基于APOS理論進行“細胞的分化”一節的概念教學設計

張 呂

(浙江省嵊州愛德外國語學校 312400)

1 教學分析

細胞分化是浙科版高中生物學教材《分子與細胞》第4章第2節“細胞的分化”中的核心內容，既是對細胞結構、功能、分裂等知識的拓展和延伸，又可為學習細胞的全能性、遺傳與變異中“基因控制蛋白質的合成”、細胞工程和胚胎工程奠定基礎。其中教學重點是細胞分化的概念，教學難點是細胞分化的實質。學生雖然在初中階段已學過有關組織、器官、系統的知識，對于細胞分化的例子有一定的感性認識，并且此前也學過有絲分裂等相關內容，但他們對細胞分化概念的理解存有一些困難。

為實現對本節有效的概念教學，作者應用美國學者杜賓斯基等提出的“活動-過程-對象-圖式”(action-process-object-scheme，APOS)理論的四個教學階段進行設計，達到了預期教學目標。

2 教學目標

2.1 知識目標 概述細胞分化的概念；認識細胞分化的實質；理解細胞分化的意義。

2.2 能力目標 培養理論聯系實際、知識遷移應用的能力。

2.3 情感態度與價值觀目標 通過對細胞生命過程更完整的認識，樹立辯證唯物主義的自然觀，逐步建立科學的世界觀。

3 教學過程

3.1 活動階段 (感受概念) 通過舊知導入，做好鋪墊，讓學生在回憶以前知識的基礎上自然進入新課的學習，激發學生的學習興趣，使學生積極參與到新課的學習中；創設問題情境，在活動中思考問題,得出形成概念的相關重要特征(設計環節1、2)。

舊知導入，做好鋪墊(環節1)： 利用多媒體播放人的胚胎發育過程的視頻，提出問題：個體發育的起點是什么？受精卵發育成個體的過程中細胞由少變多，依靠的是什么？那么一個受精卵，如果只進行細胞分裂和細胞生長，能不能形成具有一定形態、結構和生理功能的生物體呢？細胞除了要進行細胞分裂之外，還需要進行怎樣的變化呢？通過一系列問題的引導，借助師生對話自然導入課題“細胞的分化”。

分析圖示，概括概念(環節2)：教師創設問題情境：我們知道人體內的紅細胞有運輸氧氣的功能，但它們只有120 d的壽命，而且沒有細胞核，不能進行細胞分裂。那么這些紅細胞是如何形成的呢？

學生在活動中積極思考討論，教師利用課件展示造血干細胞分化形成各種血細胞的示意圖，讓學生觀察和思考由造血干細胞產生的各種血細胞在形態、結構和生理功能上的差異，從而形成對細胞分化的初步認識。

3.2 過程階段 (獲得概念) 幫助學生自主構建細胞分化的概念，落實概念的生成,培養學生的觀察力和語言表達能力(設計環節3)。

總結歸納，獲得概念(環節3)：教師展示人體另一些不同細胞的圖片，并簡要介紹其形態結構以及功能的不同。提問：想一想這些不同的細胞來自哪里？接著展示這些細胞的來源，讓學生歸納總結，獲得細胞分化的概念。

在教師的引導下，先讓學生嘗試用自己的語言說出細胞分化的概念，然后師生共同總結并以板書的形式準確歸納出概念，再讓學生找出該概念中的關鍵詞，深入理解細胞分化的概念。

3.3 對象階段 (理解概念) 通過小組活動探討細胞分化的本質，培養學生協作探究的能力。理論聯系實際，通過事例讓學生總結得出細胞分化的特點，加深理解和記憶。教師給予學生思考討論的時間，鼓勵學生根據問題多發言。從教學目標出發，注重培養學生對知識進行整理和構建完整的概念圖的學習習慣，以利于知識的理解和掌握，充分鍛煉學生的發散性思維(設計環節4、5、6)。

模擬過程，認識本質(環節4)： 教師提出問題：細胞在形態、結構和生理功能上出現差異僅僅是細胞分化的表面現象，那么出現這些差異的本質原因是什么呢？由一個或一種細胞增殖產生的后代細胞在形態、結構和生理功能上會發生差異性，是不是遺傳物質發生了變異？

學生聯系細胞增殖的有關知識，進行分析討論，得出結論：同一個體的每個細胞都由受精卵有絲分裂產生，含有相同的遺傳物質。

小組活動：以小組為單位探討，未成熟的紅細胞和肌肉細胞這兩種細胞分別有以下哪些物質？請將字母代號寫在細胞下面。

師生歸納得出：生物與生物之間、細胞與細胞之間存在差異，主要是執行生命功能的蛋白質不同，蛋白質的種類、數量的不同構成了細胞之間形態、結構和生理功能的差異。

教師追問：為什么同一個生物體的各個細胞所含有的遺傳物質相同，形態、結構和功能卻有很大的差異？比如高考結束后，擺在相同分數的學生面前的學校是一樣的，那為什么最后進入的學校卻不一樣呢？

學生討論歸納得出：由同一個受精卵發育而來的肌肉細胞和未成熟的紅細胞擁有相同的遺傳物質，但遺傳信息的執行情況不同。

教師聯系生活實例，以工廠類比生物體，以工廠的分工類比細胞分化。講解工廠中的人各司其職，相互配合，有利于提高生產效率。

學生總結歸納出細胞分化的意義。

快速判斷，總結特性(環節5)：教師提出問題情境：下列事實分別說明了細胞分化的哪一特征？

資料1 細胞分化發生在整個生命進程中。

資料2 黑色素細胞在體外培養30多代后仍能合成黑色素；離體培養的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。

資料3 造血干細胞→原紅細胞→早幼紅細胞→中幼紅細胞→晚幼紅細胞→ 成熟紅細胞→死亡

完善概念圖(環節6)：前面幾個環節，學生對于細胞分化有了一定的了解，但怎樣把這部分知識內化呢？通過教師引導學生回顧知識，構建如下知識體系：

3.4 圖式階段 (聯系概念) 檢驗學生對于已學概念是否正確理解和是否具備相似概念的辨析能力。同時，以此作為引子，為后階段介紹細胞的全能性作好鋪墊(設計環節7)。

縱橫聯系，延伸概念(環節7)：學生通過填寫表格，比較細胞的分裂與細胞的分化在“細胞變化、發生時間和在個體發育中的意義”等方面有哪些不同點，從而明確兩者的關系。

教師提出問題：既然細胞分化具有持久性、普遍性和不可逆性。那么已經分化的細胞，還能像早期胚胎細胞一樣，再分化成其他細胞嗎？

師生共同討論得出：細胞分化的實質是細胞內遺傳物質的選擇性表達，說明細胞內有一套完整的遺傳物質(遺傳信息)，只是沒有被表達出來。也就是說細胞具備發育成一個完整生物個體的能力。如果將一個細胞的遺傳信息按照一定的規則表達出來，那么這個細胞及其子細胞就可以發育成一個完整的生物體，自然而然地引出細胞的全能性，為下一概念的教學做好鋪墊。

4 教學反思

APOS理論指導下的概念教學讓學生逐步感受、獲得、理解、聯系概念，能夠更好地幫助學生把握概念。本節教學中，教師面向全體學生，一方面以能力培養為本位，以概念的構建為目標，以問題探討為主要教學方式，引導學生由淺入深進行概念探討，實現有效的概念教學；另一方面注意與現實生活的聯系，利用身邊的生活實例創設情境，把知識形象化、直觀化，讓學生因知識的親近而喜歡生物學，從而達到 “引生活之源，活生物之水”的目的。