“細(xì)胞分化”學(xué)習(xí)進(jìn)階課例研究

張 京

(北京市通州區(qū)教師研修中心 101100)

在義務(wù)教育和高中生物學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)中都強(qiáng)調(diào)要提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)。生物科學(xué)素養(yǎng)中包括生物學(xué)核心概念的構(gòu)建。在初中和高中有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)，通過學(xué)習(xí)進(jìn)階，讓學(xué)生對生物學(xué)核心概念逐步深入理解，是達(dá)成良好的科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑?！皩W(xué)習(xí)進(jìn)階”是對學(xué)生在各學(xué)段學(xué)習(xí)同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學(xué)習(xí)路徑的描述，一般呈現(xiàn)為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的概念序列。學(xué)習(xí)進(jìn)階通常由較為具體的生活現(xiàn)象出發(fā)，逐漸形成抽象的概念[1]?！凹?xì)胞分化”是幫助學(xué)生認(rèn)識細(xì)胞的發(fā)展變化，理解細(xì)胞特定功能的一個非常重要的生物學(xué)核心概念。依據(jù)《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011)》的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求“概述生物體的各種組織是由細(xì)胞分裂、分化形成的”；《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗)》的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求“說明細(xì)胞的分化”、“舉例說明細(xì)胞的全能性”。對于細(xì)胞分化概念構(gòu)建，對初中生只要求知道相同的細(xì)胞可形成多種細(xì)胞，不同細(xì)胞可執(zhí)行特定的功能；隨著學(xué)段的升高，學(xué)生認(rèn)知能力加強(qiáng)，對此概念的理解也逐漸加深，不斷接近其本質(zhì)。本文通過對初、高中三節(jié)“細(xì)胞分化”概念學(xué)習(xí)進(jìn)階課例研究，提出幫助中學(xué)不同學(xué)段學(xué)生構(gòu)建此概念的思路和方法。

1 “細(xì)胞分化”學(xué)習(xí)進(jìn)階教學(xué)設(shè)計

從初、高中教材中可以看到“細(xì)胞分化”概念在宏觀上具有良好的一致性與連貫性，即各學(xué)段所學(xué)內(nèi)容具有良好的關(guān)聯(lián)和銜接。因此，在設(shè)計此概念的學(xué)習(xí)進(jìn)階課程時，必須符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。首先要關(guān)注學(xué)生已有的前概念，從生活體驗出發(fā)，通過對問題的思考，深入理解概念，最后利用概念解決生產(chǎn)、生活中的問題。所以在備課時，教師需要先界定不同學(xué)段應(yīng)獲得的概念，還要知道從初中到高中學(xué)生對“細(xì)胞分化”概念的理解是如何發(fā)展的。

從初中到高中，教師要求學(xué)生對于細(xì)胞分化概念的理解層次是逐漸加深的。對初中對學(xué)生的要求處于低層次的了解水平(知道“是什么”)；到了高二后，重點(diǎn)要求學(xué)生在分子水平上理解產(chǎn)生細(xì)胞分化的原因(知道“為什么”)、特點(diǎn)以及與細(xì)胞全能性的關(guān)系；到了高三，主要側(cè)重細(xì)胞分化概念的擴(kuò)展與延伸(知道能“做什么”、“怎么做”)。從表1也可以看出，隨著年級的升高，對概念的認(rèn)識趨于抽象化，涉及面更廣，學(xué)習(xí)進(jìn)階最終目標(biāo)要指向科學(xué)技術(shù)、社會發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。

表1 不同學(xué)段對“細(xì)胞分化”概念的界定

界定各學(xué)段的概念，不僅可以為學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計提供依據(jù)，還能讓教師清楚地知道自己所教學(xué)段的學(xué)生應(yīng)該完成的學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)，避免教學(xué)內(nèi)容的遺漏或不必要的重復(fù)，有效地保障初、高中概念教學(xué)的一致性與連貫性。

2 “細(xì)胞分化”學(xué)習(xí)進(jìn)階課例研究

學(xué)習(xí)進(jìn)階在課堂中的實(shí)施必須將各學(xué)段的概念教學(xué)進(jìn)行有效銜接，包括用已有的前概念進(jìn)行導(dǎo)入；設(shè)計問題，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生構(gòu)建新概念；最后還需要對概念適當(dāng)延伸，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。2014年10月，北京市通州區(qū)生物學(xué)特級教師工作站組織了“細(xì)胞分化”學(xué)習(xí)進(jìn)階區(qū)級研究課，由初一、高二、高三的3位教師在三個年級分別執(zhí)教，對這三節(jié)課例研究總結(jié)如下。

2.1 初中“細(xì)胞分化”學(xué)習(xí)進(jìn)階課例的設(shè)計思路 從復(fù)習(xí)細(xì)胞分裂，形成許多相同細(xì)胞導(dǎo)入→學(xué)生用觀察同種植物不同部位的細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞間差異，產(chǎn)生認(rèn)知沖突→學(xué)生動手活動(捏橡皮泥)，探究物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系→觀察番茄果實(shí)不同部位細(xì)胞，思考不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)的細(xì)胞群具有的特異功能→教師介紹蠶豆表皮細(xì)胞的分化過程和人體胚胎發(fā)育過程，構(gòu)建低層次了解水平概念→讓學(xué)生用自己的語言大致說出對細(xì)胞分化的初步認(rèn)識(界定概念)→教師提出深層次問題，為后續(xù)的學(xué)習(xí)進(jìn)階做鋪墊。

2.2 高二“細(xì)胞分化”新授課設(shè)計思路 用1個受精卵通過細(xì)胞分化形成200多種細(xì)胞及人體胚胎發(fā)育過程圖片，幫助學(xué)生回憶初中形成的細(xì)胞分化前概念(細(xì)胞水平)→教師用問題串引領(lǐng)學(xué)生思維逐步深入(問題串主要從分子水平上引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞物質(zhì)組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)差異的原因)，最終得出細(xì)胞分化的根本原因是基因在不同細(xì)胞內(nèi)的選擇性表達(dá)，解釋了細(xì)胞分化概念的本質(zhì)→讓學(xué)生分析得出細(xì)胞分化對個體的意義：提高機(jī)體生理功能的效率→通過幾則資料，說明細(xì)胞分化的特征→通過植物組培、培育“多利”實(shí)例，將概念延伸到對細(xì)胞全能性的認(rèn)識→讓學(xué)生對此概念新的理解情況，用陳述句寫出來(界定概念)，構(gòu)建較高層次(理解水平)概念，并進(jìn)行交流→教師提出幾個深層次應(yīng)用水平的問題串，讓學(xué)生思考，為后續(xù)概念擴(kuò)展、延伸的學(xué)習(xí)及高三總復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)進(jìn)階做鋪墊。

2.3 高三“細(xì)胞分化”復(fù)習(xí)課設(shè)計思路 復(fù)習(xí)植物組培過程，了解細(xì)胞分化前概念掌握情況→通過讓學(xué)生分析科學(xué)家實(shí)驗(新情境資料)，對此概念在應(yīng)用方面情況進(jìn)行摸底→學(xué)生分析三則資料(誘導(dǎo)腸道細(xì)胞形成胰島素分泌細(xì)胞、蝌蚪體細(xì)胞核移植實(shí)驗成功率僅30%左右、誘導(dǎo)形成iPS細(xì)胞)，得出結(jié)論，用新技術(shù)手段和科研成果幫助學(xué)生構(gòu)建最高層次(應(yīng)用水平)概念→讓學(xué)生用陳述句逐條寫出對各層次細(xì)胞分化概念的理解(界定概念)，由淺入深地梳理概念。學(xué)生間交流后，教師陳述自己對此概念的理解→利用將高考題及科學(xué)真實(shí)驗中的素材，改編為問題或測試題，檢查學(xué)生對此概念理解和知識遷移能力。

2.4 對三節(jié)課例的概括與總結(jié) 基于初中學(xué)生思維發(fā)展程度和認(rèn)知水平，初中的教學(xué)注重從感性方面(實(shí)驗、觀察)，對細(xì)胞分化概念產(chǎn)生認(rèn)識只是淺層次的了解(細(xì)胞水平)。在課的最后，教師把問題深入，指向細(xì)胞分化原因的探尋，為高中階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行鋪墊。鑒于高中學(xué)生思維深刻性的加強(qiáng)，高二細(xì)胞分化概念教學(xué)從細(xì)胞水平轉(zhuǎn)入分子水平，認(rèn)識層次更加抽象，直指概念本質(zhì)。但受到課時和知識面的限制，理解層面較多，應(yīng)用和知識遷移層面設(shè)計較少，使學(xué)生對概念的理解相對比較狹窄。高三復(fù)習(xí)課中，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)、細(xì)胞分化、癌變、基因表達(dá)、基因突變、重組等知識以及基因工程、分子雜交等生物技術(shù)，這些都與細(xì)胞分化概念密切相關(guān)，教師需要整合相關(guān)知識，利用新情境的資料，幫助學(xué)生將原有低層次水平的概念加深、拓展，在提升思維能力的同時，達(dá)到高層次的應(yīng)用水平。若學(xué)生能運(yùn)用形成的概念，解決實(shí)際問題，并能提出自己的觀點(diǎn)，便達(dá)到概念教學(xué)的最高境界。