细胞周期、分裂间期、分裂期、前期、中期、后期、末期、DNA、染色体、染色单体、着丝粒、中心体、纺锤体、纺锤丝、赤道板、细胞板、囊泡、复制、均分、解体、重建、核分裂、胞质分裂、亲代细胞和子细胞等一系列的知识点及其所衍生的一系列问题［3］，如果不加以设计与组织，知识点之间的关联度就不够紧密，不利于学生构建知识体系。

经过研究发现，本节教学虽涉及的知识点较多，但都是围绕“染色体在细胞分裂过程中的行为变化”展开的。于是设计了“细胞分裂过程中如何实现遗传物质的均等分配”这一统摄性的核心问题，从“结构与功能相适应”的生命观念角度，抓住现象背后的本质。这一核心问题有利于学生从生命整体的层面认识细胞分裂是一个连续的过程，从不同角度认识“有丝分裂”在生命延续和发展、生物遗传和变异中的重要作用。聚焦核心问题，变碎片为整体，使学生更明确学习目标，促进有效学习。

3 紧扣逻辑关系

问题解决的程序就是运用一定的操作，使问题从初始状态经过一步步的中间状态，达到目标状态的过程［4］。这些中间状态是指教师要根据学生培养目标及教学目标围绕核心问题，研究学生的最近发展区，精心设计一定序列的子问题，使学生更好地构建知识体系。

为了让学生深刻理解“细胞分裂过程中如何实现遗传物质的均等分配”这一核心问题并体验“进阶式问题驱动”这一教学方式，教学中紧扣知识内在的逻辑关系，将部分子问题排序如下：①洋葱根尖细胞中遗传物质存在于哪里？ ②根尖细胞有丝分裂形成的亲、子代细胞遗传物质是否相同？③亲代和子代细胞之间为什么要保证染色体的恒定？ ④如何保证亲、子代之间染色体数目恒定？ ⑤细胞核和纺锤丝如何帮助染色体均分？ ⑥细胞的哪些结构阻碍了染色体的行为变化？怎样解决？⑦染色体均分后，细胞壁、细胞膜、细胞质如何完成分裂？ 有序的子问题，环环紧扣，步步进阶，激活旧知，引导新知，促进“有丝分裂”概念的逐步生成。

4 引导自主构建

高效学习的发生需要有实效的教学组织与引导，通过进阶式问题驱动使学生产生疑问并自主参与构建的课堂才是真正高效的课堂。层层递进的较高难度的问题，可促使学生用比较、推理、概括、图形转化等更复杂的方式自主构建知识体系，发展高阶思维。

本节课在“染色体行为变化”的认识过程中，通过进阶式问题驱动学生自主构建，促进了学生的分析、评价和创造等高阶思维的发展。

学生观察洋葱根尖有丝分裂的永久装片，展示如图1所示显微镜视野中相关分裂时期的图像，初步了解有丝分裂不同阶段遗传物质的2 种形态（一种是标号16 所示的丝状的染色质结构，另一种是标号9、11 所示的棒状的染色体结构）。学生根据自己的生活经验与逻辑推理，对图像进行排序，对有丝分裂过程有一个整体的认识，知道有丝分裂过程中遗传物质需要先排列到细胞中央再分开。

图1 洋葱根尖有丝分裂

教师设置进阶式问题，驱动学生层层深入思考：①是什么引导染色体在细胞中有序地移动？为什么能引导？②染色体需移动到赤道板后再分裂，这样做的意义是什么？ ③如何保证子细胞中遗传物质相同且不减少？ ④分裂初期细胞需要做什么准备？ 是如何实现的？

学生通过讨论、分析得出：染色体有序的移动行为确保了均分；保持遗传物质的稳定需要先复制再均分。

教师介绍模拟材料扭扭棒，展示如图2所示的遗传物质的4 种形态，并引入资料：人体一个细胞DNA 总长度为2.04 m，大部分位于细胞核中的染色体上，人体细胞的直径在10～200 μm 之间。

图2 遗传物质的4 种形态

引导学生分析：遗传物质保持什么形态适合复制？ 什么形态适合均分？

学生通过分析，认识到染色质形态更适合复制，染色体形态更适合均分。师生共同构建染色质与染色体在细胞分裂过程中的形态转化关系图（图3）。

图3 形态转变

教师继续设问：①一个细胞中会有多少条染色体？②染色体在分裂过程中发生了哪些变化？③细胞形态上会有什么变化？ ④怎样用模型表示有丝分裂的主要特征？

通过展示不同生物细胞的染色体图片，学生了解到不同生物染色体的形态、数目不同，但染色体通常是成对存在的（为以后学习同源染色体的概念做好铺垫）。将生物有丝分裂模型简化为一个细胞中2 对4 条染色体，用2 种颜色的扭扭棒代表遗传物质分别来自父方和母方，将扭扭棒伸长和折叠代表不同染色体，用墨点代表染色体上的着丝粒。

学生自主构建了图4所示的“有丝分裂”概念模式图。该图扼要地呈现出了细胞一分为二、分裂前、后保持遗传物质稳定性的有丝分裂特征。在构建过程中，学生经历了分析、评价和创造，高阶思维 得 到发展［5］。

图4 细胞有丝分裂概念

为了让学生更准确地理解有丝分裂的概念，将学生分组，要求学生利用扭扭棒模拟整个过程中染色体的变化行为，并对结果进行相互评价。

图5展示的是部分学生的作品：将染色体复制后用颜色不同的扭扭棒扭在一起（认为这样可确保复制出的同源染色体一模一样），将形态相同、一样长短的染色体分在一起（认为既然染色体成对存在，则细胞分裂时染色体应成对排列）。

图5 学生作品

课堂上学生通过分析、创造、互评，构建并修正了模型。

最后，播放有丝分裂过程的动态视频：间期中的染色质在M 期浓缩成染色体形态，染色体的形成、复制和移动等活动，保证了将S 期复制的2 套DNA 分子平均地分到2 个子细胞中。学生进一步理解有丝分裂过程中遗传物质的复制均分过程，使“有丝分裂”概念的生成水到渠成。

5 体会

本节课通过聚焦核心问题——细胞分裂过程中如何实现遗传物质的精准均分，利用不断递进的进阶式问题驱动教学，比较有效地促进了学生对知识的理解和联系，较顺利地促进了学生“有丝分裂”概念的生成。

进阶式问题驱动教学强调以生为本的教材重构，将陈述性知识转变为进阶式的问题，层层追问，在不断思考、探究中深入。通过比较、推理、概括、图形转化、评价等方式，将新知纳入到原有的知识框架中，学生自主构建知识体系，发展了其高阶思维。

在本节内容的学习过程中，学生学习模型与建模的研究方法，能结合模型理解有丝分裂能确保遗传信息在亲代和子代间的一致性的原因，促进结构与功能观的进一步形成，达成课程标准中“学生应该在较好地理解生物学概念的基础上形成生命观念”的目标要求。

本节课的重心落在学生对“有丝分裂”概念的生成上，在后续的教学过程中，教师将通过观察、对话、测试等多种方式，引导学生动手、动脑创作动物细胞有丝分裂整个过程的物理模型和绘制有丝分裂过程中染色体、染色单体、DNA 数目变化规律的数学模型，及时有效地帮助学生深刻理解生物学概念，进而促进学生生物学学科核心素养的发展。