聚焦新高考 指向高階思維的“混合式教學”實踐探索

徐煒

摘要：以染色體的復制、加倍、平均分配為主線進行教學設計，按照“情境導入引出主題—巧設問題初步探究—科學引導深入探究—分組活動構建模型—建立概念歸納總結”的順序開展教學活動，培養學生的科學思維和科學探究能力.

關鍵詞：高階思維;混合式教學;有絲分裂;高中生物

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2022）03-0143-03

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，在布魯姆認知過程的六個維度中表現為應用、分析、評價和創造，具體是指問題求解、決策制定、批判性思維和創造性思維能力，是綜合運用分析性、創造性和實踐性思維的能力.

“混合式”教學（Blending Learning）就是要把傳統課堂教學和E-Learning （即數字化或網絡化學習）的優勢結合起來，形成優勢互補，從而獲得更佳的教學效果.

本次教學活動意在指向學生的高階思維，采用板書、課件、模具、資料、視頻相結合的混合式教學，培養學生科學思維與科學探究能力，提升學生的生物科學素養.

1 教材分析

“細胞增殖”是蘇教版高中生物教材必修1《分子與細胞》第4章第1節的內容.分為兩課時，第一課時的教學主要包括“細胞周期”和“動物細胞的有絲分裂”兩塊內容，其中“染色體的復制、加倍與平均分配”是教學的重難點.學好有絲分裂可以幫助學生更輕松地掌握減數分裂，也為后續必修2《遺傳與進化》模塊中遺傳學內容的學習打下基礎.

2 教學目標

（1）通過學習個體生長發育的過程，明確生命的發展是一個動態的變化過程這一生命觀念;通過學習細胞內遺傳物質的變化，認同生命的運動性，形成科學的自然觀和世界觀.

（2）通過閱讀資料、觀看視頻、辨識圖像，總結有絲分裂過程各個時期的主要特征，歸納細胞周期的概念和特點，提高學生的比較、分析、歸納的科學思維能力.

（3）通過小組合作的方式構建有絲分裂中染色體變化的模型，鍛煉學生的動手與合作學習的能力，增強團隊意識，培養創新精神.

（4）通過閱讀細胞有絲分裂的發現史，體會科學發展的不易，明確人類的許多科學發現都會經歷一代又一代人的探索，才一步一步接近事實的真相，眾多的一小步終將匯合成科學前進的一大步.

3 教學過程

3.1 情境導入，引出主題

播放一段種子萌發植物生長的視頻，同時提供一段資料，引導學生自主分析多細胞生物生長的主要原因，可以通過細胞生長增大細胞體積，也可以通過細胞分裂增加細胞數目.從而引出本節課的教學主題—《細胞增殖》.接下來，通過展示洋蔥根尖分生區細胞有絲分裂的裝片圖，指出視野下多個細胞呈現出不同的分裂相，有的細胞核被染成深色，有的細胞核被一些“微結構”所代替，這些“微結構”它們時而呈細絲狀，時而呈帶狀，帶狀物時而聚集在一起，時而分散在細胞兩極.緊接著拋出2個問題：圖片中被染成深色的條狀物是什么？絲狀物又是什么？兩者是同一種物質還是兩種物質嗎？它們之間的關系是怎樣？學生在思考這些問題時會自主通過下發的歷史資料（資料1-7）自主分析，得出答案.

資料11842年，內格里觀察到百合和紫露草細胞核在分裂過程中被一群很微小、生存時間很短的微結構所替代 ，不過他所觀察到的微結構與現代染色體有很大差異.

資料21848年，霍夫曼斯特證實微結構的存在，觀察到植物細胞分裂后期兩組染色體的產生

資料31873年，施耐德觀察一種扁蟲受精卵的分裂，分裂開始整個核變成一團卷曲的細線，以后呈增厚的帶狀物.帶狀物最初是不規則的，以后在細胞中央排成玫瑰花狀.并開始兩兩分裂，帶狀物增多，每一部分各朝一個極的方向移動.

資料41877年，弗萊明觀察了蠑螈細胞的分裂，提出了染色體“縱向分裂”模式，認為開始是一根連續的染色體，以后經橫斷成若干染色體（1879年他認為斷裂的線體是等長的，1880年他認為長度不等）.于1882年提出了mitosis（即有絲分裂）這一術語，但分裂階段界限不夠清晰.

資料51880年左右，斯覺斯伯格首次提出動物和植物有絲分裂過程具有高度的統一性 ，認為有絲分裂的實質是染色體的形成及其向兩個子細胞的平均分配.

資料61885年前后拉布爾、貝內登認為在前期染色體并非頭尾相連成一連續線團，而是一開始就互相分開.

資料71885年拉布爾、1887鮑維里認為在細胞靜止不分裂的時候染色體就已經存在，只不過是細絲狀（即染色質）.

設計意圖：通過觀看視頻，讓學生感受到生命的綻放，直奔細胞分裂這一主題.此處設計的問題也是旨在引導學生將有絲分裂的學習重點放在染色體的行為變化上，并讓學生借助資料分析，自主發現染色質與染色體的關系.同時一系列的科學探究史也意在讓學生深刻體會到任何一項科學發現都不是一個人能完成的，是多位科學家前赴后繼努力的結果，中途可能會經歷某個觀點被推翻被質疑的過程，但只要鍥而不舍、最終總能揭示真理.

3.2 巧設問題，初步探究

展示植物細胞一分為二、二分為四的圖片，教師講述，如果細胞分裂只是單純的一分為二，那么子代細胞中的遺傳物質必然會越分越少，可現實情況卻是，細胞通過有絲分裂得到的子細胞在遺傳物質上和親代細胞是保持一致的，這不由得讓人們想到細胞在分裂之前肯定會經歷一次物質的儲備，尤其是遺傳物質要進行復制.接著給學生再提供一段資料（資料8），自主閱讀后緊接著拋出3個問題：染色體復制的結束是形成了什么？染色體復制后數目立即加倍嗎？怎樣實現染色體的數目加倍？進而引入“染色體結構”以及“一條染色體的行為變化”的學習.

資料8現今研究表明，細胞在分裂之前，必須進行一定的物質準備，特別是遺傳物質要進行復制.染色體復制的結果是形成兩條姐妹染色單體，兩條姐妹染色單體由共同的著絲粒連接（一條染色體一個著絲粒）.著絲粒分裂后，姐妹染色單體分開，成為染色體，染色體數目暫時加倍.

新教材加入了“著絲粒”與“著絲點”的介紹，兩條姐妹染色單體由同一個著絲粒相連，在著絲粒的外圍還有著絲點，著絲點內側與著絲粒相互交織，外側與紡錘體微管相連.另外，“一條染色體在有絲分裂中的行為變化”是本節課的重難點，筆者在此處將課件與教具相結合，以扭扭棒表示染色質、圖釘代表著絲粒、螺旋纏繞后的扭扭棒代表染色體，向學生動態展示染色質的復制、染色體的形成、著絲粒的分裂，然后在白板后貼上軟磁片展示在黑板上（如圖1所示）.

設計意圖：由染色體的結構到一條染色體的行為變化，中間設置的3個小問題，層層逼近、環環相扣，旨在給學生搭建一個思維臺階，更好的去理解染色體復制并不意味著數目上的立即加倍，染色體的數目是和著絲點（著絲粒）保持一致的.染色體復制后，著絲粒并沒有即刻分裂，故而染色體的數目沒有立即加倍，而是要等著絲粒分裂，姐妹染色單體分開后，染色體數目才會有個短暫加倍的過程.接著染色體的平均分配最終導致子代細胞與親代細胞遺傳信息上的一致性.模型的展示也是為后續學生小組合作自主構建有絲分裂各時期染色體變化埋下伏筆，不至于拿到材料包一片茫然.

3.3 科學引導，深入探究

從一條染色體的行為變化中分析歸納染色體、DNA、姐妹染色單體的數目.這部分也是個難點，精心制作動圖課件可以巧妙地易化這一難點.從學生的認知規律出發，一步一個設問，不斷強化學生對“染色體數等于著絲粒數、著絲粒分裂染色體加倍、染色體復制后形成兩條姐妹染色單體，每條單體一個DNA，故而染色體復制后DNA會立即加倍”等易錯點的理解.接著從一條染色體的行為變化切換到多條染色體的行為變化，這里會涉及到一個“隊形”的排列，多條染色體形成的細胞分裂相有多種？是誰在牽引著紡錘體運動？筆者在此處的設計是：讓學生結合一條染色體的行為變化，自主閱讀1873年施耐德的發現資料，嘗試對5個有代表性的細胞分裂圖像（如圖2所示）進行排序，并陳述理由.

設計意圖：讓學生根據顯微鏡下的洋蔥根尖分生區細胞有絲分裂裝片，判斷有絲分裂的順序，從發現史中領悟科學家研究有絲分裂的思路和方法，養成科學思維的習慣.

3.4 分組活動，構建模型

6人一組，給每組提供扭扭棒、膠帶、大頭釘、白板等材料，結合課本116頁內容，通過組內合作構建有絲分裂各個時期染色體行為變化模型，并對模型制作的方法和構建理由進行交流.構建結束后每組選派一個代表上臺展示匯報（如圖3所示），其他小組可對展示的模型進行評價和提問，教師對模型構建中存在的問題進行指正并給予點評.

設計意圖：通過模型構建可實現抽象概念的具體化、直觀化和形象化，加深學生對細胞分裂過程中染色體行為變化的理解.學生親手構建才會發現其中有一系列問題要解決，引發學生思維上的碰撞.同時學生通過小組合作，調動了學習的積極性，培養了動手能力、語言表達能力并增強了團隊意識.

4 教后反思

本次教學活動從學生的認知規律出發，對教材原有的教學順序進行了調整，先學習有絲分裂過程、再引入細胞周期概念.并且在進行有絲分裂內容教學時，以“一條染色體的復制、加倍、平均分配”為主線進行教學設計，按照“情境導入引出主題—巧設問題初步探究—科學引導深入探究—分組活動構建模型—建立概念歸納總結”的順序開展教學活動，以期能培養學生科學思維與科學探究能力，提升學生的生物科學素養.

參考文獻：

[1]夏雪梅.在真實課堂中為何要促進高階思維.中國教育報，2014-04-08（007）.

[2]趙姬.聚焦科學素養進行“細胞的增殖”（第一課時）的教學.生物學教學，2018，43（12）：36-37.

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