沉浸式情景教學在高中生物學課堂教學中的實踐

沉浸式情景教學是一種具有創(chuàng)新性的教學方法，注重學生的參與和體驗，注重知識與情景的融合，注重理論與實際的結(jié)合，而且與現(xiàn)代科學技術密切結(jié)合，如虛擬現(xiàn)實技術、增強現(xiàn)實技術、大數(shù)據(jù)網(wǎng)路、3D體驗等。在高中生物學課堂教學中加強沉浸式情景教學的應用，有利于引導學生深入探究生物學知識，利用所學的生物學知識解答疑問，解決一些生活問題，從而提升學生的生物學綜合素養(yǎng)。

一、沉浸式情景教學模式概述

沉浸式情景教學法是有許多成功范例的語言培訓方法進行創(chuàng)新和改良而形成的一種優(yōu)異的教學方法，即在教師創(chuàng)造的相對封閉的環(huán)境中，學生全方位、全時間段地學習生物學知識，降低外界的干擾，通過場景重現(xiàn)、情景模擬、角色互換游戲等教學方式，在短時間內(nèi)達成學習目標的教學方法。教師可以通過沉浸式情景化課程資源課件整合高中生物學中所有抽象、難懂的內(nèi)容，并在微觀或者宏觀場景中使生物學概念更加直觀、形象、具體，以此將重難點知識進行可視化的轉(zhuǎn)化，賦予教材知識一定的生命力，使教材內(nèi)容靈活多樣，同時拓展和深化教材內(nèi)容，讓學生在看、聽和感受中理解生物學知識、掌握生物學知識，從而提升學習效率。

二、高中生物學沉浸式情景課堂教學案例

▲案例一：“細胞的分化、癌變”沉浸式情景教學案例。

（一）課程內(nèi)容

教師應將分子、細胞的相關知識點作為重點，帶領學生學習細胞的相關理論知識，之后引入癌變的概念，借助社會重點關注的實際問題分析細胞癌變，以及癌變對人類身體的危害，我們應該如何面對它、如何延續(xù)生命等。在課前要求學生利用各種信息技術或者通過其他途徑了解與癌變相關的問題，在課堂上進行小組互動交流，在合作學習中創(chuàng)設教學情境，引導學生選擇科學、健康的生活方式，由于癌細胞的特點與致癌的原因很難區(qū)分開，這也是課堂教學的重難點。

（二）教學目標

1.（1）掌握癌細胞的主要特征。（2）說出引起細胞癌變的外因（致癌因子）。

2.運用資料分析的方法，討論健康的生活方式與癌癥預防的關系。

3.聯(lián)系生活實際，討論惡性腫瘤的防治，選擇健康的生活方式和積極的生活態(tài)度。

（三）情景教學過程

1.導入新課

教師可以提前準備學生熟悉的名人照片或者視頻，通過多媒體展示給學生，引起他們的注意，使其走進課堂深處，然后介紹這些名人去世的真正原因，并要求學生思考他們?nèi)ナ赖墓餐c，以此引入癌癥話題，強調(diào)癌癥的危險性，普及相關基礎知識，學生課前預習之后，課堂上直接進入主要內(nèi)容，分析細胞分化與組織的形成、細胞分化與細胞全能性、細胞癌變的相關概念，指出癌細胞的可遺傳性，而且不會受到集體控制與外界影響。

2.創(chuàng)設情境

教師播放一個人從細胞發(fā)展成人體的視頻。

師：受精卵的分裂方式是什么？

生：有絲分裂。

師：有絲分裂后期有什么特點？

生：紡錘絲縮短，分向兩極的兩套染色體形態(tài)和數(shù)目完全相同。

師：如果只有細胞的分類和細胞的生長，能形成一個復雜的人體嗎？

生：不能。

師：剛出生的嬰兒有六指、并指，這是在胚胎期就已經(jīng)形成的，大家是否見過正常手指的成年人突然分化成六指或并指？

生：沒見過。

師：那還需要經(jīng)過一個什么樣的過程？

生：細胞分化。

師：對，只經(jīng)過細胞的分裂和生長還不能形成復雜的人體，還需要細胞的分化，細胞分化是一個非常復雜的過程。

師：大家認為已經(jīng)高度分化的細胞是否具有發(fā)育成完整生物體的可能？

生：有，因為細胞具有全能性。

師：動植物體的各種組織都是細胞在正常情況下分化的結(jié)果，對人體來講，如果細胞沒有正常分化而出現(xiàn)了畸形分化，細胞將出現(xiàn)癌變，變?yōu)闊o限增殖的細胞，這就是我們說的癌細胞。現(xiàn)在大家討論一下。

師：為什么癌癥難治？

生：它會無限增殖，具有特殊的形態(tài)結(jié)構，細胞膜異常，易轉(zhuǎn)移。

師：日常生活中什么因素會誘發(fā)癌癥？

生：吸煙（焦油）、紫外線照射、乙肝病毒、腫瘤致癌病毒。

3.課堂小結(jié)

教師總結(jié)：

癌細胞一般會在合適的條件下不斷增長，并且癌細胞所處的環(huán)境直接影響它的形態(tài)結(jié)構，如果它的表面出現(xiàn)變化，則細胞膜上的糖蛋白將會逐漸減少，這時細胞的黏著性降低，便會逐漸轉(zhuǎn)移到體內(nèi)。

在講解癌細胞因子時，教師可以借助學生易懂的日光浴詳細進行分析，因為日光浴可以讓皮膚細胞中的膽固醇受到紫外線作用不斷轉(zhuǎn)變成維生素D，能夠很好地預防骨質(zhì)疏松，然而長時間的日光浴會讓紫外線不斷傷害皮膚細胞，如果患有皮膚癌的人，醫(yī)生會建議他注意防曬，以免紫外線灼傷皮膚。在癌變原因分析過程中一定要強調(diào)身體鍛煉與健康的生活方式，讓學生知道飲食和鍛煉對身心健康的重要性，進而告訴學生不能亂吃食物，通過生活化教學強化學生對癌變知識的理解以及預防。

（四）課堂總結(jié)

在本次生物學課堂上，教師借助多媒體技術展示了學生比較感興趣的名人導入課堂，引出課堂教學主題，激發(fā)學生的學習興趣;在主體教學過程中，通過社會熱點話題進行小組合作交流，讓學生沉浸式分析教師提出的問題，從而檢驗學生的學習效果;利用學生熟知的生活常識分析癌變，告誡學生要調(diào)整自己的生活作息，通過加強鍛煉和良好的飲食預防癌變。

整體課堂教學中滲透生活元素，讓學生更容易理解知識，本次沉浸式情景教學通俗易懂且有趣，促使學生自由發(fā)言，交流自己的想法，進一步拓展學生的思路。

▲案例二：結(jié)合理論分析，整合實際生物學教學，設計“基因指導蛋白質(zhì)的合成”教學案例。

（一）學情分析

1.在物質(zhì)層面，這節(jié)課主要探討了生命特有的兩個分子物質(zhì)，即蛋白質(zhì)與核酸，以及兩者在生命現(xiàn)象中的關系。在學習過程中需要將生物學必修的分子和細胞相關知識作為基礎，如組成細胞的分子以及細胞基本結(jié)構中便涉及蛋白質(zhì)結(jié)構與合成需要的細胞器，明確核酸的分布與功能等。

2.在結(jié)構層面，基因在表達過程中也體現(xiàn)了DNA分子的具體結(jié)構，以及該部分與遺傳信息、基因的關系，所以要把基因的本質(zhì)作為學習基礎。

3.在功能層面，細胞代謝全程體現(xiàn)了線性狀特征，這也是基因表達的最終結(jié)果。基于此，這節(jié)課主要幫助學生理解生命的基本特征。

（二）學習目標

1.清楚遺傳信息的翻譯與轉(zhuǎn)錄全程。

2.將基因的翻譯和轉(zhuǎn)錄劇本化，攻克重難點。

3.在沉浸式小組角色扮演體驗中感受基因表達過程的美妙之處，感受基因表達原理的簡約美和邏輯美。

4.認同人類對基因表達的研究還在持續(xù)。

（三）學習重難點

轉(zhuǎn)錄和翻譯全程。

（四）教學過程

1.情景導入——設計故事背景

故事情景設計：某建筑公司設計師要重新建造一座大廈，該人員手里已經(jīng)有了一份詳細的建設圖紙，然而設計師因為一些原因不能離開自己的辦公室，因此他就安排自己信任的助力去工地指揮。他將建造圖紙詳細傳授給助理，助理火速趕往施工工地投入工作，并結(jié)合建造圖紙精準有序地安排搬磚工人進行施工作業(yè)，很快就完成了大廈的建造，而且和圖紙上的標準一模一樣。

教師要求學生提前預習課本相關內(nèi)容，自主學習基本概念，同時回答教師提出的問題。

師：故事中的設計師、助理、搬磚工人、大廈、磚分別是基因表達中的哪些分子？

生：分別是DNA、mRNA、tRNA、蛋白質(zhì)、氨基酸。

師：設計師辦公室、施工工地又特指哪些場所？

生：細胞核、核糖體。

師：設計師手里的建造圖紙又是什么呢？

生：DNA中的遺傳信息。

師：設計師是怎樣把圖紙中的內(nèi)容精準傳授給助理的呢？

生：DNA與mRNA通過嚴格的堿基互補配對傳遞信息。

師：助理是怎么和搬磚工人進行溝通，并順利完成大廈的建造的？

生：mRNA上相鄰的三個堿基被稱為一個密碼子，對應1個氨基酸，64種密碼子中有61種對應的氨基酸，另外3種為終止密碼子，mRNA末端的三個堿基被稱為反密碼子，當其攜帶特定的氨基酸后即可帶著氨基酸與mRNA上的密碼子通過堿基互補精確配對，所以mRNA上堿基的排列順序就決定了氨基酸的排列順序，最終形成特定的蛋白質(zhì)。

師：這個過程叫什么？

學生：翻譯。

2.完善情景——指導學生創(chuàng)作劇本

師：結(jié)合上述故事背景，請同學們以小組為單位創(chuàng)作自己的劇本，把剛剛我們一起梳理的內(nèi)容精準表達出來，讓整個故事更加生動、有趣。

學生進行組內(nèi)創(chuàng)作。

3.借助情景——開啟沉浸式表演

完成創(chuàng)作之后分配角色、完善表演內(nèi)容和動作，促使學生都參與到故事情景中。

4.延展情景——評價反思

每個小組選一個代表，從知識的科學性、參與程度、配合度以及劇情連貫性等方面進行打分。教師可要求學生進行互相評價和自我評價，集中思考總結(jié)活動過程。學生在評價中發(fā)現(xiàn)每個小組的劇本和創(chuàng)造性并不相同，一些小組同時進行了原核生物基因表達過程。

總之，在科學的知識引導下，學生可以設計各種各樣的沉浸式劇本，并在情景學習中內(nèi)化知識，在互評中相互糾正，突破重難點。

（五）反思總結(jié)

不同的課堂形式可以使用不同的教學方式，沉浸式情景表演體驗可用于過程性課堂內(nèi)容教學中，這樣可以促使學生在情景中感受科學家探索的艱難，感受科學家的嚴謹態(tài)度與思維，從而培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)。沉浸式劇本體驗可以讓學生在課后搜集更多的元素，從而獲得優(yōu)質(zhì)的表演體驗。

綜上所述，沉浸式情景教學已經(jīng)被廣泛應用于高中生物學課堂教學中，教師通過創(chuàng)設真實情境能夠有效調(diào)動學生的學習積極性，加強學生對生物學知識的掌握。教師還能通過情景教學培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，促使學生不斷完善自己的生物學知識結(jié)構體系。在今后的學習中，學生也能快速適應不同的環(huán)境，獲得全面發(fā)展。

（作者單位：三門峽市實驗高中）

編輯：趙文靜

注：本文系2022年度河南省基礎教育教學研究項目“沉浸式情景教學在高中課堂教學中的實踐研究”（立項編號：JCJYB2225120016）的研究成果。

作者簡介：劉利艷（1978—），女，漢族，河南三門峽人，本科，中教一級，研究方向：高中生物學。