聚焦新高考 指向高阶思维的“混合式教学”实践探索——以“细胞增殖”为例

徐 炜

(江苏省邗江中学 225100)

高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，在布鲁姆认知过程的六个维度中表现为应用、分析、评价和创造，具体是指问题求解、决策制定、批判性思维和创造性思维能力，是综合运用分析性、创造性和实践性思维的能力.

“混合式”教学(Blending Learning)就是要把传统课堂教学和E-Learning (即数字化或网络化学习)的优势结合起来，形成优势互补，从而获得更佳的教学效果.

本次教学活动意在指向学生的高阶思维，采用板书、课件、模具、资料、视频相结合的混合式教学，培养学生科学思维与科学探究能力，提升学生的生物科学素养.

1 教材分析

“细胞增殖”是苏教版高中生物教材必修1《分子与细胞》第4章第1节的内容.分为两课时，第一课时的教学主要包括“细胞周期”和“动物细胞的有丝分裂”两块内容，其中“染色体的复制、加倍与平均分配”是教学的重难点.学好有丝分裂可以帮助学生更轻松地掌握减数分裂，也为后续必修2《遗传与进化》模块中遗传学内容的学习打下基础.

2 教学目标

(1)通过学习个体生长发育的过程，明确生命的发展是一个动态的变化过程这一生命观念；通过学习细胞内遗传物质的变化，认同生命的运动性，形成科学的自然观和世界观.

(2)通过阅读资料、观看视频、辨识图像，总结有丝分裂过程各个时期的主要特征，归纳细胞周期的概念和特点，提高学生的比较、分析、归纳的科学思维能力.

(3)通过小组合作的方式构建有丝分裂中染色体变化的模型，锻炼学生的动手与合作学习的能力，增强团队意识，培养创新精神.

(4)通过阅读细胞有丝分裂的发现史，体会科学发展的不易，明确人类的许多科学发现都会经历一代又一代人的探索，才一步一步接近事实的真相，众多的一小步终将汇合成科学前进的一大步.

3 教学过程

3.1 情境导入，引出主题

播放一段种子萌发植物生长的视频，同时提供一段资料，引导学生自主分析多细胞生物生长的主要原因，可以通过细胞生长增大细胞体积，也可以通过细胞分裂增加细胞数目.从而引出本节课的教学主题—《细胞增殖》.接下来，通过展示洋葱根尖分生区细胞有丝分裂的装片图，指出视野下多个细胞呈现出不同的分裂相，有的细胞核被染成深色，有的细胞核被一些“微结构”所代替，这些“微结构”它们时而呈细丝状，时而呈带状，带状物时而聚集在一起，时而分散在细胞两极.紧接着抛出2个问题：图片中被染成深色的条状物是什么？丝状物又是什么？两者是同一种物质还是两种物质吗？它们之间的关系是怎样？学生在思考这些问题时会自主通过下发的历史资料(资料1-7)自主分析，得出答案.

资料1 1842年，内格里观察到百合和紫露草细胞核在分裂过程中被一群很微小、生存时间很短的微结构所替代 ，不过他所观察到的微结构与现代染色体有很大差异.

资料2 1848年，霍夫曼斯特证实微结构的存在，观察到植物细胞分裂后期两组染色体的产生

资料3 1873年，施耐德观察一种扁虫受精卵的分裂，分裂开始整个核变成一团卷曲的细线，以后呈增厚的带状物.带状物最初是不规则的，以后在细胞中央排成玫瑰花状.并开始两两分裂，带状物增多，每一部分各朝一个极的方向移动.

资料4 1877年，弗莱明观察了蝾螈细胞的分裂，提出了染色体“纵向分裂”模式，认为开始是一根连续的染色体，以后经横断成若干染色体(1879年他认为断裂的线体是等长的，1880年他认为长度不等).于1882年提出了mitosis(即有丝分裂)这一术语，但分裂阶段界限不够清晰.

资料5 1880年左右，斯觉斯伯格首次提出动物和植物有丝分裂过程具有高度的统一性 ，认为有丝分裂的实质是染色体的形成及其向两个子细胞的平均分配.

资料6 1885年前后拉布尔、贝内登认为在前期染色体并非头尾相连成一连续线团，而是一开始就互相分开.

资料7 1885年拉布尔、1887鲍维里认为在细胞静止不分裂的时候染色体就已经存在，只不过是细丝状(即染色质).

设计意图：通过观看视频，让学生感受到生命的绽放，直奔细胞分裂这一主题.此处设计的问题也是旨在引导学生将有丝分裂的学习重点放在染色体的行为变化上，并让学生借助资料分析，自主发现染色质与染色体的关系.同时一系列的科学探究史也意在让学生深刻体会到任何一项科学发现都不是一个人能完成的，是多位科学家前赴后继努力的结果，中途可能会经历某个观点被推翻被质疑的过程，但只要锲而不舍、最终总能揭示真理.

3.2 巧设问题，初步探究

展示植物细胞一分为二、二分为四的图片，教师讲述，如果细胞分裂只是单纯的一分为二，那么子代细胞中的遗传物质必然会越分越少，可现实情况却是，细胞通过有丝分裂得到的子细胞在遗传物质上和亲代细胞是保持一致的，这不由得让人们想到细胞在分裂之前肯定会经历一次物质的储备，尤其是遗传物质要进行复制.接着给学生再提供一段资料(资料8)，自主阅读后紧接着抛出3个问题：染色体复制的结束是形成了什么？染色体复制后数目立即加倍吗？怎样实现染色体的数目加倍？进而引入“染色体结构”以及“一条染色体的行为变化”的学习.

资料8 现今研究表明，细胞在分裂之前，必须进行一定的物质准备，特别是遗传物质要进行复制.染色体复制的结果是形成两条姐妹染色单体，两条姐妹染色单体由共同的着丝粒连接(一条染色体一个着丝粒).着丝粒分裂后，姐妹染色单体分开，成为染色体，染色体数目暂时加倍.

新教材加入了“着丝粒”与“着丝点”的介绍，两条姐妹染色单体由同一个着丝粒相连，在着丝粒的外围还有着丝点，着丝点内侧与着丝粒相互交织，外侧与纺锤体微管相连.另外，“一条染色体在有丝分裂中的行为变化”是本节课的重难点，笔者在此处将课件与教具相结合，以扭扭棒表示染色质、图钉代表着丝粒、螺旋缠绕后的扭扭棒代表染色体，向学生动态展示染色质的复制、染色体的形成、着丝粒的分裂，然后在白板后贴上软磁片展示在黑板上(如图1所示).

图1

设计意图：由染色体的结构到一条染色体的行为变化，中间设置的3个小问题，层层逼近、环环相扣，旨在给学生搭建一个思维台阶，更好的去理解染色体复制并不意味着数目上的立即加倍，染色体的数目是和着丝点(着丝粒)保持一致的.染色体复制后，着丝粒并没有即刻分裂，故而染色体的数目没有立即加倍，而是要等着丝粒分裂，姐妹染色单体分开后，染色体数目才会有个短暂加倍的过程.接着染色体的平均分配最终导致子代细胞与亲代细胞遗传信息上的一致性.模型的展示也是为后续学生小组合作自主构建有丝分裂各时期染色体变化埋下伏笔，不至于拿到材料包一片茫然.

3.3 科学引导，深入探究

从一条染色体的行为变化中分析归纳染色体、DNA、姐妹染色单体的数目.这部分也是个难点，精心制作动图课件可以巧妙地易化这一难点.从学生的认知规律出发，一步一个设问，不断强化学生对“染色体数等于着丝粒数、着丝粒分裂染色体加倍、染色体复制后形成两条姐妹染色单体，每条单体一个DNA，故而染色体复制后DNA会立即加倍”等易错点的理解.接着从一条染色体的行为变化切换到多条染色体的行为变化，这里会涉及到一个“队形”的排列，多条染色体形成的细胞分裂相有多种？是谁在牵引着纺锤体运动？笔者在此处的设计是：让学生结合一条染色体的行为变化，自主阅读1873年施耐德的发现资料，尝试对5个有代表性的细胞分裂图像(如图2所示)进行排序，并陈述理由.

图2

设计意图：让学生根据显微镜下的洋葱根尖分生区细胞有丝分裂装片，判断有丝分裂的顺序，从发现史中领悟科学家研究有丝分裂的思路和方法，养成科学思维的习惯.

3.4 分组活动，构建模型

6人一组，给每组提供扭扭棒、胶带、大头钉、白板等材料，结合课本116页内容，通过组内合作构建有丝分裂各个时期染色体行为变化模型，并对模型制作的方法和构建理由进行交流.构建结束后每组选派一个代表上台展示汇报(如图3所示)，其他小组可对展示的模型进行评价和提问，教师对模型构建中存在的问题进行指正并给予点评.

图3

设计意图：通过模型构建可实现抽象概念的具体化、直观化和形象化，加深学生对细胞分裂过程中染色体行为变化的理解.学生亲手构建才会发现其中有一系列问题要解决，引发学生思维上的碰撞.同时学生通过小组合作，调动了学习的积极性，培养了动手能力、语言表达能力并增强了团队意识.

4 教后反思

本次教学活动从学生的认知规律出发，对教材原有的教学顺序进行了调整，先学习有丝分裂过程、再引入细胞周期概念.并且在进行有丝分裂内容教学时，以“一条染色体的复制、加倍、平均分配”为主线进行教学设计，按照“情境导入引出主题—巧设问题初步探究—科学引导深入探究—分组活动构建模型—建立概念归纳总结”的顺序开展教学活动，以期能培养学生科学思维与科学探究能力，提升学生的生物科学素养.