促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的生物學(xué)復(fù)習(xí)課主題式情境教學(xué)

黃惠濤

[摘要] 作為中學(xué)生物教學(xué)的基本課型，在復(fù)習(xí)課中踐行深度學(xué)習(xí)至關(guān)重要。基于“細(xì)胞的分化、衰老、凋亡和癌變”復(fù)習(xí)課教學(xué)，以主題式情境為主線，以問題鏈導(dǎo)學(xué)為載體，完成了創(chuàng)設(shè)主題情境，引發(fā)沉浸體驗(yàn);拓展情境遷移，促進(jìn)變式訓(xùn)練;深化情境協(xié)作，生成協(xié)同思考;梳理情境歷程，獲取建構(gòu)能力環(huán)節(jié)的教學(xué)過程。

[關(guān)鍵詞] 深度學(xué)習(xí);情境主題;復(fù)習(xí)課

與虛假學(xué)習(xí)、淺層學(xué)習(xí)不同的是，深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者本體能動(dòng)性的學(xué)習(xí)，并透過知識(shí)符號(hào)的變式訓(xùn)練、情境應(yīng)用去強(qiáng)化學(xué)生學(xué)科本質(zhì)、遷移實(shí)踐與自主建構(gòu)等能力的提升。[1]在現(xiàn)實(shí)的生物學(xué)教學(xué)中，多層次、立體化的情境使用恰恰可以幫助學(xué)生從不同生活經(jīng)驗(yàn)的案例中，逐步審視知識(shí)的應(yīng)用與本質(zhì)，從而較好地達(dá)成深度學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，復(fù)習(xí)課作為中學(xué)生物教學(xué)的基本課型，蘊(yùn)含著大量可相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)內(nèi)容、現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知與知識(shí)探究的一般方法。因此，在復(fù)習(xí)課中應(yīng)當(dāng)著力克服情境創(chuàng)設(shè)碎片化，以主題式情境教學(xué)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的有效發(fā)生。[2]鑒于此，研究者以“細(xì)胞的分化、衰老、凋亡和癌變”復(fù)習(xí)課教學(xué)為例，考量學(xué)生在復(fù)習(xí)時(shí)存在的如何從分子層面解釋細(xì)胞分化和基因的選擇性表達(dá)，原癌基因與抑癌基因在細(xì)胞中有何作用等問題，體現(xiàn)主題式情境教學(xué)過程。

一、創(chuàng)設(shè)主題情境，引發(fā)沉浸體驗(yàn)

創(chuàng)設(shè)主題式情境最關(guān)鍵的是要找準(zhǔn)切入點(diǎn)。“細(xì)胞的分化、衰老、凋亡和癌變”一課涵蓋知識(shí)點(diǎn)多，因此選擇學(xué)生相對熟悉的細(xì)胞癌變開展教學(xué)，并給出情境1：網(wǎng)絡(luò)視頻——樂樂爸爸不幸患了白血病，為了救爸爸，10歲的樂樂努力增重，成功給爸爸捐獻(xiàn)造血干細(xì)胞。此時(shí)，教師可以說明視頻中的樂樂雖年紀(jì)尚小，身體瘦弱，卻十分孝順，并敢于承擔(dān)，這種精神令人動(dòng)容。隨后，教師設(shè)置問題：造血干細(xì)胞移植為何可以治療白血病？大部分學(xué)生的回答是造血干細(xì)胞分化形成多種血細(xì)胞做事，教師便可以引導(dǎo)學(xué)生思考什么是干細(xì)胞。

[設(shè)計(jì)意圖]復(fù)習(xí)課一開始，通過日常生活中的新聞導(dǎo)入，創(chuàng)設(shè)學(xué)生熟悉但又一知半解的情境，通過“為什么造血干細(xì)胞移植可以治療癌癥”激發(fā)學(xué)生思維靈活度，引發(fā)學(xué)生的沉浸式體驗(yàn)，并在情境中體悟“細(xì)胞分化”這一基本概念。與此同時(shí)，讓學(xué)生感受到“孝”這一中華民族的傳統(tǒng)美德，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

之后，教師就可引出問題：造血干細(xì)胞為什么會(huì)出現(xiàn)分化？緊接著，呈現(xiàn)以下一則材料：生物體細(xì)胞中的基因可分為管家基因和奢侈基因兩類。其中，管家基因的產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，奢侈基因的產(chǎn)物能夠賦予細(xì)胞特異性的生理功能。圖1是樂樂體內(nèi)的3種細(xì)胞，abcd表示細(xì)胞內(nèi)部分基因，請同學(xué)們分組討論思考問題。

具體問題如下：（1）圖1中 A、B、C三種細(xì)胞中的基因是否相同？為什么？_____是管家基因，_____是奢侈基因。（2）A、B、C三種細(xì)胞能否代表樂樂的紅細(xì)胞？細(xì)胞A、B分別表示什么細(xì)胞？（3）若用生長激素基因作探針檢測A、B、C三類細(xì)胞的DNA分子，細(xì)胞能出現(xiàn)雜交帶。若用生長激素基因作探針檢測生長激素基因的mRNA， 細(xì)胞能出現(xiàn)雜交帶。

（4）細(xì)胞出現(xiàn)分化后，分子和細(xì)胞水平分別會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化？在5 min的小組討論后，學(xué)生基本都可以回答出（1）（2）兩個(gè)問題，雖然對問題（3）涉及的內(nèi)容有些遺忘，但經(jīng)過教師提示，學(xué)生也順利地答出。在教師的引導(dǎo)下，根據(jù)問題（4），學(xué)生最終得出結(jié)論：細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。

[設(shè)計(jì)意圖]大多數(shù)學(xué)生對“基因的選擇性表達(dá)”這一核心概念并沒有理解透徹。教師通過一道題目作為材料呈現(xiàn)，幫助學(xué)生從分子水平和細(xì)胞水平進(jìn)一步理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，既提高了學(xué)生小組合作和交流的能力，又增強(qiáng)了“細(xì)胞分化”與必修2“基因的表達(dá)”以及選修3“基因工程”中的相關(guān)知識(shí)之間的聯(lián)系。

二、拓展情境遷移，促進(jìn)變式訓(xùn)練

為了促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的深度理解，促進(jìn)知識(shí)能遷移至不同情境中使用，教師給出情境2：雖然樂樂成功地給爸爸捐獻(xiàn)了造血干細(xì)胞，但爸爸仍然需要繼續(xù)服用抗癌藥物控制病情。近年來研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素對于白血病有一定的治療效果，姜黃素是從姜科姜黃屬植物姜黃中提取的一種多酚類化合物。設(shè)置問題：什么技術(shù)能夠在不破壞物種多樣性的前提下快速大量地產(chǎn)生姜黃素？該技術(shù)的原理是什么？此時(shí)，有學(xué)生提出可以通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速大量產(chǎn)生姜黃素，而植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是細(xì)胞的全能性。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生回憶植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程以及全能性的概念，再通過兩個(gè)實(shí)例，即壁虎斷尾重生與種子萌發(fā)成為新的植株，加強(qiáng)學(xué)生對“細(xì)胞全能性”概念的理解。

[設(shè)計(jì)意圖]問題情境的設(shè)置要緊扣復(fù)習(xí)主題，通過患癌藥物姜黃素的提取，將“細(xì)胞分化”與“全能性”這一核心概念與選修3植物組織培養(yǎng)技術(shù)聯(lián)系起來。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中既能夠體會(huì)到知識(shí)融合的樂趣，也能體會(huì)到用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題帶來的成就感。而教師則進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生討論高度分化的植物細(xì)胞具有全能性的原因，并比較動(dòng)、植物細(xì)胞全能性區(qū)別，以便學(xué)生在知識(shí)的遷移應(yīng)用中深化實(shí)踐思考。

隨后，教師創(chuàng)設(shè)情境3：通過進(jìn)一步的檢查發(fā)現(xiàn)，樂樂爸爸的白血病是細(xì)胞癌變導(dǎo)致的。并設(shè)置問題：我們可以通過哪些特征判斷細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生癌變？在讓學(xué)生回憶細(xì)胞癌變的三大特征后，教師展示癌變后醫(yī)院化驗(yàn)單，說明細(xì)胞膜成分會(huì)改變，會(huì)產(chǎn)生癌胚抗原、甲胎蛋白等物質(zhì)。同時(shí)，教師繼續(xù)設(shè)問：細(xì)胞癌變的根本原因是什么？學(xué)生回答是原癌基因和抑癌基因的突變。

由此，教師追問：正常細(xì)胞中有原癌基因和抑癌基因嗎？它們在細(xì)胞中有什么作用？細(xì)胞癌變是一個(gè)基因突變引起的嗎？請學(xué)生通過資料分析進(jìn)行回答。呈現(xiàn)材料：（1）原癌基因在細(xì)胞中主要負(fù)責(zé)調(diào)控細(xì)胞周期，控制細(xì)胞的生長和分裂進(jìn)程，抑癌基因主要阻止細(xì)胞不正常的增殖。（2）大腸癌涉及系列基因突變，包括抑癌基因的失活突變，如APC、TP53等，原癌基因的激活突變，如KRAS、BRAF、PIK3CA等。這些特異性的基因突變已作為腫瘤早期診斷標(biāo)志物。

[設(shè)計(jì)意圖]傳統(tǒng)課堂中對于原癌基因、抑癌基因與細(xì)胞癌變的關(guān)系都是簡單帶過，學(xué)生其實(shí)并不能完全理解細(xì)胞癌變的“累積效應(yīng)”，教師通過資料分析幫助學(xué)生進(jìn)一步理解細(xì)胞癌變，鞏固學(xué)生資料分析能力。

三、深化情境協(xié)作，生成協(xié)同思考

為了促進(jìn)對情境的深入思考，教師設(shè)置小組活動(dòng)一：學(xué)生分組討論治療癌癥的方法。學(xué)生經(jīng)過熱烈的討論，從生活常識(shí)出發(fā)可以總結(jié)出一些傳統(tǒng)治療方法，如化療、放療和手術(shù)切除等。

[設(shè)計(jì)意圖]教師先通過問題“哪些特征可以判斷細(xì)胞發(fā)生癌變”，自然地將課本上的知識(shí)轉(zhuǎn)變成解決現(xiàn)實(shí)問題的依據(jù)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。然后，再以資料分析和問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，深入分析細(xì)胞癌變的機(jī)理，使學(xué)生感受到思考的樂趣。最后，通過“活動(dòng)一”不僅增強(qiáng)了學(xué)生的合作交流能力，更通過知識(shí)遷移的方式激發(fā)學(xué)生深層次、多角度地分析問題。[3]

教師呈現(xiàn)情境4：醫(yī)生在對樂樂和爸爸的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)樂樂的細(xì)胞增殖能力普遍高于爸爸的。對于這一現(xiàn)象，學(xué)生自然聯(lián)想到是細(xì)胞衰老所致。教師接著追問學(xué)生：爸爸的體內(nèi)還有新生細(xì)胞，樂樂體內(nèi)有衰老細(xì)胞嗎？此時(shí)，學(xué)生就認(rèn)識(shí)到細(xì)胞衰老與人體衰老的關(guān)系。隨后，教師繼續(xù)設(shè)置情境5：姜黃素作用于EoL-1白血病細(xì)胞株，可抑制細(xì)胞于G0/G1期，并通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)來誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。[4]并提問學(xué)生細(xì)胞凋亡的決定因素、細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死是否為同一概念等問題。如此一來，學(xué)生通過分析情境資料可得出細(xì)胞凋亡是由基因決定的結(jié)論。然后，教師再給出細(xì)胞凋亡的幾個(gè)實(shí)例（個(gè)體發(fā)育中的細(xì)胞編程性死亡、成熟個(gè)體中細(xì)胞的自然更新和效應(yīng)T細(xì)胞裂解靶細(xì)胞），幫助學(xué)生加深對細(xì)胞凋亡的理解，比較細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別。

[設(shè)計(jì)意圖]問題情境的設(shè)置始終緊扣復(fù)習(xí)主題，學(xué)生很自然地跟著教師設(shè)計(jì)深化自身認(rèn)知，由細(xì)胞分化到細(xì)胞癌再到細(xì)胞衰老，逐步突破課本章節(jié)之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)知識(shí)之間的融合。在這個(gè)過程中，學(xué)生進(jìn)行自主且有深度的學(xué)習(xí)，由客觀認(rèn)知轉(zhuǎn)入理論學(xué)習(xí)，再將理論與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系，加強(qiáng)對微觀抽象知識(shí)的理解，同時(shí)激發(fā)他們關(guān)注老年人健康的社會(huì)責(zé)任感。而在姜黃素的情境設(shè)置與問題解決過程中，教師通過提供的情境資料，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，突破“細(xì)胞凋亡”這一核心概念，完成基于主題情境的復(fù)習(xí)舊知環(huán)節(jié)。

四、梳理情境歷程，獲取建構(gòu)能力

學(xué)習(xí)者的知識(shí)不僅通過教師傳授得到，更是學(xué)習(xí)者在特定情境、他人幫助下，通過利用學(xué)習(xí)資料自主建構(gòu)獲得。有效的復(fù)習(xí)課堂教學(xué)是學(xué)生不斷地探究和實(shí)踐、自主梳理知識(shí)要點(diǎn)、獲取建構(gòu)能力的過程。主題式情境教學(xué)的初衷是為了讓學(xué)生更好地理解知識(shí)體系，并學(xué)會(huì)評(píng)判應(yīng)用、自我圖式的建構(gòu)。因此，在脫離情境后教師應(yīng)給予學(xué)生時(shí)間和空間，讓他們自主歸納和建構(gòu)知識(shí)框架。比如，教師可以設(shè)置活動(dòng)二——請以“細(xì)胞的一生”為主題，建構(gòu)細(xì)胞的生命歷程的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)——來幫助學(xué)生對所學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理。課堂上學(xué)生可能來不及完成整個(gè)知識(shí)的自主建構(gòu)，這時(shí)教師可以搭建學(xué)習(xí)腳手架，幫助學(xué)生更順利地建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（如圖2）。

[設(shè)計(jì)意圖]情境的設(shè)置有助于學(xué)生突破核心概念，但在脫離情境后，學(xué)生需要厘清各核心概念之間的邏輯關(guān)系，而知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖的建構(gòu)可以幫助學(xué)生很快實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，有助于深度學(xué)習(xí)的達(dá)成。

[本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2016年度重點(diǎn)課題“高中生物深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略研究”（C-b/

2016/02/04）研究成果]

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