针对问题体系的高中生物学概念教学——以“细胞分化”一节为例探讨

一、案例背景

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在“基本理念”版块明确提出，要确保学生有相对充裕的时间主动学习，让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念。在传统的高中生物教学模式下，教师习惯直接讲授生物学概念，学生仅需直接背诵、记忆即可。这种教学方式既影响学生对生物学概念的理解和掌握度，也不利于学生灵活且熟练地运用概念解决实际问题。对此，聚焦生物学概念教学，深入推进高中生物教学方式革新，具有重要意义。

“细胞的分化”位于高一生物必修1《细胞的生命历程》的第2节。学生通过本课学习要掌握“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”“细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程”“个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体”等生物学概念。针对问题体系的高中生物学概念教学能够引导学生自主抽象出概念，加深对概念的理解，为迁移应用细胞的分化知识分析解决实际问题奠定良好基础，同时使之在理性分析与表达、逻辑推理、阐释生命现象等科学思维能力方面得到一定的发展。

二、案例描述

以“细胞分化”一节为例，对基于问题体系的高中生物学概念教学进行设计，具体环节如下。

（一）创设问题情境，导入有效概念

高中生物学概念教学中，教师根据教学内容与学生的认知结构、认知特点和认知能力创设问题情境，引导学生在情境中探索问题，既能够丰富学生的学习和情感体验，调动学生学习主观能动性，又能够帮助学生感知、建构概念。教学“细胞的分化”时，教师可将相关的案例与视频引入课堂，以此为抓手提出具有启发性和挑战性的问题，构建有效的问题情境，让生物学概念顺利地导入。

师：正常人身体内的红细胞和白细胞的寿命是几天？

生：红细胞为120上下，白细胞为5-7。

师：大家看电子白板上这些白血病案例，有何发现？

生：白细胞计数明显升高。

师：白细胞的寿命为5-7，为何白血病患者的白细胞计数并没有因为细胞的死亡而下降呢？

生：白细胞会大量增殖。

师：骨髓和血细胞的形成之间有哪些联系？为什么可以采用骨髓移植治愈白血病？

生：骨髓中含有造血干细胞，而造血干细胞可以分化成红细胞，进而通过骨髓移植能够恢复患者的造血功能。

师：观看电子白板上人类胚胎发育的视频，搜索资料说一说个体发育的起点是什么？

生：精子与卵细胞结合形成受精卵，精卵通过细胞分裂、分化，形成组织、器官、系统，进而形成胎儿，最终发育成完整的个体。

（二）构建“分解式”问题体系，理解、内化概念

大而泛的问题，缺乏操作性，学生找不到思考的方向。针对问题体系的高中生物学概念教学的重点是构建“分解式”问题体系，引导学生逐步理解、内化概念，真正“吃透”概念。教学“细胞的分化”时，待学生对细胞能够增殖、分化、衰老和死亡形成一定认知后，教师要引导学生理解“细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖”“个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体”等更为抽象和复杂的生物学概念。首先，教师要分解大而泛的问题，降低学生学习难度。

师：个体发育过程中，不同的细胞都来源于同一个受精卵，为何它们在形态、结构和功能上有较大的差异？

生：不知道。

师：那你们知道直接决定细胞形态、结构和功能的是什么物质吗？

生：蛋白质。

师：蛋白质的合成由什么决定？

生：DNA。

师：所以同一个体的不同细胞包含的蛋白质有所不同,那么这些细胞含有的DNA是否也存在差异？

生：是。

师：真的吗？

当学生推理判断出同一个体的不同细胞包含的蛋白质有所不同,那么这些细胞含有的DNA也存在差异，这一错误的认知后，教师要立足这一认知冲突，列举多个事实性证据，让学生发现自己的认知错误，以此既突出概念的本质，又加深学生对概念的理解。

师：人体的生长发育是从一个受精卵开始的。受精卵在分裂期间，对核DNA进行了准确拷贝，并进行有丝分裂，把核DNA均匀分配到两个子细胞中，保证了亲子代核基因的稳定。这说明了什么？

生：同一个体的不同细胞包含的蛋白质有所不同，但这些细胞含有的DNA基本相同。

师：用胡萝卜韧皮部细胞培育出一棵完整的植株。这再次说明了什么？

生：植株细胞分化的过程中遗传物质并不会改变。

师：你还能得出哪些结论呢？

生1：细胞核中的DNA是基本相同的。

生2：细胞通过有丝分裂等方式增殖而来，在有丝分裂过程中，亲代细胞的DNA会复制。

生3：细胞分化的实质是基因的选择性表达，不同细胞由于表达的基因不同，合成的蛋白质也不同，从而导致了细胞在形态、结构和功能上的稳定性差异。

（三）运用概念分析解决实际问题

针对问题体系的高中生物学概念教学并非简单地帮助学生理解生物学概念，更重要的是帮助具备运用概念分析解决实际问题的能力。在“细胞的分化”教学中，教师通过“问题链”帮助学生理解一系列核心概念后，要进入课堂练习环节，提出具体的例题，让学生运用所学知识进行解答。比如，教师可为学生提供白血病患者的治疗案例，引导学生根据资料自主思考“骨髓移植能治疗白血病，但可能发生免疫排斥风险，如何从细胞分化的角度来避免呢？”等问题。又如，教师可提供与“间充质干细胞具有向肝实质细胞分化的潜能”相关的资料，让学生结合资料，从细胞分化的角度提出一些治疗肝硬化的有效措施。

（四）课后练习，巩固所学概念

高中生物课堂教学时间有限，能够预留出的课堂练习时间较少，对此，教师可设计课后练习题，通过问题帮助学生巩固课堂所学。考虑到学生的学情不同，教师为保证课后练习的有效性，可根据学生的实际情况组织开展分层练习，满足学生的个性化学习需求。比如，针对综合学情薄弱的学生，可为其推送“搜索观看无壳孵蛋小鸡诞生的生命历程全过程的视频，思考由受精卵发育为小鸡个体，通过什么样的方式增加了细胞数目？细胞的种类是否发生了变化，你是如何判断的？细胞的遗传物质有没有发生变化？为什么？”等问题，而针对综合学情优异的学生，则可推送“根据‘细胞分化发生在整个生命进程中’‘黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素’‘分化后的细胞将一直保持分化后的状态，不能再回到分化前的状态，直到死亡’‘细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础’等事实，说一说细胞的分化有哪些特点？”等更具挑战性的问题。然后，教师可以根据学生的反馈了解学生尚存的不足，以此为学生提供一对一指导，使之真正掌握“细胞的分化”这节课的核心概念。

三、案例分析

创设问题情境，通过环环相扣的问题完成新课导入，能够让学生初步建构细胞分化的概念，对细胞能够增殖、分裂、分化、衰老和死亡形成一定认知；构建“分解式”问题体系，提出更加细化的问题，能够引导、引领学生实现更深层的思考与探索，逐步抽象出概念，加深对概念的理解；引导学生运用概念分析解决实际问题，可以帮助学生更好地吸收和内化概念，掌握概念的实质；课后练习则可以帮助学生巩固课堂所学，实现知识迁移与应用、问题分析与解决能力提升。

四、案例反思

通过本次案例教学发现，高中生物学概念教学难度较大，采取有效的手段降低学生学习难度，并加深学生对概念的理解和认知至关重要。针对问题体系的高中生物学概念教学能够根据教学目标和内容，提出富有启发性的问题，让学生在问题引导下，既能够从被动且浅层的学习过渡为主动且深层的学习，又可以自主抽象出生物学概念，切实掌握概念的实质，更好地吸收和内化、迁移和运用概念。