聚焦新高考 指向高階思維的“混合式教學(xué)”實踐探索
——以“細(xì)胞增殖”為例

徐 煒

(江蘇省邗江中學(xué) 225100)

高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力，在布魯姆認(rèn)知過程的六個維度中表現(xiàn)為應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造，具體是指問題求解、決策制定、批判性思維和創(chuàng)造性思維能力，是綜合運用分析性、創(chuàng)造性和實踐性思維的能力.

“混合式”教學(xué)(Blending Learning)就是要把傳統(tǒng)課堂教學(xué)和E-Learning (即數(shù)字化或網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí))的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成優(yōu)勢互補，從而獲得更佳的教學(xué)效果.

本次教學(xué)活動意在指向?qū)W生的高階思維，采用板書、課件、模具、資料、視頻相結(jié)合的混合式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng).

1 教材分析

“細(xì)胞增殖”是蘇教版高中生物教材必修1《分子與細(xì)胞》第4章第1節(jié)的內(nèi)容.分為兩課時，第一課時的教學(xué)主要包括“細(xì)胞周期”和“動物細(xì)胞的有絲分裂”兩塊內(nèi)容，其中“染色體的復(fù)制、加倍與平均分配”是教學(xué)的重難點.學(xué)好有絲分裂可以幫助學(xué)生更輕松地掌握減數(shù)分裂，也為后續(xù)必修2《遺傳與進(jìn)化》模塊中遺傳學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).

2 教學(xué)目標(biāo)

(1)通過學(xué)習(xí)個體生長發(fā)育的過程，明確生命的發(fā)展是一個動態(tài)的變化過程這一生命觀念；通過學(xué)習(xí)細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的變化，認(rèn)同生命的運動性，形成科學(xué)的自然觀和世界觀.

(2)通過閱讀資料、觀看視頻、辨識圖像，總結(jié)有絲分裂過程各個時期的主要特征，歸納細(xì)胞周期的概念和特點，提高學(xué)生的比較、分析、歸納的科學(xué)思維能力.

(3)通過小組合作的方式構(gòu)建有絲分裂中染色體變化的模型，鍛煉學(xué)生的動手與合作學(xué)習(xí)的能力，增強團(tuán)隊意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神.

(4)通過閱讀細(xì)胞有絲分裂的發(fā)現(xiàn)史，體會科學(xué)發(fā)展的不易，明確人類的許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)都會經(jīng)歷一代又一代人的探索，才一步一步接近事實的真相，眾多的一小步終將匯合成科學(xué)前進(jìn)的一大步.

3 教學(xué)過程

3.1 情境導(dǎo)入，引出主題

播放一段種子萌發(fā)植物生長的視頻，同時提供一段資料，引導(dǎo)學(xué)生自主分析多細(xì)胞生物生長的主要原因，可以通過細(xì)胞生長增大細(xì)胞體積，也可以通過細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目.從而引出本節(jié)課的教學(xué)主題—《細(xì)胞增殖》.接下來，通過展示洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂的裝片圖，指出視野下多個細(xì)胞呈現(xiàn)出不同的分裂相，有的細(xì)胞核被染成深色，有的細(xì)胞核被一些“微結(jié)構(gòu)”所代替，這些“微結(jié)構(gòu)”它們時而呈細(xì)絲狀，時而呈帶狀，帶狀物時而聚集在一起，時而分散在細(xì)胞兩極.緊接著拋出2個問題：圖片中被染成深色的條狀物是什么？絲狀物又是什么？兩者是同一種物質(zhì)還是兩種物質(zhì)嗎？它們之間的關(guān)系是怎樣？學(xué)生在思考這些問題時會自主通過下發(fā)的歷史資料(資料1-7)自主分析，得出答案.

資料1 1842年，內(nèi)格里觀察到百合和紫露草細(xì)胞核在分裂過程中被一群很微小、生存時間很短的微結(jié)構(gòu)所替代 ，不過他所觀察到的微結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代染色體有很大差異.

資料2 1848年，霍夫曼斯特證實微結(jié)構(gòu)的存在，觀察到植物細(xì)胞分裂后期兩組染色體的產(chǎn)生

資料3 1873年，施耐德觀察一種扁蟲受精卵的分裂，分裂開始整個核變成一團(tuán)卷曲的細(xì)線，以后呈增厚的帶狀物.帶狀物最初是不規(guī)則的，以后在細(xì)胞中央排成玫瑰花狀.并開始兩兩分裂，帶狀物增多，每一部分各朝一個極的方向移動.

資料4 1877年，弗萊明觀察了蠑螈細(xì)胞的分裂，提出了染色體“縱向分裂”模式，認(rèn)為開始是一根連續(xù)的染色體，以后經(jīng)橫斷成若干染色體(1879年他認(rèn)為斷裂的線體是等長的，1880年他認(rèn)為長度不等).于1882年提出了mitosis(即有絲分裂)這一術(shù)語，但分裂階段界限不夠清晰.

資料5 1880年左右，斯覺斯伯格首次提出動物和植物有絲分裂過程具有高度的統(tǒng)一性 ，認(rèn)為有絲分裂的實質(zhì)是染色體的形成及其向兩個子細(xì)胞的平均分配.

資料6 1885年前后拉布爾、貝內(nèi)登認(rèn)為在前期染色體并非頭尾相連成一連續(xù)線團(tuán)，而是一開始就互相分開.

資料7 1885年拉布爾、1887鮑維里認(rèn)為在細(xì)胞靜止不分裂的時候染色體就已經(jīng)存在，只不過是細(xì)絲狀(即染色質(zhì)).

設(shè)計意圖：通過觀看視頻，讓學(xué)生感受到生命的綻放，直奔細(xì)胞分裂這一主題.此處設(shè)計的問題也是旨在引導(dǎo)學(xué)生將有絲分裂的學(xué)習(xí)重點放在染色體的行為變化上，并讓學(xué)生借助資料分析，自主發(fā)現(xiàn)染色質(zhì)與染色體的關(guān)系.同時一系列的科學(xué)探究史也意在讓學(xué)生深刻體會到任何一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)都不是一個人能完成的，是多位科學(xué)家前赴后繼努力的結(jié)果，中途可能會經(jīng)歷某個觀點被推翻被質(zhì)疑的過程，但只要鍥而不舍、最終總能揭示真理.

3.2 巧設(shè)問題，初步探究

展示植物細(xì)胞一分為二、二分為四的圖片，教師講述，如果細(xì)胞分裂只是單純的一分為二，那么子代細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)必然會越分越少，可現(xiàn)實情況卻是，細(xì)胞通過有絲分裂得到的子細(xì)胞在遺傳物質(zhì)上和親代細(xì)胞是保持一致的，這不由得讓人們想到細(xì)胞在分裂之前肯定會經(jīng)歷一次物質(zhì)的儲備，尤其是遺傳物質(zhì)要進(jìn)行復(fù)制.接著給學(xué)生再提供一段資料(資料8)，自主閱讀后緊接著拋出3個問題：染色體復(fù)制的結(jié)束是形成了什么？染色體復(fù)制后數(shù)目立即加倍嗎？怎樣實現(xiàn)染色體的數(shù)目加倍？進(jìn)而引入“染色體結(jié)構(gòu)”以及“一條染色體的行為變化”的學(xué)習(xí).

資料8 現(xiàn)今研究表明，細(xì)胞在分裂之前，必須進(jìn)行一定的物質(zhì)準(zhǔn)備，特別是遺傳物質(zhì)要進(jìn)行復(fù)制.染色體復(fù)制的結(jié)果是形成兩條姐妹染色單體，兩條姐妹染色單體由共同的著絲粒連接(一條染色體一個著絲粒).著絲粒分裂后，姐妹染色單體分開，成為染色體，染色體數(shù)目暫時加倍.

新教材加入了“著絲粒”與“著絲點”的介紹，兩條姐妹染色單體由同一個著絲粒相連，在著絲粒的外圍還有著絲點，著絲點內(nèi)側(cè)與著絲粒相互交織，外側(cè)與紡錘體微管相連.另外，“一條染色體在有絲分裂中的行為變化”是本節(jié)課的重難點，筆者在此處將課件與教具相結(jié)合，以扭扭棒表示染色質(zhì)、圖釘代表著絲粒、螺旋纏繞后的扭扭棒代表染色體，向?qū)W生動態(tài)展示染色質(zhì)的復(fù)制、染色體的形成、著絲粒的分裂，然后在白板后貼上軟磁片展示在黑板上(如圖1所示).

圖1

設(shè)計意圖：由染色體的結(jié)構(gòu)到一條染色體的行為變化，中間設(shè)置的3個小問題，層層逼近、環(huán)環(huán)相扣，旨在給學(xué)生搭建一個思維臺階，更好的去理解染色體復(fù)制并不意味著數(shù)目上的立即加倍，染色體的數(shù)目是和著絲點(著絲粒)保持一致的.染色體復(fù)制后，著絲粒并沒有即刻分裂，故而染色體的數(shù)目沒有立即加倍，而是要等著絲粒分裂，姐妹染色單體分開后，染色體數(shù)目才會有個短暫加倍的過程.接著染色體的平均分配最終導(dǎo)致子代細(xì)胞與親代細(xì)胞遺傳信息上的一致性.模型的展示也是為后續(xù)學(xué)生小組合作自主構(gòu)建有絲分裂各時期染色體變化埋下伏筆，不至于拿到材料包一片茫然.

3.3 科學(xué)引導(dǎo)，深入探究

從一條染色體的行為變化中分析歸納染色體、DNA、姐妹染色單體的數(shù)目.這部分也是個難點，精心制作動圖課件可以巧妙地易化這一難點.從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，一步一個設(shè)問，不斷強化學(xué)生對“染色體數(shù)等于著絲粒數(shù)、著絲粒分裂染色體加倍、染色體復(fù)制后形成兩條姐妹染色單體，每條單體一個DNA，故而染色體復(fù)制后DNA會立即加倍”等易錯點的理解.接著從一條染色體的行為變化切換到多條染色體的行為變化，這里會涉及到一個“隊形”的排列，多條染色體形成的細(xì)胞分裂相有多種？是誰在牽引著紡錘體運動？筆者在此處的設(shè)計是：讓學(xué)生結(jié)合一條染色體的行為變化，自主閱讀1873年施耐德的發(fā)現(xiàn)資料，嘗試對5個有代表性的細(xì)胞分裂圖像(如圖2所示)進(jìn)行排序，并陳述理由.

圖2

設(shè)計意圖：讓學(xué)生根據(jù)顯微鏡下的洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂裝片，判斷有絲分裂的順序，從發(fā)現(xiàn)史中領(lǐng)悟科學(xué)家研究有絲分裂的思路和方法，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣.

3.4 分組活動，構(gòu)建模型

6人一組，給每組提供扭扭棒、膠帶、大頭釘、白板等材料，結(jié)合課本116頁內(nèi)容，通過組內(nèi)合作構(gòu)建有絲分裂各個時期染色體行為變化模型，并對模型制作的方法和構(gòu)建理由進(jìn)行交流.構(gòu)建結(jié)束后每組選派一個代表上臺展示匯報(如圖3所示)，其他小組可對展示的模型進(jìn)行評價和提問，教師對模型構(gòu)建中存在的問題進(jìn)行指正并給予點評.

圖3

設(shè)計意圖：通過模型構(gòu)建可實現(xiàn)抽象概念的具體化、直觀化和形象化，加深學(xué)生對細(xì)胞分裂過程中染色體行為變化的理解.學(xué)生親手構(gòu)建才會發(fā)現(xiàn)其中有一系列問題要解決，引發(fā)學(xué)生思維上的碰撞.同時學(xué)生通過小組合作，調(diào)動了學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了動手能力、語言表達(dá)能力并增強了團(tuán)隊意識.

4 教后反思

本次教學(xué)活動從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，對教材原有的教學(xué)順序進(jìn)行了調(diào)整，先學(xué)習(xí)有絲分裂過程、再引入細(xì)胞周期概念.并且在進(jìn)行有絲分裂內(nèi)容教學(xué)時，以“一條染色體的復(fù)制、加倍、平均分配”為主線進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，按照“情境導(dǎo)入引出主題—巧設(shè)問題初步探究—科學(xué)引導(dǎo)深入探究—分組活動構(gòu)建模型—建立概念歸納總結(jié)”的順序開展教學(xué)活動，以期能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng).