指向深度学习的高中生物单元教学情境创设策略

王强

【摘要】以“细胞的生命历程”为例，从“创设大情境，服务单元学习”“创设任务型情境，促进深度学习”“创设应用型情境，评价深度学习”等三个方面阐述以深度学习为导向的高中生物单元教学的情境创设策略，促进深度学习，发展学科核心素养。

【关键词】深度学习；单元教学；情境创设；细胞的生命历程

在“细胞的生命历程”单元教学中，为了激发学生对单元学习的求知欲，教师创设能统摄整个单元的大情境。通过创设任务型情境驱动学生主动学习，在完成学习任务的过程中形成生命观念、发展科学思维、增强社会责任意识等达到落实生物学科核心素养的目的。单元学习结束后，创设应用型情境，引导学生对单元各课时知识进行有机地整合，运用所掌握的概念和思维方法来解决复杂情境的问题，形成更深层次的生物理论框架，促进学生的学习能力和思维水平的提高，进一步发展核心素养。

一、创设大情境，服务单元学习

单元教学往往由若干个与该教学主题相关的课时组成，教师需要先对各个课时内容以及它们之间的联系做系统的分析，形成统摄整个单元的大概念，而大概念的学习需要创设与此相关的大情境，激发学生对本单元整体内容主动探索的興趣。“细胞的生命历程”既是单元的学习主题，也是单元的大概念，与此概念相关的内容包括：细胞的增殖、细胞分化、细胞衰老和凋亡等一系列的细胞生命历程，该历程是微观的、抽象而又复杂的。在第一个课时“细胞的增殖”一节教学中，教师可以创设大情境，即播放动画视频“受精卵的‘前世与‘今生”，让学生直观地了解人从发育的起点—受精卵开始，经过细胞的增殖，细胞的分化及凋亡等生命历程，教师再根据视频内容设计问题串：“每个人生命的起点都是从一个细胞（受精卵）开始，而一个成年人体细胞的数量数以亿计，人体细胞是如何由最初的一个细胞发展到几十万亿个的？在人体胚胎发育过程中，细胞数量的增多和细胞形态结构发生变化的原因是什么？在胎儿手的发育过程中是什么原因让最初连在一起的五个手指最后发育成为单个的手指？”学生通过对上述问题的思考和主动探索，对本单元的学习形成整体认知结构。

二、创设任务型情境，促进深度学习

高考评价体系中所谓的“情境”即“问题情境”，指的是真实的问题背景，是以问题或任务为中心构成的活动场域。情境的重要价值在于将“具体知识”转化为“学习任务”，教师在创设情境的过程中要注重学习情境和学习任务相结合，即创设任务型的教学情境，真实复杂的情境素材可以驱动学生将问题转化为学习任务，主动参与学习，主动获取新知。学生在任务型情境中通过抽象概括、模型建构等学习活动解决问题，同时达到深刻理解知识和提高学生思维品质的目的，再应用经深度学习所形成的生命观念解释生命现象，应用思维方法解决生产生活实践问题，促进深度学习的发展。

1.创设任务型情境，深度建构概念形成生命观念

生命观念的形成是一个从生物学事实到生物学概念的过程，在“细胞分化”一节的教学中，为了让学生深刻理解并掌握细胞分化的概念，教师可先创设细胞分化相关的真实情境并根据情境设计若干学习任务，通过任务驱动学生主动思考构建概念。

情境1：同一动（植）物个体存在形态结构和功能各不相同的细胞，但在胚胎发育早期，各个细胞彼此相似；来自同一个体的细胞，具有相同的遗传信息，但这些细胞中处于关闭和活动中的基因各不相同。

任务1：讨论人类的受精卵形成复杂的个体和植物的胚胎发育成完整植株过程中出现不同细胞、组织的原因；结合相关资料分析归纳细胞分化的实质。

情境2：在人体内，红细胞的寿命为120d左右，而白细胞的寿命仅为5～7d。这些血细胞都是没有增殖分裂能力。白血病患者的血液中正常的血细胞明显减少，异常的白细胞大量出现，通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。

任务2：思考问题“为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？”“为什么将正常人的骨髓移植到白血病患者的体内可以有效治疗白血病？”

通过引导学生对以上学习情境的分析和理解，对学习任务的思考、讨论和比较，将抽象化为具体，从现象到本质认识细胞的分化，在任务驱动下解决问题，在解决问题的基础上归纳、概括构建细胞分化的概念，再经过进一步的抽象、概括形成生命观念。

2.创设任务型情境，深度构建模型发展科学思维

细胞的有丝分裂过程是微观的、抽象的，一直以来是本单元教学的难点，尤其是分裂的各时期染色体、染色单体、DNA三者数量的变化学生很容易混淆，为了让学生在学习过程中更容易掌握，深刻理解有丝分裂的具体过程，在教学中教师可以运用图示、模型建构、实物模拟等方式创设任务型情境，引导学生主动参与模拟、体验有丝分裂的过程。

情境1：多媒体展示显微镜下荧光标记细胞分裂的动态视频。

任务1：画出一条染色体在细胞分裂过程中的形态变化简图。

情境2：用细铁丝制作染色体的物理模型。

任务2：模拟有丝分裂过程中染色体行为的行为变化。

情境3：假定某生物的一个体细胞中的DNA数和染色体数均为4或者2N。

任务3：分别推演出有丝分裂各时期的染色体、染色单体、DNA三者的数量变化并用曲线图来表示。

创设上述的任务情境，引导学生根据真实情境和假设构建有丝分裂的物理模型和数学模型，使微观抽象的有丝分裂过程变成直观的演绎，让学生明确有丝分裂的概念，再利用已经掌握的概念去判断、分析和解释有丝分裂过程中DNA、染色体和染色单体等的变化规律，在构建有丝分裂变化模型和推演三个曲线图的过程中完成思维的转换和显化，有助于发展学生抽象概括的科学思维。

3.创设任务型情境，深度感悟生命增强社会责任

社会责任是高中生物核心素养的重要组成部分，课程标准对学生提出了社会责任的要求，强调学生要积极运用生物的知识和方法关注社会议题，参与并理解性的解释和判断，解决现实生产生活中的问题，主动向他人宣传关爱生命的观念和知识等。生物课程是培养社会责任的重要载体，对生命的尊重和理解是形成正确生命观的前提，也是尊重生命、关爱他人的基础，生物学的很多内容都与此有关，“细胞衰老和死亡”就是比较经典的一个例子。

情境1：多媒体展示2幅图片（婴儿和老年人）。

任务1：通过比较、分析2幅图片中二者外在特征的区别，概述细胞衰老的具体特征。

情境2：教材中人体内某些特定细胞的寿命和分裂能力的关系图表、年龄因素与细胞衰老关系的实验资料。

任务2：尝试从细胞衰老的特征去解释原因，构建细胞衰老与个体衰老的关系模型。查找资料并结合教材，描述细胞衰老的特征，并尝试从细胞衰老角度来解释个体衰老。

任务3：利用课余时间查询细胞衰老的机制和细胞衰老有关的最新科研发现，以小组为单位制作一期关于关爱老年人的手抄报。

细胞衰老是微观的过程，通过创设以上的学习情境，引导学生先了解细胞衰老的特征（形态），再进一步探究细胞衰老的具体原因（物质变化），从宏观到微观的认知逻辑，从而能辩证地看待细胞衰老和个体衰老是正常的生命现象，理性看待衰老和死亡，形成正确的生命观。思考并讨论人口老龄化社会及其可能带来的问题，帮助学生形成理解并关爱老年人的社会责任意识。

三、创设应用型情境，评价深度学习

实际上，不仅在教学中要创设情境，在测评学生生物学学科核心素养的发展状况时，同样需要设置情境。在单元教学过程中不仅要落实核心素养的培养，还要解决学生经过单元学习后核心素养的评价问题。单元综合评价应重在评估学生对大概念的掌握情况，创设的情境要指向深度学习和学科核心素养的发展，情境要从科研成果、生产生活问题等角度出发，又要能呼应学习单元的大概念，让学生的观念、思维、能力和意识在应用生物学概念和原理解决具体问题中得以体现，使评价不仅能评估学生的深度学习程度，也能促进学生核心素养发展。

经“细胞的生命历程”单元学习后，教师可设置以下学习情境：干细胞是一种具有自我复制能力的多潜能细胞，具有很强的分化能力，经其自我复制和分化，可增加我们身体功能细胞的数量和活性以代替衰老、损伤的功能性细胞，再生其退化的功能，是人体功能强大的修复师和建设者。科学家通过将干细胞回输进人体内，在损伤性信号的刺激下，干细胞能够向受损器官、组织主动迁移、分化并归巢到受损病灶，从而对受损细胞进行全面的、根源上的修复。从根本上达到延缓衰老、疾病防治、改善亚健康的目的。

以上情境涉及到细胞的增殖、分化和衰老等内容，围绕“细胞的生命历程”这一核心概念，教师要精心设置一系列的问题引导学生运用经过单元学习初步形成的生命观念、思维方法、社会责任意识等对以上问题进行思考并回答。具体如下：

如果没有类似干细胞之类的细胞，人体将会怎么样？干细胞的增殖和分化对人类的健康有何意义？细胞衰老是否等于个体衰老？二者之间有什么关系？通过学生思考和讨论，将细胞的增殖、分化以及衰老凋亡等生命历程有机联系起来，让知识从碎片化走向整体化，从次位概念到大概念的形成和深度学习的评价都有非常重要的意义。

总之，在高中生物的单元教学中，教师要善于通过创设各种满足学生学习需求的学习情境，通过情境导向、任务驱动、知识整合、綜合评价等策略促进学生的深度学习，使学生在深度学习中逐步发展生物学学科核心素养。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]吴成军.生物学学科核心素养的教学与评价[M].上海：华东师范大学出版社，2020.

（基金项目：本文系海南省教育科学规划课题2021年度专项课题“指向深度学习的高中生物学单元教学设计”的研究成果，课题编号为QJH202110065）