情境教學在高中生物教學中的應用與設計

摘 要：情境教學是一種基于學生實際生活經驗的教學方法，將生活中的實例與教學內容有效結合，提升了學生的學習效果。本文首先分析了情境教學在生物學教學中的優勢，包括激發學習動機、提高知識遷移能力，以及培養學生的批判性思維等。接著設計了以“苯丙酮尿癥”為例的教學活動，包括引入情境、設計情境任務、組織情境交流等步驟，并評估了其教學效果。研究結果表明，情境教學能夠幫助學生更好地理解遺傳病的發病機理，提高他們分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：情境教學；高中生物學；人類遺傳病

生物學作為一門實踐性很強的學科，其教學內容往往涉及大量的概念、原理和實驗操作。傳統教學方式更多關注知識的傳授，卻常忽視學生的實際需求和生活經驗，導致學生難以深刻理解所學知識，學習興趣和參與度較低。為提高生物學課堂教學的實效性，情境教學逐漸成為教育界研究的重點。這種基于生活實例與教學內容結合的教學方法，能有效激發學生學習動機，提升學習效果。盡管情境教學在數學和語文等學科中應用廣泛，但在高中生物學教學中的實踐仍較少。本文探討情境教學在高中生物學中的應用，以期為該學科教學提供新的思路。

一、情境教學在高中生物學教學中的優勢

（一）激發學生的學習動機

情境教學將生活中的實例與教學內容有機結合，使學生能夠切身感受知識的實用性，激發了他們的學習興趣和動機。例如，在講授“人類遺傳病”時，教師可以引入一些常見的遺傳病，如色盲、白化病等，讓學生了解這些遺傳病的發病機理、臨床癥狀、預防措施等，使學生感受到所學知識的實際意義，主動投入學習中。

（二）提高學生的知識遷移能力

情境教學強調將抽象的知識與具體的情境相結合，使學生能夠將所學知識靈活運用于解決實際問題。例如，在學習“人類遺傳病”時，教師可以設計一個案例，讓學生根據遺傳病的發病原因、遺傳規律等知識，分析該病的發病機制、預防措施等，培養學生的知識遷移能力。

（三）培養學生的批判性思維

情境教學鼓勵學生主動思考、分析問題，培養了學生的批判性思維。例如，在學習“人類遺傳病”時，教師可以引入一些涉及倫理、法律等問題的案例，引導學生從多角度深入分析問題，并提出自己的見解，這有助于培養學生的批判性思維[1]。

二、“苯丙酮尿癥”遺傳病的情境教學設計

（一）引入情境

“苯丙酮尿癥”是一種常見的先天性代謝性疾病，發病率約為5000—20000人中1例。這種疾病的病因在于人體缺少苯丙氨酸羥化酶這種關鍵酶。正常情況下，人體可以將攝入的苯丙氨酸通過羥化酶催化轉化為酪氨酸，參與蛋白質合成。而在苯丙酮尿癥的患者體內，攝入含苯丙氨酸的食物后，會導致血液和腦脊液中苯丙氨酸大量積累，產生嚴重的神經毒性反應，出現智力低下、發育遲緩、癲癇發作等臨床癥狀。這種遺傳病的發病機理、臨床表現、診斷方法、預防措施等，都與高中生物學中的“人類遺傳病”知識點密切相關。因此，可以以遺傳病“苯丙酮尿癥”為情境，引導學生學習相關知識。

（二）設計情境任務

1.了解“苯丙酮尿癥”遺傳病的基本情況

首先，教師可以讓學生查閱相關資料，了解這種遺傳病的發病原因。從遺傳學角度來看，苯丙酮尿癥是由位于第15號染色體長臂上的PAH基因發生突變所致。正常情況下，PAH基因負責編碼苯丙氨酸羥化酶這種關鍵酶，其功能是將體內攝取的苯丙氨酸通過羥化反應轉化為酪氨酸，以參與蛋白質的合成。而在PAH基因發生突變的患者中，由于缺少或功能缺失的苯丙氨酸羥化酶，就無法正常代謝體內的苯丙氨酸，導致其大量積累，產生神經毒性作用。

其次，教師還可以讓學生收集這種遺傳病的臨床表現。苯丙酮尿癥的患者通常在出生后的幾個月內就會出現癥狀，主要包括智力低下、發育遲緩、痙攣、癲癇發作等?；颊呷绻L期未能得到及時診斷和治療，會導致嚴重的腦部損害，甚至出現昏迷、死亡等結局。為了盡早發現和診斷這種遺傳病，許多國家都制定了新生兒篩查制度，通過血液生化檢查的方式來檢測患者體內苯丙氨酸的濃度。只有及時發現并采取相應治療，才能避免患者出現嚴重的神經系統損害。

最后，教師引導學生了解這種遺傳病的發病機理。正常情況下，人體攝入含苯丙氨酸的食物后，通過苯丙氨酸羥化酶的催化作用可以將其轉化為酪氨酸，參與蛋白質的合成。而在缺少這種關鍵酶的患者體內，攝入含苯丙氨酸的食物后，會導致患者體內苯丙氨酸大量積累，其神經毒性作用會造成中樞神經系統的損害，出現智力低下、發育遲緩、癲癇等臨床癥狀。因此，這種遺傳病的病理生理機制主要體現在代謝障礙以及神經毒性作用兩個方面。

2.分析該遺傳病的遺傳規律

第一，教師可以讓學生分析這種遺傳病的遺傳模式。苯丙酮尿癥屬于常染色體隱性遺傳類型，這意味著只有當個體同時攜帶兩個突變的PAH基因拷貝時，才會表現出這種遺傳病的臨床癥狀。如果個體只攜帶一個突變拷貝，則表現為雜合子攜帶者，不會出現臨床表現，但可能成為下一代患者的潛在來源。

第二，教師讓學生結合親子關系推斷這種遺傳病的遺傳規律。如果一對夫妻雙方都是苯丙酮尿癥的雜合子攜帶者，那么他們生育一個純合子患兒的概率為25%，生育一個雜合子攜帶者的概率為50%，生育一個正常個體的概率為25%。而如果只有一方是雜合子攜帶者，另一方為正常個體，那么他們生育的子女中，每個人成為雜合子攜帶者的概率為50%。這些遺傳規律為臨床診斷和遺傳咨詢提供了重要依據。

3.提出預防和治療該遺傳病的措施

第一，教師可以讓學生了解早期診斷和新生兒篩查的重要性。對于苯丙酮尿癥而言，只有在患者出生后盡早發現并進行診斷，才能及時采取治療措施，避免嚴重的神經系統損害。因此，許多國家都將這種遺傳病列入了新生兒普遍篩查的范疇，通過血液生化檢查來檢測患兒體內苯丙氨酸的濃度。一旦發現異常，醫生就可以盡快介入，為患兒實施相應的治療。

第二，教師引導學生分析限制飲食中苯丙氨酸含量、替代療法等治療措施，并說明其原理。對于確診苯丙酮尿癥的患者而言，最主要的治療措施就是嚴格限制飲食中苯丙氨酸的攝入量。因為過量攝入苯丙氨酸會導致其在體內大量積累，產生神經毒性。因此，患者必須遵醫囑，限制攝入谷物、肉類、奶制品等富含苯丙氨酸的食物，改而選用特殊配方的低蛋白食品。同時，醫生還可以給予患者維生素B6或者酪氨酸補充劑，輔助治療。這些措施的目的都是盡量降低體內苯丙氨酸的濃度，減輕神經系統的損害。

第三，教師讓學生思考利用基因編輯技術進行基因治療的可能性，探討其優缺點。近年來，隨著基因編輯技術的發展，人們開始思考能否通過基因修復的方式來治療這種先天性代謝性疾病。理論上來說，如果能夠修復PAH基因的突變位點，恢復苯丙氨酸羥化酶的正常功能，就可以從根本上解決這種遺傳病的發病機理。但是，基因治療技術目前仍存在一定的安全性隱患，如基因編輯過程中可能產生的脫靶效應，以及難以長期維持治療效果等問題。因此，在實際應用中還需要進一步的臨床試驗和技術改進，以確保其安全性和有效性。

4.討論該遺傳病所涉及的倫理、法律等問題

首先，教師可以讓學生思考新生兒篩查是否應該強制實施，以及個人隱私保護等倫理問題。新生兒篩查是發現和診斷苯丙酮尿癥的關鍵手段，但是否應該強制實施仍存在爭議。一方面，強制篩查有利于盡早發現患者，及時采取治療措施，但另一方面也可能侵犯個人隱私權。此外，篩查結果的保密性也是需要重點考慮的問題，以避免給患者及其家庭帶來歧視和社會壓力。因此，在推廣新生兒篩查時，需要平衡公眾利益和個人權利，制定合理的法律法規予以規范。

其次，教師還引導學生探討基因治療的倫理爭議，如基因修飾是否等同于“設計寶貝”等?；蚓庉嫾夹g為治療遺傳病提供了新的可能性，但也引發了一系列倫理爭議。有觀點認為，如果能夠通過基因修復的方式根治遺傳病，這無疑是一種進步。但也有人擔心，基因編輯技術一旦濫用，可能會導致人類基因被過度干預和操縱，引發“設計寶貝”的倫理困境。因此，在推廣基因治療時，需要社會各界廣泛參與討論，制定相應的倫理準則和法律法規，確保技術應用的合理性和正當性。

最后，教師也可以讓學生結合實際情況，提出相關的法律法規建議，為這種遺傳病的預防和治療提供支持。針對苯丙酮尿癥，學生可以考慮制定以下相關法規建議：一是將這種遺傳病納入強制新生兒篩查范疇，明確醫療機構的篩查義務；二是規范基因治療的準入條件和技術標準，確保其安全性和有效性；三是建立健全遺傳病患者的社會保障體系，為他們提供必要的醫療、教育等支持；四是完善相關的反歧視法律，保護遺傳病患者及其家庭的合法權益。這些法規的建立，對于促進這類遺傳病的有效預防和治療，維護公眾利益都將產生重要作用。

（三）組織學生進行交流

在完成上述任務后，教師組織學生進行交流。教師首先讓學生分享自己的學習成果，介紹苯丙酮尿癥的相關知識，包括發病原因、臨床表現、診斷方法、遺傳規律以及預防和治療措施。例如，有學生可以介紹PAH基因突變是導致本病發生的遺傳學基礎，并說明這種遺傳病屬于常染色體隱性遺傳模式；另一個學生則可以分享新生兒篩查在早期診斷中的重要作用，以及限制飲食中苯丙氨酸含量的治療原理。

接著，教師可以提出一些引導性問題，如“該遺傳病的發病機理是什么？”“針對這種遺傳病，有哪些可行的預防和治療措施？”“新生兒篩查應該強制實施嗎？基因治療會帶來哪些倫理爭議？”等，引導學生進行深入討論。在討論過程中，學生可以結合所學知識，分析遺傳病的發病機理，探討相應的預防和治療措施，并對新生兒篩查及基因治療等問題發表自己的觀點和建議。

最后，教師總結學生的觀點，并適當補充相關知識，幫助學生更好地理解和掌握所學內容。例如，教師可以進一步解釋苯丙氨酸在體內大量積累導致神經毒性的具體過程，或者補充基因治療技術的最新進展及其潛在風險。同時，教師還可以結合學生提出的建議，就如何完善相關的法律法規進行深入探討，為推動這類遺傳病的預防和治療提供思路。

通過這樣的交流，學生不僅能夠深入理解苯丙酮尿癥的發病機理、預防及治療措施，還可以培養批判性思維，提高分析問題和解決問題的能力。同時，學生還能意識到這類遺傳病所涉及的倫理、法律等社會問題，樹立正確的價值觀和社會責任感[2]。

三、情境教學的效果評估

通過實施以上以苯丙酮尿癥為情境的教學活動，學生不僅在掌握知識方面有了較大收獲，更是在分析問題和解決問題的能力上得到了全面提升。

學生能夠深入理解這種遺傳病的發病機理，并將之與高中生物學中“人類遺傳病”的相關概念、原理，如遺傳模式、遺傳規律等有機地聯系起來，體現了良好的知識遷移能力。他們不僅掌握了這種遺傳病的發生原因、臨床表現等基礎知識，還能夠運用所學原理對其發病機理進行深入分析，如苯丙氨酸代謝障礙以及導致的神經毒性作用等。這種把握疾病發生機制的能力，不僅有助于理解這類遺傳病的特點，也為預防和治療提供了理論基礎。

此外，學生在討論該遺傳病的預防和治療措施時，提出了一些創新性的觀點和建議。例如，有學生提出利用基因編輯技術進行基因修復，從根本上解決這種代謝性疾病的發病問題。雖然目前該技術仍存在一些安全性隱患，但學生能夠客觀分析其優缺點，體現了較強的批判性思維能力。此外，學生在探討新生兒篩查、遺傳病患者權益保護等方面，也提出了一些具有建設性的建議，這些都反映了學生分析問題、解決問題的能力。

同時，學生在討論該遺傳病所涉及的倫理、法律等社會問題時，表現出較強的責任心和社會擔當。他們意識到，在推廣新生兒篩查或基因治療時，需要平衡公眾利益和個人權利，制定合理的法規予以規范，以保護患者及其家庭的合法權益。這種將知識應用于社會實踐，關注公眾利益的意識，體現了情境教學對學生綜合素質發展的積極作用[3]。

結束語

情境教學是一種以學生實際生活經驗為基礎的教學方法，能夠激發學生的學習動機、提高知識遷移能力、培養批判性思維等。將情境教學應用于高中生物學教學，以人類遺傳病苯丙酮尿癥為例，設計了教學情境，包括引入情境、設計情境任務、組織交流等步驟。實踐結果顯示，這種教學方法能夠幫助學生深入理解遺傳病的發病機理，提高分析問題和解決問題的能力。情境教學能夠提高高中生物學教學的實效性，值得高中生物學教師重點關注和實踐。

參考文獻

[1]尚雙艷.主線式情境教學在高中生物學科學史教學中的應用研究[D].武漢：華中師范大學，2023.

[2]陳秋良.情境教學在高中生物學教學中的應用[J].中學生物教學，2024（12）：37-39.

[3]張錚.情境教學在高中生物學教學中的應用[J].基礎教育研究，2022（8）：33-35.