指向概念生成的進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)策略
——以“有絲分裂”概念教學(xué)為例

駱霞琴 周忠芬

（1 浙江省湖州市德清縣教育研訓(xùn)中心 浙江湖州 313200 2 浙江省湖州市德清縣高級(jí)中學(xué) 浙江湖州 313200）

新頒布的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出“讓學(xué)生能夠深刻理解和應(yīng)用重要的生物學(xué)概念，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”“學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念”［1］?？梢姼拍钤谏飳W(xué)教學(xué)中具有舉足輕重的作用。

問題是學(xué)習(xí)的開始，是思維的動(dòng)力。通過提問，可激發(fā)興趣、提供支架、啟迪思維、得到反饋，但問題需要設(shè)計(jì)與組織，才能發(fā)揮應(yīng)有的效用。受學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的啟迪，筆者認(rèn)為進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)可描述為：在教學(xué)過程中圍繞學(xué)科核心概念，創(chuàng)設(shè)具有學(xué)科特色的教學(xué)情境，設(shè)計(jì)連貫的、逐級(jí)遞進(jìn)的問題鏈，以進(jìn)階式問題為學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程搭建攀升的階梯，驅(qū)動(dòng)學(xué)生的認(rèn)知思維向著更高的水平逐級(jí)進(jìn)階［2］。通過課堂觀察和課后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，課堂教學(xué)中教師一般都會(huì)精心設(shè)計(jì)問題，但通常以單個(gè)形式出現(xiàn)，缺乏核心，不利于學(xué)生新概念的生成。本文以“有絲分裂”概念的生成為例，探索指向概念生成的進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略。

1 切準(zhǔn)教學(xué)起點(diǎn)

新課程倡導(dǎo)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)。為充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)應(yīng)注重以生為本，以學(xué)生的已有知識(shí)為起點(diǎn)重構(gòu)文本，整合設(shè)計(jì)。

學(xué)生在初中階段已學(xué)習(xí)了動(dòng)、植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)及功能，初步建立了“細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位”這一大概念，能說出細(xì)胞核是細(xì)胞的的控制中心，細(xì)胞核中具有遺傳物質(zhì)DNA 等相關(guān)知識(shí)。本課基于學(xué)生豐富的有關(guān)細(xì)胞分裂的前概念，對(duì)文本進(jìn)行重構(gòu)。利用學(xué)生感興趣的“壁虎尾再生”的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考：①從細(xì)胞層面看，壁虎的尾是如何再生的？②細(xì)胞分裂結(jié)果如何？③分裂產(chǎn)生的2 個(gè)新細(xì)胞之間有什么關(guān)系？④請(qǐng)猜測，染色體變化最關(guān)鍵的特點(diǎn)是什么？ 精心設(shè)計(jì)的進(jìn)階式問題，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析與推理，為學(xué)生搭建了一條典型的學(xué)習(xí)路徑和攀升階梯。

2 聚焦核心問題

有絲分裂是真核生物進(jìn)行細(xì)胞增殖的主要方式，該概念的生成涉及細(xì)胞周期、分裂間期、分裂期、前期、中期、后期、末期、DNA、染色體、染色單體、著絲粒、中心體、紡錘體、紡錘絲、赤道板、細(xì)胞板、囊泡、復(fù)制、均分、解體、重建、核分裂、胞質(zhì)分裂、親代細(xì)胞和子細(xì)胞等一系列的知識(shí)點(diǎn)及其所衍生的一系列問題［3］，如果不加以設(shè)計(jì)與組織，知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)度就不夠緊密，不利于學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，本節(jié)教學(xué)雖涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，但都是圍繞“染色體在細(xì)胞分裂過程中的行為變化”展開的。于是設(shè)計(jì)了“細(xì)胞分裂過程中如何實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的均等分配”這一統(tǒng)攝性的核心問題，從“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念角度，抓住現(xiàn)象背后的本質(zhì)。這一核心問題有利于學(xué)生從生命整體的層面認(rèn)識(shí)細(xì)胞分裂是一個(gè)連續(xù)的過程，從不同角度認(rèn)識(shí)“有絲分裂”在生命延續(xù)和發(fā)展、生物遺傳和變異中的重要作用。聚焦核心問題，變碎片為整體，使學(xué)生更明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)。

3 緊扣邏輯關(guān)系

問題解決的程序就是運(yùn)用一定的操作，使問題從初始狀態(tài)經(jīng)過一步步的中間狀態(tài)，達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的過程［4］。這些中間狀態(tài)是指教師要根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)目標(biāo)圍繞核心問題，研究學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，精心設(shè)計(jì)一定序列的子問題，使學(xué)生更好地構(gòu)建知識(shí)體系。

為了讓學(xué)生深刻理解“細(xì)胞分裂過程中如何實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的均等分配”這一核心問題并體驗(yàn)“進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)”這一教學(xué)方式，教學(xué)中緊扣知識(shí)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，將部分子問題排序如下：①洋蔥根尖細(xì)胞中遺傳物質(zhì)存在于哪里？ ②根尖細(xì)胞有絲分裂形成的親、子代細(xì)胞遺傳物質(zhì)是否相同？③親代和子代細(xì)胞之間為什么要保證染色體的恒定？ ④如何保證親、子代之間染色體數(shù)目恒定？ ⑤細(xì)胞核和紡錘絲如何幫助染色體均分？ ⑥細(xì)胞的哪些結(jié)構(gòu)阻礙了染色體的行為變化？怎樣解決？⑦染色體均分后，細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)如何完成分裂？ 有序的子問題，環(huán)環(huán)緊扣，步步進(jìn)階，激活舊知，引導(dǎo)新知，促進(jìn)“有絲分裂”概念的逐步生成。

4 引導(dǎo)自主構(gòu)建

高效學(xué)習(xí)的發(fā)生需要有實(shí)效的教學(xué)組織與引導(dǎo)，通過進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)使學(xué)生產(chǎn)生疑問并自主參與構(gòu)建的課堂才是真正高效的課堂。層層遞進(jìn)的較高難度的問題，可促使學(xué)生用比較、推理、概括、圖形轉(zhuǎn)化等更復(fù)雜的方式自主構(gòu)建知識(shí)體系，發(fā)展高階思維。

本節(jié)課在“染色體行為變化”的認(rèn)識(shí)過程中，通過進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主構(gòu)建，促進(jìn)了學(xué)生的分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等高階思維的發(fā)展。

學(xué)生觀察洋蔥根尖有絲分裂的永久裝片，展示如圖1所示顯微鏡視野中相關(guān)分裂時(shí)期的圖像，初步了解有絲分裂不同階段遺傳物質(zhì)的2 種形態(tài)（一種是標(biāo)號(hào)16 所示的絲狀的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，另一種是標(biāo)號(hào)9、11 所示的棒狀的染色體結(jié)構(gòu)）。學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)與邏輯推理，對(duì)圖像進(jìn)行排序，對(duì)有絲分裂過程有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，知道有絲分裂過程中遺傳物質(zhì)需要先排列到細(xì)胞中央再分開。

圖1 洋蔥根尖有絲分裂

教師設(shè)置進(jìn)階式問題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生層層深入思考：①是什么引導(dǎo)染色體在細(xì)胞中有序地移動(dòng)？為什么能引導(dǎo)？②染色體需移動(dòng)到赤道板后再分裂，這樣做的意義是什么？ ③如何保證子細(xì)胞中遺傳物質(zhì)相同且不減少？ ④分裂初期細(xì)胞需要做什么準(zhǔn)備？ 是如何實(shí)現(xiàn)的？

學(xué)生通過討論、分析得出：染色體有序的移動(dòng)行為確保了均分；保持遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定需要先復(fù)制再均分。

教師介紹模擬材料扭扭棒，展示如圖2所示的遺傳物質(zhì)的4 種形態(tài)，并引入資料：人體一個(gè)細(xì)胞DNA 總長度為2.04 m，大部分位于細(xì)胞核中的染色體上，人體細(xì)胞的直徑在10～200 μm 之間。

圖2 遺傳物質(zhì)的4 種形態(tài)

引導(dǎo)學(xué)生分析：遺傳物質(zhì)保持什么形態(tài)適合復(fù)制？ 什么形態(tài)適合均分？

學(xué)生通過分析，認(rèn)識(shí)到染色質(zhì)形態(tài)更適合復(fù)制，染色體形態(tài)更適合均分。師生共同構(gòu)建染色質(zhì)與染色體在細(xì)胞分裂過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖（圖3）。

圖3 形態(tài)轉(zhuǎn)變

教師繼續(xù)設(shè)問：①一個(gè)細(xì)胞中會(huì)有多少條染色體？②染色體在分裂過程中發(fā)生了哪些變化？③細(xì)胞形態(tài)上會(huì)有什么變化？ ④怎樣用模型表示有絲分裂的主要特征？

通過展示不同生物細(xì)胞的染色體圖片，學(xué)生了解到不同生物染色體的形態(tài)、數(shù)目不同，但染色體通常是成對(duì)存在的（為以后學(xué)習(xí)同源染色體的概念做好鋪墊）。將生物有絲分裂模型簡化為一個(gè)細(xì)胞中2 對(duì)4 條染色體，用2 種顏色的扭扭棒代表遺傳物質(zhì)分別來自父方和母方，將扭扭棒伸長和折疊代表不同染色體，用墨點(diǎn)代表染色體上的著絲粒。

學(xué)生自主構(gòu)建了圖4所示的“有絲分裂”概念模式圖。該圖扼要地呈現(xiàn)出了細(xì)胞一分為二、分裂前、后保持遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性的有絲分裂特征。在構(gòu)建過程中，學(xué)生經(jīng)歷了分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造，高階思維 得 到發(fā)展［5］。

圖4 細(xì)胞有絲分裂概念

為了讓學(xué)生更準(zhǔn)確地理解有絲分裂的概念，將學(xué)生分組，要求學(xué)生利用扭扭棒模擬整個(gè)過程中染色體的變化行為，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行相互評(píng)價(jià)。

圖5展示的是部分學(xué)生的作品：將染色體復(fù)制后用顏色不同的扭扭棒扭在一起（認(rèn)為這樣可確保復(fù)制出的同源染色體一模一樣），將形態(tài)相同、一樣長短的染色體分在一起（認(rèn)為既然染色體成對(duì)存在，則細(xì)胞分裂時(shí)染色體應(yīng)成對(duì)排列）。

圖5 學(xué)生作品

課堂上學(xué)生通過分析、創(chuàng)造、互評(píng)，構(gòu)建并修正了模型。

最后，播放有絲分裂過程的動(dòng)態(tài)視頻：間期中的染色質(zhì)在M 期濃縮成染色體形態(tài)，染色體的形成、復(fù)制和移動(dòng)等活動(dòng)，保證了將S 期復(fù)制的2 套DNA 分子平均地分到2 個(gè)子細(xì)胞中。學(xué)生進(jìn)一步理解有絲分裂過程中遺傳物質(zhì)的復(fù)制均分過程，使“有絲分裂”概念的生成水到渠成。

5 體會(huì)

本節(jié)課通過聚焦核心問題——細(xì)胞分裂過程中如何實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的精準(zhǔn)均分，利用不斷遞進(jìn)的進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，比較有效地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和聯(lián)系，較順利地促進(jìn)了學(xué)生“有絲分裂”概念的生成。

進(jìn)階式問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以生為本的教材重構(gòu)，將陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)階式的問題，層層追問，在不斷思考、探究中深入。通過比較、推理、概括、圖形轉(zhuǎn)化、評(píng)價(jià)等方式，將新知納入到原有的知識(shí)框架中，學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)體系，發(fā)展了其高階思維。

在本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)模型與建模的研究方法，能結(jié)合模型理解有絲分裂能確保遺傳信息在親代和子代間的一致性的原因，促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀的進(jìn)一步形成，達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)中“學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念”的目標(biāo)要求。

本節(jié)課的重心落在學(xué)生對(duì)“有絲分裂”概念的生成上，在后續(xù)的教學(xué)過程中，教師將通過觀察、對(duì)話、測試等多種方式，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦創(chuàng)作動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂整個(gè)過程的物理模型和繪制有絲分裂過程中染色體、染色單體、DNA 數(shù)目變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，及時(shí)有效地幫助學(xué)生深刻理解生物學(xué)概念，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。