大情境有大精彩
——基于“大情境”的生物教學設計

黃忠華 張年逢

（江蘇省江陰市華士高級中學 江蘇無錫 214421）

以核心素養培育為宗旨的新課標提倡情境教學，通過創設與生產、生活、科研密切相關的真實情境，讓學生在情境分析中，開展探究活動，展開科學思維，領悟生命觀點，激發社會責任。情境教學能引起學生積極的情緒體驗，把學生的認識活動和情感活動更好融合，提高學生的思維品質，促進核心素養的形成。

情境的種類多樣，創設的方式不一。有一種情境稱為“大情境”或者“一境到底”，指在一節課中，以一則典型材料為主線設計情境。這一情境貫穿課堂始終，學生在這一情境中不斷深入討論、分析、體驗、感悟，從而構建概念、發展能力、培養情趣。這里的大情境可以是一則材料，也可以是一個人、一件事、一個話題等。另外，“一境到底”不是說就一個情境，而是以一個情境為主或者為主線，其他情境為輔。下面以高中生物《必修1·分子與細胞》模塊中“細胞的分化”一節為例，來說明基于大情境的生物教學設計。

1 大情境創設：關注電影背后的生物學知識——慢性粒細胞性白血病

教師展示《我不是藥神》的電影海報（圖1），并提供資料:白血病患者的血液中出現了大量的異常白細胞，而正常的血細胞又明顯減少。通過骨髓移植可以有效地治療白血病。在人體內，紅細胞的壽命為120 d左右，白細胞的壽命更短，只有5～7 d。這些血細胞都是失去了分裂能力的細胞。

教師由熱播電影切入白血病，接下來圍繞白血病及其治療相關的造血干細胞設計一系列問題，引導學生展開思維，分析現象，得出結論。

（1）骨髓移植可以有效地治療白血病是因為骨髓中含有什么細胞？

圖1 《我不是藥神》的電影海報

學生根據生活常識能說出造血干細胞，并知道造血干細胞能產生正常血細胞，教師呈現圖2。圖2將作為后面多個問題的情境配圖。

圖2 造血干細胞產生血細胞示意圖

（2）白血病是白細胞異常，為什么不直接移植正常的白細胞？

教師結合圖2，引發學生進一步思考，使學生加深對白血病治療機理的理解，并對已分化成熟的細胞一般不能再分裂建立初步感性認識。

（3）造血干細胞產生的紅細胞、白細胞、血小板的形態、結構、功能相同嗎？

教師結合圖2，引導學生分析這三種血細胞形態、結構和功能的差異，歸納出細胞分化的概念。在獲得概念的基礎上，學生再演繹分析分化現象，如人體受精卵分化產生胎兒多種細胞、葉原基分化產生多種葉片細胞，加深對概念進一步的理解。然后，教師引導學生構建細胞分化的模型，如圖3所示。這樣從而體現由歸納到演繹、由形象到抽象的思維。

圖3 細胞分裂、分化的模型

（4）如果沒有細胞分化，還能形成血液嗎？受精卵還能發育成個體嗎？

此問題的設置是為了讓學生理解細胞分化的意義:細胞分化是個體發育的基礎，有了細胞分化，才可能形成復雜的多細胞生物體。

（5）根據血細胞分化事實能歸納細胞分化的哪些特點？

教師展示圖4，并提供以下生物學事實:

圖4 細胞分化形成復雜的多細胞生物體

①造血干細胞分化成紅細胞發生在整個生命歷程中。

②紅細胞形成后，始終保持為紅細胞，而不會變成其他類型的細胞。

③紅細胞形成后，始終保持為紅細胞，直到死亡，而不會再變成幼紅細胞。

圖4進一步細化了造血干細胞分化產生紅細胞的過程。教師引導學生分析這三個生物學事實，使學生自己總結細胞分化的特點。為了增加問題的可操作性，教師還可以設置連線活動，讓學生將三個事實和3個特點（持久性、穩定性、不可逆性）連線。

（6）造血干細胞產生幼紅、白細胞是通過什么分裂方式？

此問設置一方面強調細胞分裂、分化往往是伴隨著進行，另一方面為后面不同細胞中DNA的差異分析做鋪墊。

（7）幼紅細胞和白細胞中DNA有差異嗎？蛋白質呢？

教師引導學生結合圖2，分析得出事實，為后面進一步分析做鋪墊。學生通過前面有絲分裂的學習，能分析得出有絲分裂產生的2個細胞中DNA沒有差異；通過前面蛋白質內容學習，得出2個細胞中蛋白質存在差異，如幼紅細胞中有血紅蛋白，白細胞中沒有血紅蛋白。

（8）幼紅細胞和白細胞中基因（DNA）相同，說明基因的表達具有什么特點？

教師補充事實:DNA中特定的片段構成基因，基因表達產生對應蛋白質，如血紅蛋白基因在幼紅細胞中能表達出血紅蛋白，而在白細胞中不表達。并要求學生構建模型:根據基因的選擇性表達特點，把相關基因和蛋白質放入對應細胞中，如圖5所示。

圖5 構建細胞分化模型

教師增加基因以及基因與蛋白質關系的事實，是因為這方面知識學生尚未學到。學生延續前一問的分析，能得出基因的表達具有選擇性特點。學生在此基礎上再進行演繹，構建模型，強化對這一機理的理解。整個過程也體現歸納與演繹的思維。

（9）受精卵細胞能發育成一個完整個體，分化成熟的白細胞能否再發育成一個完整個體？

教師展示圖6，提出細胞全能型的概念，并強調高度分化的細胞與受精卵一樣含有該物種全套的遺傳物質。

圖6 分化成熟細胞到完整個體

教師展示實驗證據:1937年，美國科學家將煙草形成層細胞培育成植株；1958年，斯圖爾德將胡蘿卜韌皮部細胞培養成植株；1965年，沃索將煙草單細胞培養成植株；1970年，斯圖爾德將胡蘿卜單細胞培養成植株。并引導學生根據這些證據，得出結論:已分化植物細胞仍具細胞全能性。

教師繼續提供實驗證據:到目前為止，人們還沒有成功地將已分化的動物體細胞培養成新的個體；1996年，克隆羊多莉問世。學生繼續分析，得出結論:已分化動物細胞全能性受到限制，但仍具有“細胞核全能性”。

教師由問題引出細胞全能性的概念，由事實引發學生對細胞全能性的可能性思考，再由實驗證據得出結論，此中滲透科學的實證精神。

（10）造血干細胞分裂、分化成血細胞，自身會不會越來越少？

教師結合圖1，通過創設“認知沖突”，誘發學生深入思考，從而使學生理解干細胞自我更新的特點，如圖7所示。在此基礎上，引導學生進一步歸納干細胞3個特點（分化程度較低、能自我更新、能分化產生其他細胞）及其應用。

圖7 造血干細胞的增殖與分化

2 分析

以上10個問題均圍繞白血病及其治療相關的造血干細胞這一大情境展開。10個問題較好地串聯了細胞分化相關內容。問題1～2是常識分析，除引入課題外，另起到培養學生參與社會話題討論的意識；問題3指向細胞分化的概念教學；問題4指向細胞分化的意義教學；問題5指向細胞分化的特點教學；問題6～8指向細胞分化的機理教學；問題9、10指向細胞分化相關的細胞全能性和干細胞教學。在10個問題的自然銜接分析中，學生不知不覺就領悟了細胞分化相關知識，并使思維得到訓練，還得到了科學探究和實證精神的熏陶。

基于大情境的課堂教學給人以巧妙、流暢之感，能激發學生的學習興趣，提高課堂教學效果。在日常教學和生活中，教師要多加留心，可以創設不少這樣的“大情境教學”。例如，每年新高一“細胞中的糖類和脂質”教學在中秋節前后，有教師就以“中秋月餅”為大情境，甚至課上每位學生品嘗一小塊，展開糖類和脂質的教學，學生印象深刻。又如，有教師以“HIV入侵和人體抵抗”為大情境，串聯“免疫調節”內容教學，一氣呵成！