高中生物主題情境教學創設策略探究

隨著《普通高中生物學課程標準》（2017年版2020年修訂）的深化實施，培養學生生命觀念、科學思維等核心素養成為教學改革的核心目標。然而，生物學科情境教學實踐中情境創設依然存在碎片化、與學科核心內容銜接不足、流于形式化等問題。情境教學作為連接科學理論與現實世界的橋梁，通過創設具身性、關聯性、挑戰性的主題情境，可有效激發學生的探究興趣，促進深度學習。

一、微觀世界探索情境

微觀世界探索情境，是指在教學實踐中，教師借助先進的技術手段，如顯微鏡成像、分子結構模擬動畫等，引領學生深入探究細胞、分子等微觀層面的奧秘。“情境教學法不僅提高了生物課堂的教學效果，還促進了學生核心素養的培育。[”其在高中生物課堂中具有不可忽視的作用。一方面，能夠激發學生對未知微觀世界的好奇心，促使學生主動探索知識。另一方面，有助于培養學生敏銳的觀察力和積極的探究精神，提升學生的科學素養。

例如，在《細胞的多樣性和統一性》教學時，教師可利用顯微鏡，讓學生親自觀察植物根尖細胞、人的口腔上皮細胞、酵母菌細胞等多種細胞。在觀察過程中，學生能夠直觀地看到不同細胞在形態、大小等方面存在顯著差異，深刻理解細胞的多樣性。同時，在觀察細胞內部結構時，學生又會發現這些細胞都具有細胞膜、細胞質等基本結構，領會細胞的統一性。通過這樣的微觀觀察，學生不再局限于書本上的文字描述，而是親身感受細胞微觀世界的奇妙，加深對細胞相關知識的理解。

在本次教學中，教師提供顯微鏡及植物根尖細胞、口腔上皮細胞、酵母菌細胞玻片標本，創設“微觀細胞觀察站”情境，學生分組操作顯微鏡，記錄不同細胞的形態、大小差異（如根尖細胞呈長方體、酵母菌細胞呈卵圓形），歸納多樣性特征。通過繪圖對比不同細胞的內部結構，發現細胞膜、細胞質等共有結構，推導統一性結論。結合觀察結果，繪制細胞結構模式圖，抽象概括細胞的共性與個性。通過情境教學，幫助學生掌握顯微鏡操作技能，在探究活動中學習觀察記錄與數據分析方法。

又如，在《蛋白質是生命活動的主要承擔者》教學中，運用微觀世界探索情境能讓學生深入理解蛋白質的結構與功能。教師借助分子結構模擬軟件，展示蛋白質復雜的空間結構，從一級結構的氨基酸排列順序，到二級結構的α-螺旋和β-折疊，再到三級結構和四級結構的形成。通過動畫演示不同結構層次如何決定蛋白質的功能，如血紅蛋白獨特的空間結構使其能夠高效地運輸氧氣。讓學生從微觀分子層面認識到蛋白質結構與功能相適應的特點，體會微觀世界中分子結構對生命活動的關鍵影響。

在教學中，教師利用PyMOL分子模擬軟件，構建動態蛋白質結構數據庫，創設“分子工程師”情境，通過軟件旋轉、拆解血紅蛋白分子，依次觀察一級（氨基酸序列）、二級（α-螺旋）、三級（空間折疊）結構，動畫演示氧氣與血紅蛋白結合時的構象變化，引導學生分析“結構改變如何影響運輸功能”，設計基因突變情境（如鐮刀型細胞貧血癥），讓學生推測結構變化對功能的影響，讓學生從被動觀察到主動分析，再到遷移應用，形成“感知一理解一創造”的深度學習鏈條，在微觀探索中，學生不僅掌握了生物學知識，更在操作實踐中發展科學探究能力，同時通過結構功能關系理解深化生命觀念。

二、生命歷程情境

生命歷程情境，是圍繞細胞從產生、生長、分化、成熟，直至衰老和凋亡的整個動態過程，創設一系列與細胞生命歷程各階段相關的教學情境。“綜合運用情境化教學，引領學生借助情境學習，理解、消化抽象的生物知識，以更加具象化的方式幫助學生形成感性認識，培養學生的高階思維，發展學生的核心素養。[2]”在高中生物課堂中運用生命歷程情境，能幫助學生構建起系統的生命觀念，理解生命是一個連續且有序變化的過程，例如，在《細胞膜的結構和功能》教學中，可結合細胞的生命歷程來講解細胞膜的動態變化。在細胞分裂過程中，細胞膜會進行一系列的變形和融合，以完成細胞的分裂過程。通過展示細胞分裂過程中細胞膜變化的視頻或動畫，讓學生理解細胞膜不僅具有保護細胞、物質運輸等常規功能，還在細胞生命歷程的關鍵節點發揮著不可或缺的作用，如確保細胞分裂過程中遺傳物質的平均分配和新細胞的正常形成。

在本次主題情境教學中，首先引導學生觀察現象，即學生觀看視頻或動畫，直觀地看到在細胞分裂過程中，細胞膜發生的一系列變形和融合現象。這一過程引起學生的好奇心，激發他們進一步探究的欲望。接著提出問題，教師引導學生思考細胞膜在細胞分裂中的作用，如“細胞膜的變形和融合是如何確保細胞分裂順利進行的？”“這種變化與細胞膜的常規功能有什么聯系？”等問題，促使學生深入思考。接著引導學生分析推理，學生結合已學的細胞膜保護細胞、物質運輸等常規功能知識，分析細胞膜在細胞分裂這一特殊過程中的作用。他們逐漸認識到細胞膜在確保細胞分裂過程中遺傳物質的平均分配和新細胞的正常形成方面發揮著關鍵作用，理解細胞膜功能的多樣性和重要性。最后總結歸納，通過對上述探究過程的總結，學生不僅加深了對細胞膜結構和功能的理解，還認識到細胞生命歷程對細胞結構和功能的影響，進一步構建起系統的生命觀念。

例如，在《細胞的增殖》教學時，以植物根尖分生區細胞的增殖為例，創設完整的生命歷程情境。展示根尖分生區細胞從間期進行物質準備，DNA復制和相關蛋白質合成，到分裂期依次經歷前期、中期、后期和末期，染色體規律性地分離和分配，最終形成兩個子細胞的連續過程。通過圖片、動畫等形式呈現這一過程，讓學生清晰地看到細胞增殖是如何有條不紊地進行的，理解細胞增殖在生物體生長、發育和繁殖中的基礎作用，體會生命在細胞層面不斷延續和發展的奧秘。

本次主題情境教學中，先引導學生通過觀看圖片和動畫，清晰地看到細胞增殖過程中各個階段的形態變化，如間期的物質準備、分裂期染色體的規律性分離等，對細胞增殖有了直觀的認識。教師引導學生按照細胞增殖的時間順序，梳理各個階段的主要特征和變化，幫助學生理解細胞增殖是一個有條不紊、高度有序的過程。學生在梳理過程的基礎上，思考細胞增殖在生物體生長、發育和繁殖中的作用，深刻理解細胞增殖的基礎作用和重要意義。通過探究，學生體會到生命在細胞層面的不斷延續和發展，進一步強化了他們的生命觀念，認識到細胞生命歷程是生命活動的基礎。

三、生態環境情境

生態環境情境，是將細胞與細胞所處的外部生態環境緊密關聯起來，從細胞在不同生態環境中的生存策略、物質與能量交換方式等角度出發，構建教學情境。“在情境教學中，學生通過探究問題的過程，逐步掌握了科學思維方法，形成了科學思維習慣。[3]”在高中生物課堂運用生態環境情境，有利于幫助學生建立整體的生物學觀念，使學生認識到細胞不是孤立存在的，而是與周圍環境相互作用、相互影響。同時，能夠培養學生從生態系統的宏觀角度理解細胞微觀生命活動的能力。

例如，在《主動運輸與胞吞、胞吐》教學中，以生活在高鹽環境中的鹽生植物細胞為例。鹽生植物細胞為了適應高鹽的土壤環境，需要通過主動運輸的方式吸收大量的無機鹽離子，以維持細胞內的滲透壓平衡，保證細胞能夠從外界吸收水分。通過講解鹽生植物細胞的這種主動運輸機制，讓學生理解細胞的物質運輸方式與所處生態環境的適應性關系。

在本次主題情境教學中，以“沙漠綠洲中的生存智慧”為主題，展示鹽生植物（如堿蓬）在高鹽土壤中生長的圖片，創設“植物逆境求生”情境。接著構建問題鏈，即為什么鹽生植物能在鹽堿地存活？（引導學生思考滲透平衡）細胞如何主動積累無機鹽？（關聯主動運輸機制）通過對比實驗，設計淡水植物與鹽生植物細胞在不同濃度鹽溶液中的滲透實驗（虛擬仿真），觀察細胞形態變化。繪制“鹽生植物細胞滲透調節模型”，標注主動運輸通道蛋白的作用，解釋其與環境的適應性關系。

例如，在《細胞呼吸的原理和應用》教學時，可結合不同生態環境中生物的細胞呼吸特點。在寒冷的北極環境中，北極熊等動物的細胞呼吸強度相對較高，以產生足夠的熱量維持體溫。而在炎熱干旱的沙漠環境中，仙人掌等植物的細胞呼吸方式在白天會有所調整，減少水分散失的同時，保證能量供應。通過這些例子，讓學生明白生態環境因素，如溫度、水分等，會影響細胞呼吸的速率和方式，使學生從生態環境的角度深入理解細胞呼吸的原理和意義。

在本次主題情境教學中，以“極端環境中的生命密碼”為主題，對比北極熊（寒冷）與仙人掌（干旱）的生存策略，創設“生命適應挑戰”情境。教師提供北極熊與仙人掌的代謝速率數據，分析溫度、水分對細胞呼吸強度的影響。引導學生分組討論“北極熊如何通過細胞呼吸維持體溫？（有氧呼吸產熱）”“仙人掌白天關閉氣孔時如何調整呼吸方式？（夜間固定 C0₂ 的景天酸代謝途徑）”，運用控制變量法分析環境因素對細胞呼吸的影響。

四、科學史情境

科學史情境，是在教學過程中，系統地介紹生物學發展歷程中具有里程碑意義的科學發現、經典實驗以及科學家們的探索故事，創設起一個充滿科學探索精神的教學情境。“科學史在生物學教學中具有舉足輕重的作用，能幫助學生厘清知識的來龍去脈，發展學生的科學思維和科學探究能力。[4]”在高中生物課堂運用科學史情境，能夠讓學生了解科學研究的方法和歷程，體會科學發展的曲折性和進步性。同時，培養學生的科學思維和科學態度，激發學生對科學研究的興趣和追求真理的精神。

例如，在《核酸是遺傳信息的攜帶者》教學中，介紹格里菲思的肺炎雙球菌體內轉化實驗和艾弗里的體外轉化實驗。講解格里菲思如何通過將無毒的R型細菌和加熱殺死的S型細菌混合后注射到小鼠體內，發現小鼠死亡并從體內分離出有毒的S型細菌，提出“轉化因子”的概念。接著講述艾弗里如何通過一系列嚴謹的實驗，逐步證明DNA是遺傳物質。通過這一科學史情境，讓學生學習科學家們如何運用假設、實驗驗證等科學方法，探索遺傳物質的本質，培養學生的科學探究思維。

在本次主題情境教學中，以“破解生命密碼的競賽”為主題，講述20世紀40年代科學家對遺傳物質的激烈爭論，創設“科學探索者”情境。學生分組扮演格里菲思、艾弗里團隊，模擬實驗設計。格里菲思組：設計“加熱殺死S型菌 +R 型菌”混合實驗，分析小鼠死亡原因（提出轉化因子假設）。艾弗里組：設計酶解實驗（蛋白酶、RNA酶、DNA酶處理S型菌提取物），驗證轉化因子本質。引導學生通過排除法推導DNA是遺傳物質。通過主題情境引導學生學習“假設一驗證一修正”的研究方法，掌握自變量控制與因變量分析技能。

例如，在《細胞核的結構和功能》教學時，介紹美西螈核移植實驗。講述科學家將黑色美西螈胚胎細胞的細胞核移植到白色美西螈去核卵細胞中，結果發育成的美西螈都是黑色的。通過這一實驗，讓學生了解細胞核在控制生物性狀遺傳方面的重要功能。同時，引導學生思考實驗設計的巧妙之處以及可能存在的不足，體會科學研究是在不斷探索和完善中前進的，培養學生批判性思維和科學態度。

本次情境主題教學中，以“細胞的控制中心之謎”為主題，展示20世紀50年代科學家對細胞核功能的探索，創設“細胞工程師”情境。教師提供核移植實驗步驟圖，學生分組討論，“為什么選擇胚胎細胞的細胞核？（全能性高）”“如何確保實驗結果是由細胞核而非細胞質決定的？（設置對照組：未去核卵細胞）”討論基礎上繪制“細胞核控制生物性狀的路徑圖”，標注細胞核通過DNA控制蛋白質合成的過程。通過主題情境教學引導學生運用類比推理理解抽象概念。

結束語

高中生物主題情境教學通過構建“微觀世界探索一生命歷程演進一生態環境一關聯科學史探究”四維情境體系，實現了核心素養培育與生物學知識的深度融合。微觀情境以技術手段突破認知局限，生命歷程情境凸顯動態發展觀念，生態情境強化系統思維，科學史情境滲透探究精神。這些策略不僅破解了傳統教學中概念抽象化、知識碎片化的難題，更通過真實問題驅動與跨維度情境聯動，促進學生形成生命觀念的整體性認知、科學思維的批判性發展、科學探究的實踐能力以及社會責任的主動擔當。

參考文獻

[1]張金.情境教學法在高中生物教學中的應用J].高考，2025（7）：62-65.

[2]魏瑞榮.深度學習視域下高中生物情境化教學策略探究[].求知導刊，2025（3）：92-94.

[3]宗健康，王玲燕.指向科學思維培養的高中生物情境教學研究].課堂內外（高中版），2025（3）：12-13.

[4]張秀娜.高中生物學科學史論證式教學的實踐研究[D].呼和浩特：內蒙古師范大學，2024.