以大腸桿菌為主題的情境化教學實踐與反思

廣東省惠州市第一中學 梅曉燈

廣東省惠州仲愷中學 張 勇

高考評價體系中提到的“情境”即“問題情境”，是以問題或任務為中心構成的活動場域，問題情境主要包括兩類，生活實踐問題情境和學習探索問題情境[1]。根據創設情境的選材來源可將情境分為生活實踐情境、社會熱點情境、生物科學史情境等[2]。情境化教學是指圍繞與教學內容相適應的情境展開教學，旨在引起學生的情感體驗，吸引學生主動學習，幫助學生迅速而正確地理解教學內容，實現教學目標[3]。文章以大腸桿菌的主題復習為例，展開情境化教學的實踐與反思。

一、以大腸桿菌為主題的情境化教學實踐

大腸桿菌相關學習內容是高中生物學中的重要內容，在人教版高中生物必修1、必修2 和選擇性必修3 教材中都有所體現，包括大腸桿菌細胞示意圖、噬菌體侵染細菌實驗、證明DNA 半保留復制的實驗、分析基因與DNA 的關系、探究抗生素對細菌的選擇作用和大腸桿菌及質粒結構模式圖等。通過對大腸桿菌相關內容的復習，學生能夠形成大腸桿菌的結構與功能相適應的生命觀念，掌握密度梯度離心法和同位素標記法等思維方法和實驗探究技能。

（一）基于主題式教學的“兩線結合”

在高考二輪復習備考中，教師宜采用主題式教學方式進行知識整合和專題突破。例如，以大腸桿菌為主題的教學能夠將必修模塊和選擇性必修模塊有機整合，覆蓋知識面廣，體現知識的整體性和系統性，還能培養學生的理性思維，增強社會責任感。以“兩線結合”為主線，以大腸桿菌為載體，堅持問題導向，能夠在與學生展開多元互動的同時，培養學生的多元思維能力。

明線：以大腸桿菌為情境貫穿整個課堂，符合單元學習設計的要求，從課標和學情出發，找出單元學習目標的真實問題情境。

暗線：從生態系統、群落、種群再到細胞，最后到分子水平，層層深入，符合現代生物學發展軌跡，即從宏觀到微觀的科學研究方法與思路。

（二）創設問題情境，引發學生深度思考

問題情境作為以問題為基礎所構建的教學情境，能夠讓學生將情境與生活聯系起來，通過自己的探究和思考，提升對生物學知識的理解，并應用到生活中，不僅能夠激發學生的學習興趣，還可以培養學生的邏輯思維。教師采用“情境創設——科學思維——總結提升——遷移應用”的教學模式（見表1），創設真實、具有連續性的情境，能夠充分調動學生學習的積極性和主動性；設置的問題一環扣一環，能夠更好地引發學生的深度思考，提高解決問題的能力。

二、以大腸桿菌為主題的情境化教學反思

經過一輪復習后，學生已經儲備較為全面的必備知識和思維能力。在高考二輪復習過程中，教師可創設一系列主題式的情境來激發學生的興趣和求知欲，讓學生產生思維碰撞，培養學生的比較、綜合、概括和抽象等思維，從而有助于他們在新的問題情境中設計方案解決相關問題。

（一）注重合作探究，凸顯學科育人價值

科學實驗的設計是高考二輪復習的難點之一。僅僅采用實驗專題進行復習是遠遠不夠的，教師還應該將實驗設計的有關內容穿插到不同專題復習中，滲透到高考復習的整個過程。比如，以大腸桿菌為主題的復習課的創新點是引導學生闡述大腸桿菌常用于早期分子生物學研究的原因，隨后還原科學家探索DNA復制方式的實驗設計和推測過程，啟發學生嘗試以科學家的思維方式重溫DNA 復制方式的探究歷程。在深入探究的過程中，學生不僅能領略科學家鍥而不舍、開拓創新的精神，還能提高實驗設計能力和基于證據推理的能力。另外，興趣小組利用課余時間探究自來水或空氣中細菌的分離和計數實驗后，學生對空氣中看不見摸不著的細菌有了更深入的了解，實驗操作技能也得到提高。

《普通高中生物學課程標準（2017 年版2022 年修訂）》（以下簡稱新課標）明確指出：為著力培養學生的科學探究和生物學實踐能力，應加強生物學實驗教學和探究性教學，增加學生動手實踐和體驗的機會[4]。在高三復習備考中，教師應該組織學生開展小組合作學習和多種多樣的探究活動，把科學探究和科學思維的常用方法進行整合并滲透到課堂中，逐漸培養學生的科學技能，以實現思維的多元發展。例如，復習光合作用的實驗，教師可以采用“回顧舊知——提出問題——探究實驗——分析總結”的教學環節，組織學生以小組為單位合作完成色素的提取和分離實驗。實驗前，學生熱烈討論，提出了各種探究問題，包括選取什么材料、是否加入碳酸鈣、無水乙醇的用量、是否剪去兩角、點樣方式、層析液的種類等。接著，學生懷著好奇的心情，有針對性地開展實驗。通過由驗證性實驗過渡到探究性實驗的體驗，學生不僅理解到探究過程的嚴謹和科學態度的重要性，還在理論與實踐相結合的過程中獲得了成就感，這也是探究實驗的魅力所在。

因此，在高三生物備考過程中，教師應高度關注學生學習過程中的實踐經歷，讓學生通過探究性學習活動和動手實踐活動，加深對生物學概念的理解，提升應用、遷移知識的能力，培養創新精神，幫助學生改進學習方式，提升生物學學科核心素養，從而凸顯學科育人價值。

（二）堅持“學以致用”，解決真實情境問題

新課標中的社會責任由三個逐漸遞進的層次構成，即參與討論、作出解釋和判斷、解決問題。在高考二輪復習備考中，教師應密切聯系生活實際，提出值得學生思考且有挑戰性的問題，然后組織學生參與討論并作出解釋，培養學生解決問題的能力，提高學生的社會責任感。

在大腸桿菌的專題復習中，教師以“我們學校飲用水的總大腸菌群數”的生活實踐情境為例，能更好地引起學生的有意注意，同時啟發他們做生活的觀察員，善于發現身邊的人和事的變化，形成積極向上的生活態度。學生在討論不同情境的問題時，還會提出一些新問題，如：總大腸菌群與大腸桿菌有什么關系？除了教材中提到的群落種間關系外，還有其他類型嗎？用同位素標記法設計實驗時觀察指標有哪些？由此可見，在情境創設過程中學生的問題意識會逐漸形成，解決問題的能力也有所提高。通過對生活中一些小細節的分析，不僅能提高學生學習的興趣，發展學生的理性思維，還能潛移默化地影響他們的日常生活，讓學生逐漸養成良好的生活習慣，逐步培養解決生產生活中現實問題的能力，增強社會責任感。

在新高考模式下，高考命題要優化情境設計，基于試題情境的設問要有清晰的層次和嚴謹的邏輯，充分發揮高考命題的育人功能，指向核心素養的不同水平。因此，教師應側重于選擇難易適中、有特定情境或新情境的試題來考查學生理解能力、思辨能力、綜合運用能力和創新能力，進而啟發學生學以致用，有效提高解決真實情境問題的能力。

（三）圍繞主題整合知識，提高學生科學思維能力

主題式教學中的課程知識整合是教師圍繞“主題”，按照知識屬性與學生發展需要，將學科教材中原有的課程知識進行重新選擇、轉化和連接，以促進學生深度理解課程知識，提升其學習思維的水平[5]。在高考二輪復習過程中，教師可以選擇一些熱考主題進行課程知識整合，比如病毒、大腸桿菌、酵母菌、紅細胞、洋蔥、種子和果實、基因、生物科學史等。然后把熱考主題與科技發展前沿研究聯系起來，創設與時俱進的問題情境，設計對點知識和能力訓練，提高學生的知識遷移能力。

在高三復習課中，教師需引導學生形成建立知識體系的意識，并滲透到每一節內容中，幫助學生將零碎的知識聯系起來，構建邏輯關系較為嚴密的知識框架。例如，在大腸桿菌的主題式教學中，教師應該以結構與功能觀為依托，引導學生自主構建大腸桿菌的知識框架（見圖1），提高學生的綜合分析能力。通過采用主題式問題情境，能提升學生將所學的學科知識和技能遷移至真實生活情境的能力，也能避免出現傳統課堂復習低水平重復的現象[6]。在高考二輪復習過程中，教師還要有創新意識，避免出現“炒冷飯”現象，精心設計教學內容，選擇合適的素材，將情境化問題串聯起來，啟發學生合理地組織、調動相關知識與能力，系統化、多角度地對新素材、新情境進行加工處理，提高操作運用、語言表達等實踐探索能力。

圖1 大腸桿菌的知識框架