促进深度学习的生物学复习课主题式情境教学

黄惠涛

[摘要] 作为中学生物教学的基本课型，在复习课中践行深度学习至关重要。基于“细胞的分化、衰老、凋亡和癌变”复习课教学，以主题式情境为主线，以问题链导学为载体，完成了创设主题情境，引发沉浸体验;拓展情境迁移，促进变式训练;深化情境协作，生成协同思考;梳理情境历程，获取建构能力环节的教学过程。

[关键词] 深度学习;情境主题;复习课

与虚假学习、浅层学习不同的是，深度学习强调学习者本体能动性的学习，并透过知识符号的变式训练、情境应用去强化学生学科本质、迁移实践与自主建构等能力的提升。[1]在现实的生物学教学中，多层次、立体化的情境使用恰恰可以帮助学生从不同生活经验的案例中，逐步审视知识的应用与本质，从而较好地达成深度学习。与此同时，复习课作为中学生物教学的基本课型，蕴含着大量可相互关联的知识内容、现实应用的经验认知与知识探究的一般方法。因此，在复习课中应当着力克服情境创设碎片化，以主题式情境教学促进深度学习的有效发生。[2]鉴于此，研究者以“细胞的分化、衰老、凋亡和癌变”复习课教学为例，考量学生在复习时存在的如何从分子层面解释细胞分化和基因的选择性表达，原癌基因與抑癌基因在细胞中有何作用等问题，体现主题式情境教学过程。

一、创设主题情境，引发沉浸体验

创设主题式情境最关键的是要找准切入点。“细胞的分化、衰老、凋亡和癌变”一课涵盖知识点多，因此选择学生相对熟悉的细胞癌变开展教学，并给出情境1：网络视频——乐乐爸爸不幸患了白血病，为了救爸爸，10岁的乐乐努力增重，成功给爸爸捐献造血干细胞。此时，教师可以说明视频中的乐乐虽年纪尚小，身体瘦弱，却十分孝顺，并敢于承担，这种精神令人动容。随后，教师设置问题：造血干细胞移植为何可以治疗白血病？大部分学生的回答是造血干细胞分化形成多种血细胞做事，教师便可以引导学生思考什么是干细胞。

[设计意图]复习课一开始，通过日常生活中的新闻导入，创设学生熟悉但又一知半解的情境，通过“为什么造血干细胞移植可以治疗癌症”激发学生思维灵活度，引发学生的沉浸式体验，并在情境中体悟“细胞分化”这一基本概念。与此同时，让学生感受到“孝”这一中华民族的传统美德，增强学生的社会责任感。

之后，教师就可引出问题：造血干细胞为什么会出现分化？紧接着，呈现以下一则材料：生物体细胞中的基因可分为管家基因和奢侈基因两类。其中，管家基因的产物是维持细胞基本生命活动所必需的，奢侈基因的产物能够赋予细胞特异性的生理功能。图1是乐乐体内的3种细胞，abcd表示细胞内部分基因，请同学们分组讨论思考问题。

具体问题如下：（1）图1中 A、B、C三种细胞中的基因是否相同？为什么？_____是管家基因，_____是奢侈基因。（2）A、B、C三种细胞能否代表乐乐的红细胞？细胞A、B分别表示什么细胞？（3）若用生长激素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，细胞能出现杂交带。若用生长激素基因作探针检测生长激素基因的mRNA， 细胞能出现杂交带。

（4）细胞出现分化后，分子和细胞水平分别会出现怎样的变化？在5 min的小组讨论后，学生基本都可以回答出（1）（2）两个问题，虽然对问题（3）涉及的内容有些遗忘，但经过教师提示，学生也顺利地答出。在教师的引导下，根据问题（4），学生最终得出结论：细胞分化的实质是基因的选择性表达。

[设计意图]大多数学生对“基因的选择性表达”这一核心概念并没有理解透彻。教师通过一道题目作为材料呈现，帮助学生从分子水平和细胞水平进一步理解细胞分化的实质，既提高了学生小组合作和交流的能力，又增强了“细胞分化”与必修2“基因的表达”以及选修3“基因工程”中的相关知识之间的联系。

二、拓展情境迁移，促进变式训练

为了促进学生对知识的深度理解，促进知识能迁移至不同情境中使用，教师给出情境2：虽然乐乐成功地给爸爸捐献了造血干细胞，但爸爸仍然需要继续服用抗癌药物控制病情。近年来研究发现，姜黄素对于白血病有一定的治疗效果，姜黄素是从姜科姜黄属植物姜黄中提取的一种多酚类化合物。设置问题：什么技术能够在不破坏物种多样性的前提下快速大量地产生姜黄素？该技术的原理是什么？此时，有学生提出可以通过植物组织培养技术快速大量产生姜黄素，而植物组织培养技术的原理是细胞的全能性。教师适时引导学生回忆植物组织培养技术的流程以及全能性的概念，再通过两个实例，即壁虎断尾重生与种子萌发成为新的植株，加强学生对“细胞全能性”概念的理解。

[设计意图]问题情境的设置要紧扣复习主题，通过患癌药物姜黄素的提取，将“细胞分化”与“全能性”这一核心概念与选修3植物组织培养技术联系起来。学生在学习的过程中既能够体会到知识融合的乐趣，也能体会到用所学知识解决实际问题带来的成就感。而教师则进一步引导学生讨论高度分化的植物细胞具有全能性的原因，并比较动、植物细胞全能性区别，以便学生在知识的迁移应用中深化实践思考。

随后，教师创设情境3：通过进一步的检查发现，乐乐爸爸的白血病是细胞癌变导致的。并设置问题：我们可以通过哪些特征判断细胞已经发生癌变？在让学生回忆细胞癌变的三大特征后，教师展示癌变后医院化验单，说明细胞膜成分会改变，会产生癌胚抗原、甲胎蛋白等物质。同时，教师继续设问：细胞癌变的根本原因是什么？学生回答是原癌基因和抑癌基因的突变。

由此，教师追问：正常细胞中有原癌基因和抑癌基因吗？它们在细胞中有什么作用？细胞癌变是一个基因突变引起的吗？请学生通过资料分析进行回答。呈现材料：（1）原癌基因在细胞中主要负责调控细胞周期，控制细胞的生长和分裂进程，抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖。（2）大肠癌涉及系列基因突变，包括抑癌基因的失活突变，如APC、TP53等，原癌基因的激活突变，如KRAS、BRAF、PIK3CA等。这些特异性的基因突变已作为肿瘤早期诊断标志物。

[设计意图]传统课堂中对于原癌基因、抑癌基因与细胞癌变的关系都是简单带过，学生其实并不能完全理解细胞癌变的“累积效应”，教师通过资料分析帮助学生进一步理解细胞癌变，巩固学生资料分析能力。

三、深化情境协作，生成协同思考

为了促进对情境的深入思考，教师设置小组活动一：学生分组讨论治疗癌症的方法。学生经过热烈的讨论，从生活常识出发可以总结出一些传统治疗方法，如化疗、放疗和手术切除等。

[设计意图]教师先通过问题“哪些特征可以判断细胞发生癌变”，自然地将课本上的知识转变成解决现实问题的依据，激发了学生学习的动力。然后，再以资料分析和问题串的形式引导学生独立思考，深入分析细胞癌变的机理，使学生感受到思考的乐趣。最后，通过“活动一”不仅增强了学生的合作交流能力，更通过知识迁移的方式激发学生深层次、多角度地分析问题。[3]

教师呈现情境4：医生在对乐乐和爸爸的细胞进行培养时，发现乐乐的细胞增殖能力普遍高于爸爸的。对于这一现象，学生自然联想到是细胞衰老所致。教师接着追问学生：爸爸的体内还有新生细胞，乐乐体内有衰老细胞吗？此时，学生就认识到细胞衰老与人体衰老的关系。随后，教师继续设置情境5：姜黄素作用于EoL-1白血病细胞株，可抑制细胞于G0/G1期，并通过调节相关基因的表达来诱导细胞发生凋亡。[4]并提问学生细胞凋亡的决定因素、细胞凋亡与细胞坏死是否为同一概念等问题。如此一来，学生通过分析情境资料可得出细胞凋亡是由基因决定的结论。然后，教师再给出细胞凋亡的几个实例（个体发育中的细胞编程性死亡、成熟个体中细胞的自然更新和效应T细胞裂解靶细胞），帮助学生加深对细胞凋亡的理解，比较细胞凋亡和细胞坏死的区别。

[设计意图]问题情境的设置始终紧扣复习主题，学生很自然地跟着教师设计深化自身认知，由细胞分化到细胞癌再到细胞衰老，逐步突破课本章节之间的壁垒，实现知识之间的融合。在这个过程中，学生进行自主且有深度的学习，由客观认知转入理论学习，再将理论与现实联系，加强对微观抽象知识的理解，同时激发他们关注老年人健康的社会责任感。而在姜黄素的情境设置与问题解决过程中，教师通过提供的情境资料，带领学生进行深度学习，突破“细胞凋亡”这一核心概念，完成基于主题情境的复习旧知环节。

四、梳理情境历程，获取建构能力

学习者的知识不仅通过教师传授得到，更是学习者在特定情境、他人帮助下，通过利用学习资料自主建构获得。有效的复习课堂教学是学生不断地探究和实践、自主梳理知识要点、获取建构能力的过程。主题式情境教学的初衷是为了让学生更好地理解知识体系，并学会评判应用、自我图式的建构。因此，在脱离情境后教师应给予学生时间和空间，让他们自主归纳和建构知识框架。比如，教师可以设置活动二——请以“细胞的一生”为主题，建构细胞的生命历程的知识网络——来帮助学生对所学知识进行梳理。课堂上学生可能来不及完成整个知识的自主建构，这时教师可以搭建学习脚手架，帮助学生更顺利地建构知识网络（如图2）。

[设计意图]情境的设置有助于学生突破核心概念，但在脱离情境后，学生需要厘清各核心概念之间的逻辑关系，而知识网络图的建构可以帮助学生很快实现这一目标，有助于深度学习的达成。

[本文系江苏省教育科学“十二五”规划2016年度重点课题“高中生物深度学习的教学策略研究”（C-b/

2016/02/04）研究成果]

[參考文献]

[1]吴久宏，丁奕然.深度学习下的生物学课堂特质及教学策略[J].教学与管理，2020（31）：73-75.

[2]邓靖武，刘娜.以大情境统领课堂，克服情境创设碎片化[J].基础教育课程，2020（22）：58-64.

[3]董清，丁奕然.以科学读写践行深度学习的生物学教学研究[J].天津师范大学学报（基础教育版），2021，22（1）：83-87.

[4]朱国华，沈群.姜黄素抗白血病作用及其机制的研究进展[J].中成药，2015，37（10）：2251-2254.