基于APOS理論進行“細胞的分化”一節(jié)的概念教學(xué)設(shè)計

張 呂

(浙江省嵊州愛德外國語學(xué)校 312400)

1 教學(xué)分析

細胞分化是浙科版高中生物學(xué)教材《分子與細胞》第4章第2節(jié)“細胞的分化”中的核心內(nèi)容，既是對細胞結(jié)構(gòu)、功能、分裂等知識的拓展和延伸，又可為學(xué)習(xí)細胞的全能性、遺傳與變異中“基因控制蛋白質(zhì)的合成”、細胞工程和胚胎工程奠定基礎(chǔ)。其中教學(xué)重點是細胞分化的概念，教學(xué)難點是細胞分化的實質(zhì)。學(xué)生雖然在初中階段已學(xué)過有關(guān)組織、器官、系統(tǒng)的知識，對于細胞分化的例子有一定的感性認(rèn)識，并且此前也學(xué)過有絲分裂等相關(guān)內(nèi)容，但他們對細胞分化概念的理解存有一些困難。

為實現(xiàn)對本節(jié)有效的概念教學(xué)，作者應(yīng)用美國學(xué)者杜賓斯基等提出的“活動-過程-對象-圖式”(action-process-object-scheme，APOS)理論的四個教學(xué)階段進行設(shè)計，達到了預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 概述細胞分化的概念；認(rèn)識細胞分化的實質(zhì)；理解細胞分化的意義。

2.2 能力目標(biāo) 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、知識遷移應(yīng)用的能力。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 通過對細胞生命過程更完整的認(rèn)識，樹立辯證唯物主義的自然觀，逐步建立科學(xué)的世界觀。

3 教學(xué)過程

3.1 活動階段 (感受概念) 通過舊知導(dǎo)入，做好鋪墊，讓學(xué)生在回憶以前知識的基礎(chǔ)上自然進入新課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極參與到新課的學(xué)習(xí)中；創(chuàng)設(shè)問題情境，在活動中思考問題,得出形成概念的相關(guān)重要特征(設(shè)計環(huán)節(jié)1、2)。

舊知導(dǎo)入，做好鋪墊(環(huán)節(jié)1)： 利用多媒體播放人的胚胎發(fā)育過程的視頻，提出問題：個體發(fā)育的起點是什么？受精卵發(fā)育成個體的過程中細胞由少變多，依靠的是什么？那么一個受精卵，如果只進行細胞分裂和細胞生長，能不能形成具有一定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的生物體呢？細胞除了要進行細胞分裂之外，還需要進行怎樣的變化呢？通過一系列問題的引導(dǎo)，借助師生對話自然導(dǎo)入課題“細胞的分化”。

分析圖示，概括概念(環(huán)節(jié)2)：教師創(chuàng)設(shè)問題情境：我們知道人體內(nèi)的紅細胞有運輸氧氣的功能，但它們只有120 d的壽命，而且沒有細胞核，不能進行細胞分裂。那么這些紅細胞是如何形成的呢？

學(xué)生在活動中積極思考討論，教師利用課件展示造血干細胞分化形成各種血細胞的示意圖，讓學(xué)生觀察和思考由造血干細胞產(chǎn)生的各種血細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上的差異，從而形成對細胞分化的初步認(rèn)識。

3.2 過程階段 (獲得概念) 幫助學(xué)生自主構(gòu)建細胞分化的概念，落實概念的生成,培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和語言表達能力(設(shè)計環(huán)節(jié)3)。

總結(jié)歸納，獲得概念(環(huán)節(jié)3)：教師展示人體另一些不同細胞的圖片，并簡要介紹其形態(tài)結(jié)構(gòu)以及功能的不同。提問：想一想這些不同的細胞來自哪里？接著展示這些細胞的來源，讓學(xué)生歸納總結(jié)，獲得細胞分化的概念。

在教師的引導(dǎo)下，先讓學(xué)生嘗試用自己的語言說出細胞分化的概念，然后師生共同總結(jié)并以板書的形式準(zhǔn)確歸納出概念，再讓學(xué)生找出該概念中的關(guān)鍵詞，深入理解細胞分化的概念。

3.3 對象階段 (理解概念) 通過小組活動探討細胞分化的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作探究的能力。理論聯(lián)系實際，通過事例讓學(xué)生總結(jié)得出細胞分化的特點，加深理解和記憶。教師給予學(xué)生思考討論的時間，鼓勵學(xué)生根據(jù)問題多發(fā)言。從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生對知識進行整理和構(gòu)建完整的概念圖的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以利于知識的理解和掌握，充分鍛煉學(xué)生的發(fā)散性思維(設(shè)計環(huán)節(jié)4、5、6)。

模擬過程，認(rèn)識本質(zhì)(環(huán)節(jié)4)： 教師提出問題：細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)差異僅僅是細胞分化的表面現(xiàn)象，那么出現(xiàn)這些差異的本質(zhì)原因是什么呢？由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上會發(fā)生差異性，是不是遺傳物質(zhì)發(fā)生了變異？

學(xué)生聯(lián)系細胞增殖的有關(guān)知識，進行分析討論，得出結(jié)論：同一個體的每個細胞都由受精卵有絲分裂產(chǎn)生，含有相同的遺傳物質(zhì)。

小組活動：以小組為單位探討，未成熟的紅細胞和肌肉細胞這兩種細胞分別有以下哪些物質(zhì)？請將字母代號寫在細胞下面。

師生歸納得出：生物與生物之間、細胞與細胞之間存在差異，主要是執(zhí)行生命功能的蛋白質(zhì)不同，蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量的不同構(gòu)成了細胞之間形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的差異。

教師追問：為什么同一個生物體的各個細胞所含有的遺傳物質(zhì)相同，形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻有很大的差異？比如高考結(jié)束后，擺在相同分?jǐn)?shù)的學(xué)生面前的學(xué)校是一樣的，那為什么最后進入的學(xué)校卻不一樣呢？

學(xué)生討論歸納得出：由同一個受精卵發(fā)育而來的肌肉細胞和未成熟的紅細胞擁有相同的遺傳物質(zhì)，但遺傳信息的執(zhí)行情況不同。

教師聯(lián)系生活實例，以工廠類比生物體，以工廠的分工類比細胞分化。講解工廠中的人各司其職，相互配合，有利于提高生產(chǎn)效率。

學(xué)生總結(jié)歸納出細胞分化的意義。

快速判斷，總結(jié)特性(環(huán)節(jié)5)：教師提出問題情境：下列事實分別說明了細胞分化的哪一特征？

資料1 細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。

資料2 黑色素細胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。

資料3 造血干細胞→原紅細胞→早幼紅細胞→中幼紅細胞→晚幼紅細胞→ 成熟紅細胞→死亡

完善概念圖(環(huán)節(jié)6)：前面幾個環(huán)節(jié)，學(xué)生對于細胞分化有了一定的了解，但怎樣把這部分知識內(nèi)化呢？通過教師引導(dǎo)學(xué)生回顧知識，構(gòu)建如下知識體系：

3.4 圖式階段 (聯(lián)系概念) 檢驗學(xué)生對于已學(xué)概念是否正確理解和是否具備相似概念的辨析能力。同時，以此作為引子，為后階段介紹細胞的全能性作好鋪墊(設(shè)計環(huán)節(jié)7)。

縱橫聯(lián)系，延伸概念(環(huán)節(jié)7)：學(xué)生通過填寫表格，比較細胞的分裂與細胞的分化在“細胞變化、發(fā)生時間和在個體發(fā)育中的意義”等方面有哪些不同點，從而明確兩者的關(guān)系。

教師提出問題：既然細胞分化具有持久性、普遍性和不可逆性。那么已經(jīng)分化的細胞，還能像早期胚胎細胞一樣，再分化成其他細胞嗎？

師生共同討論得出：細胞分化的實質(zhì)是細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的選擇性表達，說明細胞內(nèi)有一套完整的遺傳物質(zhì)(遺傳信息)，只是沒有被表達出來。也就是說細胞具備發(fā)育成一個完整生物個體的能力。如果將一個細胞的遺傳信息按照一定的規(guī)則表達出來，那么這個細胞及其子細胞就可以發(fā)育成一個完整的生物體，自然而然地引出細胞的全能性，為下一概念的教學(xué)做好鋪墊。

4 教學(xué)反思

APOS理論指導(dǎo)下的概念教學(xué)讓學(xué)生逐步感受、獲得、理解、聯(lián)系概念，能夠更好地幫助學(xué)生把握概念。本節(jié)教學(xué)中，教師面向全體學(xué)生，一方面以能力培養(yǎng)為本位，以概念的構(gòu)建為目標(biāo)，以問題探討為主要教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深進行概念探討，實現(xiàn)有效的概念教學(xué)；另一方面注意與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，利用身邊的生活實例創(chuàng)設(shè)情境，把知識形象化、直觀化，讓學(xué)生因知識的親近而喜歡生物學(xué)，從而達到 “引生活之源，活生物之水”的目的。