基于問題體系的高中生物學概念教學

侯慧慧

［摘 要］生物學概念是生物學教學的基礎。通過構建邏輯嚴謹的問題體系，可幫助學生對問題進行認知與思考，從而促進概念建構和思維生成。文章以“細胞分化”一節為例，構建邏輯嚴謹的問題體系，以問題為主線組織教學，實現“概念導入→概念理解→概念內化→概念應用”，促使學生在分析問題和解決問題的過程中有效建構概念，提升學生的科學思維能力。

［關鍵詞］問題體系；概念教學；高中生物學；細胞分化

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）05-0092-03

概念學習是生物學課程學習的基礎。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中的一個基本理念是“內容聚焦大概念”［1］。傳統的生物學教學往往注重學生對概念的記憶，不關注學生對概念的認識和建立過程，忽視概念在問題情境中的應用，導致學生不能將所學生物學知識有效應用于生活實踐。

生物學概念是指通過抽象、概括而形成的對生物學現象、本質特征或共同屬性的反映。在概念教學中，教師應認真研讀教材，找到教材中的核心概念，并在課堂教學中幫助學生理解、應用概念，使學生建立完善的認知結構體系［2］。在概念教學中，教師通過設置一系列問題，構建邏輯嚴謹的問題體系，以問題為主線組織教學，促使學生在分析問題和解決問題的過程中有效建構概念，提升學生的科學思維能力。

本文以“細胞分化”一節為例，通過構建邏輯嚴謹的問題體系，幫助學生對問題進行認知與思考，從而促進概念建構和思維生成。

一、創設問題情境，導入有效概念

教學情境是教師創設的蘊含一定知識的課堂“微環境”。其中以問題為主體的生活情境在高中生物學課程中被廣泛運用。創設適學的問題情境，可有效導入概念，激發學生的學習興趣，幫助學生感知、建構概念。

例如，在“細胞分化”一節中，關于細胞分化的定義、實質和內涵的理解，學生有一定的困難。對此，教師可以結合學生已有的生活經驗和借助直觀感性的材料，創設問題情境，引發學生思考，幫助學生感知、建構概念。教師可先在課上列舉白血病案例，提出問題1：正常人身體內的紅細胞的壽命為120天左右，而白細胞的壽命一般是5～7 d，為何正常人身體內的白細胞和紅細胞的數量并沒有因為細胞的死亡而下降呢？問題2：骨髓和血細胞的形成之間有哪些聯系？為什么可以采用骨髓移植治愈白血病？再播放人類胚胎發育的視頻，讓學生直觀感知胚胎發育的過程和在該過程中細胞數量和形態的變化，同時展示同一個體不同的細胞圖片，要求學生根據視頻和已有知識進行小組討論，并回答下列問題：1.個體發育的起點是什么？2.成年人體內的細胞數量為40～60萬億個，種類有兩百多種，這些細胞之間有哪些不同？3.在個體發育的過程中，細胞是依靠什么過程實現數量增多的？4.細胞類型的增多又是依賴什么生理過程？由此引入細胞分化的概念。

通過對視頻的分析，學生很容易知道細胞分化會產生不同的蛋白質，從而產生不同的細胞，最后這些細胞再組成生物個體。在獲得具體的事實性知識的基礎上，學生可從細胞分化的發生時間、細胞形態的變化、細胞分化的結果等方面感知、建構細胞分化的概念。

二、構建“分解式”問題體系，理解、內化概念

（一）分解問題，化解難點

理解概念實質上是將對概念的認識，由感性上升到理性。教師可結合學生的前概念，設置一系列問題，構建“分解式”問題體系，化解學習難點，幫助學生理解概念。這樣，學生可根據已有的知識、概念、方法去學習新的知識，運用分析、綜合、歸納、概括等科學方法理解、概念，豐富概念體系。

教師提出問題：“個體發育過程中，不同的細胞都來源于同一個受精卵，為何它們在形態、結構和功能上有較大的差異？”這樣大而泛的問題，缺乏操作性，學生找不到思考的方向，給出的回答缺乏理論支撐。對此，教師可通過構建“分解式”問題體系（如圖1），將上述問題進行分解，形成一個個指向明確的子問題。將一個核心問題轉變為多個有聯系的子問題，每個子問題之間并不是孤立存在的，它們之間存在邏輯聯系［3］。

（二）聯系舊知，理解概念

學生根據前概念“蛋白質是生命活動的主要承擔者”“基因控制蛋白質的合成”，解決問題1和問題2。學生對上述核心概念印象深刻，針對同一個體的不同細胞的形態、結構、功能存在差異的原因，學生通過推理很容易得出“是因為不同細胞所含有的基因不同”這一錯誤結論。對于學生存在的認知偏差，若直接指出其錯誤，并給出問題的答案，則不利于學生邏輯推理思維以及批判性思維的生成，且會使學生所學的知識停留在短期記憶水平，使學生難以理解概念。

（三）分析資料，把握實質

教師可通過列舉多個事實性證據，多角度突出概念的本質，加深學生對概念的理解，幫助其修正、完善概念體系。

教師出示相關資料引導學生分析。資料1.以人為例，人體的生長發育是從一個受精卵開始的。受精卵在分裂間期，對核DNA進行了準確拷貝，并進行有絲分裂，把核DNA均勻分配到兩個子細胞中，保證了親子代核基因的穩定。資料2.用胡蘿卜韌皮部細胞培育出一棵完整的植株。胡蘿卜韌皮部細胞屬于高度分化的植物細胞，為何此細胞能夠培育出一棵完整的植株？在問題的引導下，學生理解了在植株細胞分化的過程中遺傳物質并不會改變，從而得出細胞分化的實質。通過分析資料和思考問題，學生加深了對概念的理解，把握了細胞分化的實質。

通過學習與思考學生明白，就多細胞有機體而言，每一個個體內都具有許多類型的細胞，這是細胞分化的結果，而不同的細胞又有不同的職責。人體內的紅細胞主要運送氧氣；胰島B細胞可以產生胰島素并參與控制血糖；白細胞可以吞噬侵入機體的病毒或細菌等。各個類型的細胞都有自己特殊的功能，如“同一座高效率的生產車間，每位員工都有自己的職責，各個工作領域都有具體的分工”，可以大大提高各項生理功能的效率。

（四）創設活動，內化概念

待學生理解知識后，教師應引導他們對相關事實性知識加以總結，從而豐富他們自身的知識結構。教師可創設活動，讓學生根據對細胞分化概念的理解，完成下列表格的填寫，進而幫助學生鞏固知識、內化概念。

①人體呼吸酶基因 ②核糖體蛋白基因 ③ATP 水解酶基因 ④血紅蛋白基因 ⑤胰島素基因

三、運用概念解決現實問題

心理學家魯賓斯坦認為，思維起源于問題，是由問題情境產生，并以解決問題為目的［4］。在讓學生了解和熟悉現有知識的基礎上，教師應指導學生應用知識解決具體情境中的問題，使學生所學的知識得到更好的鞏固，培養學生應用知識分析問題和解決問題的能力。

資料1：白血病是指一類由造血干細胞異常增殖而引起的疾病，表現為患者體內異常白細胞數增加，抑制骨髓正常的造血功能，同時異常白細胞轉移到心、肝、脾等器官，破壞器官的功能，使患者的生命受到嚴重威脅。白血病的治療方法有放療、化療以及骨髓移植，其中骨髓移植可實現完全治愈白血病。異體骨髓移植面臨兩大挑戰：免疫排斥和器官短缺。

問題1.為什么骨髓移植能治療白血病？通過研究發現，骨髓中有大量的造血干細胞，可不斷產生新的血細胞。由此引入干細胞的概念。不同干細胞的分化潛能不同，根據分化潛能的區別，可將干細胞分為全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。全能干細胞具有分化成其他各種細胞的潛能和特性。由此引入細胞全能性，并舉例說明（植物組織培養、非洲爪蟾的細胞核移植實驗、克隆猴中中和華華的形成過程）。問題2.如何從細胞分化的角度來避免免疫排斥？學生根據對概念的理解，提出解決問題的方法。在進行骨髓移植前需要對供體和受體進行配型，當兩個人的HLA配型相同時才能進行骨髓移植。由此倡導學生進行骨髓造血干細胞捐獻，提高學生的社會責任感。

資料2：人骨髓間充質干細胞有多向分化能力，能夠在體外誘導分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞等，具有廣闊的應用前景。研究發現，間充質干細胞具有向肝實質細胞分化的潛能，可以用來改善肝功能。肝硬化的病理特點是廣泛性的肝細胞變性壞死、再生結節形成、纖維組織增生。請從細胞分化的角度提出一些治療肝硬化的有效措施。

教師從生活實踐入手，引導學生了解骨髓移植治療白血病的本質，讓學生意識到建立中華骨髓庫的意義。在教學過程中，教師應將教學內容和現實生活相結合，提高學生處理實際問題的能力，使學生學會關注健康、熱愛生命，培育他們的社會責任感，滲透課程思政教育。

四、例題鞏固，培養思維能力

教師精選題目，引導學生對題目中涉及的概念、原理、實質進行分析。學生利用所學知識客觀、系統、全面地分析問題和解決問題，在此過程中可不斷培養學生的思維能力。

［習題］在人體中含有多種干細胞，下圖是人體干細胞分化為多種組織細胞的示意圖。下列相關敘述正確的是（）。

A.人體的干細胞分化為多種組織細胞的過程中基因進行了選擇性表達

B.干細胞分化得到的細胞中遺傳信息發生改變，形態和功能有很大差異

C.在紅細胞中，與血紅蛋白和肌動蛋白合成有關的基因均處于活動狀態

D.在人體內，造血干細胞和胚胎干細胞都能分化為圖中的所有組織細胞

教師精選此題，并引導學生對題目中涉及的概念、原理、實質進行分析，由此培養了學生的思維能力。

本文以“細胞分化”一節為例，立足學生的前概念，構建了邏輯嚴謹的問題體系，以問題為主線組織教學，以充分體現學生的主體地位，提高學生的課堂參與度，同時實現概念的建構、理解、內化和應用，使學生在建構、理解、內化和應用概念的過程中提升分析歸納、綜合概括等科學思維能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］? 張穎之，劉恩山.核心概念在理科教學中的地位和作用：從記憶事實向理解概念的轉變［J］.教育學報，2010（1）：57-61.

［3］? 王靜仁.基于邏輯的問題體系構建及其在思維生成教學中的運用［J］.生物學通報，2020（6）：46-48.

［4］? 魯賓斯坦.關于思維和它的研究道路［M］.上海：上海人民出版社，1963.

（責任編輯 黃春香）