指向概念生成的進階式問題驅動策略
——以“有絲分裂”概念教學為例

駱霞琴 周忠芬

（1 浙江省湖州市德清縣教育研訓中心 浙江湖州 313200 2 浙江省湖州市德清縣高級中學 浙江湖州 313200）

新頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確提出“讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念，發展生物學學科核心素養”“學生應該在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念”［1］。可見概念在生物學教學中具有舉足輕重的作用。

問題是學習的開始，是思維的動力。通過提問，可激發興趣、提供支架、啟迪思維、得到反饋，但問題需要設計與組織，才能發揮應有的效用。受學習進階理論的啟迪，筆者認為進階式問題驅動教學可描述為：在教學過程中圍繞學科核心概念，創設具有學科特色的教學情境，設計連貫的、逐級遞進的問題鏈，以進階式問題為學生學習進程搭建攀升的階梯，驅動學生的認知思維向著更高的水平逐級進階［2］。通過課堂觀察和課后調查發現，課堂教學中教師一般都會精心設計問題，但通常以單個形式出現，缺乏核心，不利于學生新概念的生成。本文以“有絲分裂”概念的生成為例，探索指向概念生成的進階式問題驅動教學策略。

1 切準教學起點

新課程倡導學生為主體、教師為主導。為充分發揮學生的主動性,進階式問題驅動教學應注重以生為本，以學生的已有知識為起點重構文本，整合設計。

學生在初中階段已學習了動、植物細胞的基本結構及功能，初步建立了“細胞是生命活動的基本單位”這一大概念，能說出細胞核是細胞的的控制中心，細胞核中具有遺傳物質DNA 等相關知識。本課基于學生豐富的有關細胞分裂的前概念，對文本進行重構。利用學生感興趣的“壁虎尾再生”的現象，引導學生思考：①從細胞層面看，壁虎的尾是如何再生的？②細胞分裂結果如何？③分裂產生的2 個新細胞之間有什么關系？④請猜測，染色體變化最關鍵的特點是什么？ 精心設計的進階式問題，逐步引導學生分析與推理，為學生搭建了一條典型的學習路徑和攀升階梯。

2 聚焦核心問題

有絲分裂是真核生物進行細胞增殖的主要方式，該概念的生成涉及細胞周期、分裂間期、分裂期、前期、中期、后期、末期、DNA、染色體、染色單體、著絲粒、中心體、紡錘體、紡錘絲、赤道板、細胞板、囊泡、復制、均分、解體、重建、核分裂、胞質分裂、親代細胞和子細胞等一系列的知識點及其所衍生的一系列問題［3］，如果不加以設計與組織，知識點之間的關聯度就不夠緊密，不利于學生構建知識體系。

經過研究發現，本節教學雖涉及的知識點較多，但都是圍繞“染色體在細胞分裂過程中的行為變化”展開的。于是設計了“細胞分裂過程中如何實現遺傳物質的均等分配”這一統攝性的核心問題，從“結構與功能相適應”的生命觀念角度，抓住現象背后的本質。這一核心問題有利于學生從生命整體的層面認識細胞分裂是一個連續的過程，從不同角度認識“有絲分裂”在生命延續和發展、生物遺傳和變異中的重要作用。聚焦核心問題，變碎片為整體，使學生更明確學習目標，促進有效學習。

3 緊扣邏輯關系

問題解決的程序就是運用一定的操作，使問題從初始狀態經過一步步的中間狀態，達到目標狀態的過程［4］。這些中間狀態是指教師要根據學生培養目標及教學目標圍繞核心問題，研究學生的最近發展區，精心設計一定序列的子問題，使學生更好地構建知識體系。

為了讓學生深刻理解“細胞分裂過程中如何實現遺傳物質的均等分配”這一核心問題并體驗“進階式問題驅動”這一教學方式，教學中緊扣知識內在的邏輯關系，將部分子問題排序如下：①洋蔥根尖細胞中遺傳物質存在于哪里？ ②根尖細胞有絲分裂形成的親、子代細胞遺傳物質是否相同？③親代和子代細胞之間為什么要保證染色體的恒定？ ④如何保證親、子代之間染色體數目恒定？ ⑤細胞核和紡錘絲如何幫助染色體均分？ ⑥細胞的哪些結構阻礙了染色體的行為變化？怎樣解決？⑦染色體均分后，細胞壁、細胞膜、細胞質如何完成分裂？ 有序的子問題，環環緊扣，步步進階，激活舊知，引導新知，促進“有絲分裂”概念的逐步生成。

4 引導自主構建

高效學習的發生需要有實效的教學組織與引導，通過進階式問題驅動使學生產生疑問并自主參與構建的課堂才是真正高效的課堂。層層遞進的較高難度的問題，可促使學生用比較、推理、概括、圖形轉化等更復雜的方式自主構建知識體系，發展高階思維。

本節課在“染色體行為變化”的認識過程中，通過進階式問題驅動學生自主構建，促進了學生的分析、評價和創造等高階思維的發展。

學生觀察洋蔥根尖有絲分裂的永久裝片，展示如圖1所示顯微鏡視野中相關分裂時期的圖像，初步了解有絲分裂不同階段遺傳物質的2 種形態（一種是標號16 所示的絲狀的染色質結構，另一種是標號9、11 所示的棒狀的染色體結構）。學生根據自己的生活經驗與邏輯推理，對圖像進行排序，對有絲分裂過程有一個整體的認識，知道有絲分裂過程中遺傳物質需要先排列到細胞中央再分開。

圖1 洋蔥根尖有絲分裂

教師設置進階式問題，驅動學生層層深入思考：①是什么引導染色體在細胞中有序地移動？為什么能引導？②染色體需移動到赤道板后再分裂，這樣做的意義是什么？ ③如何保證子細胞中遺傳物質相同且不減少？ ④分裂初期細胞需要做什么準備？ 是如何實現的？

學生通過討論、分析得出：染色體有序的移動行為確保了均分；保持遺傳物質的穩定需要先復制再均分。

教師介紹模擬材料扭扭棒，展示如圖2所示的遺傳物質的4 種形態，并引入資料：人體一個細胞DNA 總長度為2.04 m，大部分位于細胞核中的染色體上，人體細胞的直徑在10～200 μm 之間。

圖2 遺傳物質的4 種形態

引導學生分析：遺傳物質保持什么形態適合復制？ 什么形態適合均分？

學生通過分析，認識到染色質形態更適合復制，染色體形態更適合均分。師生共同構建染色質與染色體在細胞分裂過程中的形態轉化關系圖（圖3）。

圖3 形態轉變

教師繼續設問：①一個細胞中會有多少條染色體？②染色體在分裂過程中發生了哪些變化？③細胞形態上會有什么變化？ ④怎樣用模型表示有絲分裂的主要特征？

通過展示不同生物細胞的染色體圖片，學生了解到不同生物染色體的形態、數目不同，但染色體通常是成對存在的（為以后學習同源染色體的概念做好鋪墊）。將生物有絲分裂模型簡化為一個細胞中2 對4 條染色體，用2 種顏色的扭扭棒代表遺傳物質分別來自父方和母方，將扭扭棒伸長和折疊代表不同染色體，用墨點代表染色體上的著絲粒。

學生自主構建了圖4所示的“有絲分裂”概念模式圖。該圖扼要地呈現出了細胞一分為二、分裂前、后保持遺傳物質穩定性的有絲分裂特征。在構建過程中，學生經歷了分析、評價和創造，高階思維 得 到發展［5］。

圖4 細胞有絲分裂概念

為了讓學生更準確地理解有絲分裂的概念，將學生分組，要求學生利用扭扭棒模擬整個過程中染色體的變化行為，并對結果進行相互評價。

圖5展示的是部分學生的作品：將染色體復制后用顏色不同的扭扭棒扭在一起（認為這樣可確保復制出的同源染色體一模一樣），將形態相同、一樣長短的染色體分在一起（認為既然染色體成對存在，則細胞分裂時染色體應成對排列）。

圖5 學生作品

課堂上學生通過分析、創造、互評，構建并修正了模型。

最后，播放有絲分裂過程的動態視頻：間期中的染色質在M 期濃縮成染色體形態，染色體的形成、復制和移動等活動，保證了將S 期復制的2 套DNA 分子平均地分到2 個子細胞中。學生進一步理解有絲分裂過程中遺傳物質的復制均分過程，使“有絲分裂”概念的生成水到渠成。

5 體會

本節課通過聚焦核心問題——細胞分裂過程中如何實現遺傳物質的精準均分，利用不斷遞進的進階式問題驅動教學，比較有效地促進了學生對知識的理解和聯系，較順利地促進了學生“有絲分裂”概念的生成。

進階式問題驅動教學強調以生為本的教材重構，將陳述性知識轉變為進階式的問題，層層追問，在不斷思考、探究中深入。通過比較、推理、概括、圖形轉化、評價等方式，將新知納入到原有的知識框架中，學生自主構建知識體系，發展了其高階思維。

在本節內容的學習過程中，學生學習模型與建模的研究方法，能結合模型理解有絲分裂能確保遺傳信息在親代和子代間的一致性的原因，促進結構與功能觀的進一步形成，達成課程標準中“學生應該在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念”的目標要求。

本節課的重心落在學生對“有絲分裂”概念的生成上，在后續的教學過程中，教師將通過觀察、對話、測試等多種方式，引導學生動手、動腦創作動物細胞有絲分裂整個過程的物理模型和繪制有絲分裂過程中染色體、染色單體、DNA 數目變化規律的數學模型，及時有效地幫助學生深刻理解生物學概念，進而促進學生生物學學科核心素養的發展。