主線式情境教學在高中生物學課堂中的應用

王麗君

主線式情境教學是一種以學生為中心的教學方法，旨在通過創設具有實際意義和挑戰性的情境，激發學生的學習興趣和探索欲望，幫助他們在真實或仿真的情境中主動獲取知識和技能。這種方法強調在教學過程中設置一個或多個核心問題（主線），圍繞這些問題設計一系列相關活動，讓學生通過實踐、討論、合作和反思等學習方式進行探索和學習。本文以人教版高中生物學必修一“分子與細胞”為例，該內容涵蓋了生命活動的分子基礎、細胞的結構與功能以及細胞的增殖與遺傳等核心概念。

主線式情境教學在高中生物學課堂中的應用，不僅可以提高學生對生物學知識的興趣和理解，還可以有效地提升學生的綜合素養，為學生的全面發展奠定堅實的基礎。在“分子與細胞”的教學實踐中，探索和實施主線式情境教學的有效策略，將是提高教學質量的關鍵。

一、創設貼近現實生活的教學情境

在今天的生物學課堂上，我們將用一個生活中的實例來深入探索細胞的神奇世界。設想一下，大家在戶外活動時不慎摔倒，膝蓋擦傷了。這個簡單的事件背后，其實隱藏著細胞層面上復雜而精細的生理過程。

學生A：是不是因為血液幫助傷口快速結痂了？

教師：非常好。血液的凝固確實是初步的防護過程。但接下來，細胞層面上會發生一系列有趣的活動。首先，我們的白血球會發揮什么作用呢？

學生B：白血球會趕到傷口處，消滅入侵的細菌，防止傷口感染。

教師：非常正確。隨后，皮膚細胞也會加速分裂，新生的細胞逐漸取代受損的細胞，實現傷口的愈合。這個過程中，我們可以看到細胞的哪些特性呢？

學生C思考了一下：這顯示了細胞具有再生能力和通過分裂增殖來修復組織的功能。

教師：完美。這表明大家對細胞的基本功能有了一定的理解。在接下來的課堂中，我們將采用角色扮演的方式扮演不同的細胞角色，希望同學們能通過模擬游戲深入體驗細胞在傷口愈合過程中的作用和互動。

教師詳細講解傷口愈合過程中涉及的各種細胞類型及其功能，包括血小板的聚集形成初步血凝塊、白血球的免疫反應消滅細菌、纖維母細胞在后期合成膠原蛋白幫助組織重建等。通過這樣的互動學習，學生不僅能理解細胞學的理論知識，還能通過親身體驗，深刻感受生物學知識的豐富性和生命過程的奇妙。

教師總結：通過今天的學習，我希望同學們能夠更深刻地認識到，即使是日常生活中最微小的劃痕，也是我們身體內部復雜細胞活動的舞臺。這些細胞的協調工作，展現了生命的奇跡。

（設計意圖：通過創設具體的角色和情境，學生不僅能夠加深對細胞作用與重要性的理解，還能激發好奇心和探究欲，使得生物學學習更加生動和有趣。）

二、利用項目式學習促進深入探究

教師：我們將通過項目式學習深入了解“細胞與遺傳信息”這一主題。這個項目旨在促使學生主動探究，發揮團隊合作的精神，每個小組將選擇一個具體主題進行深入研究。不知道大家是否已經有了初步的想法？

學生A：我們小組對DNA復制的過程非常感興趣，想要探究它是如何保證遺傳信息能夠準確無誤地傳遞給下一代的。

教師點頭表示贊同：你們選的主題很好，它觸及了生物學的核心問題。你們打算怎樣具體開展這個研究呢？

學生B接過話題：我們計劃首先通過網絡和圖書館資源搜集有關DNA復制的資料，理解其基本原理和關鍵步驟。接下來，我們想嘗試用實物模型來模擬DNA復制的整個過程，以便更直觀地展示給同學們看。最終，我們會整理好研究成果，準備一份詳細的報告并向全班同學分享我們的發現。

教師點頭表示認可：你們的計劃聽起來非常周全。在研究過程中，我們不僅要關注DNA復制的正常機制，還要注意到復制過程中可能出現的錯誤以及這些錯誤對遺傳信息穩定性的影響。這對理解遺傳疾病和癌癥的發展有重要意義。其他小組有什么想法嗎？

學生C：我們小組對細胞凋亡現象很感興趣，想探究它在細胞生命周期中的角色，以及它是如何在癌癥等疾病的發展中起到關鍵作用的。

教師鼓勵：你們選擇的主題非常有深度，細胞凋亡是維持生物體內部環境穩定的重要機制之一。它不僅涉及細胞的正常更新和替換，還與許多疾病的發展密切相關。你們的研究可以從細胞凋亡的分子機制入手，探討其在疾病中的作用。期待你們能提供新的視角和有價值的發現。

教師繼續強調：記住，項目式學習的重點是促進大家的主動探究和團隊合作。在整個過程中，老師會提供必要的指導和支持。希望每個小組都能深入挖掘你們的主題，不僅學到知識，還能培養解決問題的能力。

隨后，教師詳細介紹了項目的時間安排、評估標準和展示形式，鼓勵學生充分利用校內外的資源，發揮創意，爭取在項目結束時向全班展示出有深度、有創新的研究成果。這樣的學習方式能夠激發學生的學習熱情，培養他們的科學探究精神和團隊協作能力。

（設計意圖：本次項目式學習的設計能夠提升學生的主動學習、批判性思維和問題解決的能力。通過小組討論、資料搜集、實驗操作和成果展示等環節，學生不僅能深化對生物學核心概念的理解，還能學會如何在實際研究中應用這些知識。此外，該項目旨在培養學生的團隊合作能力和口頭以及書面表達能力，為他們未來的學術和職業生涯奠定堅實的基礎。）

三、結合角色扮演開發學生的思維

教師：繼續深化今天的角色扮演活動，我們將通過一次小組討論，更加詳細地探討各細胞器之間的相互作用和協調機制，這將幫助我們理解細胞內部復雜而有序的生命活動是如何進行的。

學生A作為線粒體，你已經向我們介紹了你在產生細胞能量中的關鍵作用。但在這個過程中，你是如何與其他細胞器協同工作的呢？

學生A：在我產生能量的過程中需要與內質網和高爾基體緊密合作。內質網幫助我獲取必要的脂質成分來維持我的結構，而高爾基體則參與調控我產生的能量分子的運輸。

教師：非常好的解釋。學生B作為核糖體，你在蛋白質合成中扮演了核心角色。那么，在這一過程中，你如何與DNA和mRNA交互呢？

學生B：我的工作始于DNA的信息，DNA在細胞核中被轉錄成mRNA，然后mRNA離開細胞核，來到我這里。我讀取mRNA上的遺傳信息，根據這些指令選擇相應的氨基酸，并將它們組裝成特定的蛋白質。

教師：很好。這展示了遺傳信息從DNA到蛋白質的流動路徑。學生C作為細胞膜，你在物質運輸中起著關鍵的門衛角色。能否分享一下你是如何與其他細胞器配合調控物質進出的？

學生C：當然，作為細胞膜，我不僅是一個被動的屏障，還可以通過選擇性、透過性來控制不同物質的進出。例如，我與線粒體合作，允許氧氣進入并將二氧化碳排出。同時，我也調控營養物質的吸收和廢物的排放，確保細胞內環境的穩定。

教師：很棒。你們三位的分享非常精彩，展示了細胞內部各細胞器之間的精細調控和合作。現在，我們將進入小組討論階段。每個小組將討論一個特定的主題，如細胞如何響應環境變化，或者細胞在生長和分裂過程中各細胞器的角色變化。通過這次討論，我希望大家能夠更深入地理解細胞的內部世界，以及生命活動的復雜性和美妙性。

隨后，學生分成小組，圍繞教師提出的主題展開討論。通過這種互動式學習方式，學生不僅加深了對細胞結構和功能的理解，還提高了溝通和協作能力。

（設計意圖：本次課堂活動通過角色扮演的方式，旨在促進學生以更積極的態度學習生物學知識。通過模擬細胞器的角色，學生不僅能更深刻地理解每個細胞器的功能和重要性，還能通過扮演和討論的形式，加強對細胞內復雜相互作用的認識。）

四、活用信息技術豐富學生的體驗

教師：在今天的課堂上，我們將利用信息技術深入探索細胞的奧秘。我們將運用一個高級的虛擬實驗室軟件，進行一系列的互動學習活動，讓大家近距離觀察和了解細胞內部的結構和功能。

學生A，你提到了如何使用這個虛擬實驗室。首先，我會給大家播放一段簡短的教學視頻，介紹如何操作這個軟件。之后，你們將被分配到不同的模擬實驗中。學生A，你將從探索線粒體開始，使用3D模型觀察它是如何在細胞呼吸過程中產生能量的。你將能夠看到ATP的生成過程，以及它是如何支持細胞其他功能的。

學生B，你對能否看到真實的細胞過程表示好奇。在這個虛擬實驗室中，你不僅能看到蛋白質合成的整個過程，包括mRNA的翻譯、蛋白質的折疊和后修飾，還能通過動態3D模型，觀察到這一切在細胞內如何實時發生。這種直觀的學習方式，將幫助你更深刻地理解生物學中的復雜概念。

學生C，你詢問是否可以用這個工具進行細胞分裂的模擬實驗。是的，這個虛擬實驗室允許你模擬有絲分裂和減數分裂過程。你將親自操作，觀察染色體如何在細胞分裂過程中精確分配到兩個新細胞中。通過這個實驗，你將能理解細胞周期的各個階段，以及細胞如何保持遺傳信息的穩定傳遞。

此外，這個虛擬實驗室還包含一個特別的功能——基因編輯模擬。通過這個模塊，大家將有機會了解CRISPR-Cas9等現代分子生物學技術，探索科學家是如何在分子層面上編輯細胞的遺傳信息的。這將為大家打開一個全新的視角，理解生物學技術如何影響我們的生活和未來。

通過今天的課程，我希望大家不僅能通過這些高科技工具增進對細胞學的理解，還能激發對生物學科學深入研究的興趣。現在，讓我們一起進入這個虛擬的科學世界，探索細胞這個生命的基本單位吧！

（設計意圖：本次活動的目的是利用虛擬實驗室，來加深學生對細胞學知識的理解。通過互動的3D模型和模擬實驗，學生可以直觀地觀察到細胞內的各種復雜過程，從而提高他們的學習興趣和動手能力。這種方法不僅使學習過程更加生動和直觀，還有助于學生形成空間和過程思維，進而加深對生物學概念的理解。）

這些教學策略的綜合應用，旨在為學生創造一個多元、互動和富有挑戰性的學習環境，讓他們在探索生物學的奧秘中找到樂趣，激發他們對科學的熱愛。通過這樣的學習過程，我們不僅培養了學生的科學知識和技能，還培養了他們的創新意識、批判性思維能力和終身學習的能力。這些能力將為他們今后的學習和生活奠定堅實的基礎，使他們能夠在未來的學術和職業生涯中取得成功。

（作者單位：福清第二中學）

編輯：趙文靜