“細胞分化”學習進階課例研究

張 京

(北京市通州區教師研修中心 101100)

在義務教育和高中生物學科的課程標準中都強調要提高學生生物科學素養。生物科學素養中包括生物學核心概念的構建。在初中和高中有限的學習時間內，通過學習進階，讓學生對生物學核心概念逐步深入理解，是達成良好的科學素養的有效途徑。“學習進階”是對學生在各學段學習同一主題的概念時所遵循的連貫的、典型的學習路徑的描述，一般呈現為圍繞核心概念展開的一系列由簡單到復雜、相互關聯的概念序列。學習進階通常由較為具體的生活現象出發，逐漸形成抽象的概念[1]。“細胞分化”是幫助學生認識細胞的發展變化，理解細胞特定功能的一個非常重要的生物學核心概念。依據《義務教育生物學課程標準(2011)》的內容標準要求“概述生物體的各種組織是由細胞分裂、分化形成的”；《普通高中生物課程標準(實驗)》的內容標準要求“說明細胞的分化”、“舉例說明細胞的全能性”。對于細胞分化概念構建，對初中生只要求知道相同的細胞可形成多種細胞，不同細胞可執行特定的功能；隨著學段的升高，學生認知能力加強，對此概念的理解也逐漸加深，不斷接近其本質。本文通過對初、高中三節“細胞分化”概念學習進階課例研究，提出幫助中學不同學段學生構建此概念的思路和方法。

1 “細胞分化”學習進階教學設計

從初、高中教材中可以看到“細胞分化”概念在宏觀上具有良好的一致性與連貫性，即各學段所學內容具有良好的關聯和銜接。因此，在設計此概念的學習進階課程時，必須符合學生認知發展規律。首先要關注學生已有的前概念，從生活體驗出發，通過對問題的思考，深入理解概念，最后利用概念解決生產、生活中的問題。所以在備課時，教師需要先界定不同學段應獲得的概念，還要知道從初中到高中學生對“細胞分化”概念的理解是如何發展的。

從初中到高中，教師要求學生對于細胞分化概念的理解層次是逐漸加深的。對初中對學生的要求處于低層次的了解水平(知道“是什么”)；到了高二后，重點要求學生在分子水平上理解產生細胞分化的原因(知道“為什么”)、特點以及與細胞全能性的關系；到了高三，主要側重細胞分化概念的擴展與延伸(知道能“做什么”、“怎么做”)。從表1也可以看出，隨著年級的升高，對概念的認識趨于抽象化，涉及面更廣，學習進階最終目標要指向科學技術、社會發展和人類生活質量的提高。

表1 不同學段對“細胞分化”概念的界定

界定各學段的概念，不僅可以為學習進階的教學設計提供依據，還能讓教師清楚地知道自己所教學段的學生應該完成的學習目標與任務，避免教學內容的遺漏或不必要的重復，有效地保障初、高中概念教學的一致性與連貫性。

2 “細胞分化”學習進階課例研究

學習進階在課堂中的實施必須將各學段的概念教學進行有效銜接，包括用已有的前概念進行導入；設計問題，引導啟發學生構建新概念；最后還需要對概念適當延伸，為后續學習奠定基礎。2014年10月，北京市通州區生物學特級教師工作站組織了“細胞分化”學習進階區級研究課，由初一、高二、高三的3位教師在三個年級分別執教，對這三節課例研究總結如下。

2.1 初中“細胞分化”學習進階課例的設計思路 從復習細胞分裂，形成許多相同細胞導入→學生用觀察同種植物不同部位的細胞，發現細胞間差異，產生認知沖突→學生動手活動(捏橡皮泥)，探究物體的形態、結構與功能的關系→觀察番茄果實不同部位細胞，思考不同形態、結構的細胞群具有的特異功能→教師介紹蠶豆表皮細胞的分化過程和人體胚胎發育過程，構建低層次了解水平概念→讓學生用自己的語言大致說出對細胞分化的初步認識(界定概念)→教師提出深層次問題，為后續的學習進階做鋪墊。

2.2 高二“細胞分化”新授課設計思路 用1個受精卵通過細胞分化形成200多種細胞及人體胚胎發育過程圖片，幫助學生回憶初中形成的細胞分化前概念(細胞水平)→教師用問題串引領學生思維逐步深入(問題串主要從分子水平上引導學生從細胞物質組成、形態結構差異的原因)，最終得出細胞分化的根本原因是基因在不同細胞內的選擇性表達，解釋了細胞分化概念的本質→讓學生分析得出細胞分化對個體的意義：提高機體生理功能的效率→通過幾則資料，說明細胞分化的特征→通過植物組培、培育“多利”實例，將概念延伸到對細胞全能性的認識→讓學生對此概念新的理解情況，用陳述句寫出來(界定概念)，構建較高層次(理解水平)概念，并進行交流→教師提出幾個深層次應用水平的問題串，讓學生思考，為后續概念擴展、延伸的學習及高三總復習的學習進階做鋪墊。

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

2.4 對三節課例的概括與總結 基于初中學生思維發展程度和認知水平，初中的教學注重從感性方面(實驗、觀察)，對細胞分化概念產生認識只是淺層次的了解(細胞水平)。在課的最后，教師把問題深入，指向細胞分化原因的探尋，為高中階段的學習進行鋪墊。鑒于高中學生思維深刻性的加強，高二細胞分化概念教學從細胞水平轉入分子水平，認識層次更加抽象，直指概念本質。但受到課時和知識面的限制，理解層面較多，應用和知識遷移層面設計較少，使學生對概念的理解相對比較狹窄。高三復習課中，由于學生在學習了蛋白質、細胞分化、癌變、基因表達、基因突變、重組等知識以及基因工程、分子雜交等生物技術，這些都與細胞分化概念密切相關，教師需要整合相關知識，利用新情境的資料，幫助學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，達到高層次的應用水平。若學生能運用形成的概念，解決實際問題，并能提出自己的觀點，便達到概念教學的最高境界。