基于問題體系的高中生物學(xué)概念教學(xué)

侯慧慧

［摘 要］生物學(xué)概念是生物學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)。通過構(gòu)建邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}體系，可幫助學(xué)生對問題進(jìn)行認(rèn)知與思考，從而促進(jìn)概念建構(gòu)和思維生成。文章以“細(xì)胞分化”一節(jié)為例，構(gòu)建邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}體系，以問題為主線組織教學(xué)，實現(xiàn)“概念導(dǎo)入→概念理解→概念內(nèi)化→概念應(yīng)用”，促使學(xué)生在分析問題和解決問題的過程中有效建構(gòu)概念，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

［關(guān)鍵詞］問題體系；概念教學(xué)；高中生物學(xué)；細(xì)胞分化

［中圖分類號］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）05-0092-03

概念學(xué)習(xí)是生物學(xué)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中的一個基本理念是“內(nèi)容聚焦大概念”［1］。傳統(tǒng)的生物學(xué)教學(xué)往往注重學(xué)生對概念的記憶，不關(guān)注學(xué)生對概念的認(rèn)識和建立過程，忽視概念在問題情境中的應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生不能將所學(xué)生物學(xué)知識有效應(yīng)用于生活實踐。

生物學(xué)概念是指通過抽象、概括而形成的對生物學(xué)現(xiàn)象、本質(zhì)特征或共同屬性的反映。在概念教學(xué)中，教師應(yīng)認(rèn)真研讀教材，找到教材中的核心概念，并在課堂教學(xué)中幫助學(xué)生理解、應(yīng)用概念，使學(xué)生建立完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系［2］。在概念教學(xué)中，教師通過設(shè)置一系列問題，構(gòu)建邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}體系，以問題為主線組織教學(xué)，促使學(xué)生在分析問題和解決問題的過程中有效建構(gòu)概念，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

本文以“細(xì)胞分化”一節(jié)為例，通過構(gòu)建邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}體系，幫助學(xué)生對問題進(jìn)行認(rèn)知與思考，從而促進(jìn)概念建構(gòu)和思維生成。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，導(dǎo)入有效概念

教學(xué)情境是教師創(chuàng)設(shè)的蘊(yùn)含一定知識的課堂“微環(huán)境”。其中以問題為主體的生活情境在高中生物學(xué)課程中被廣泛運(yùn)用。創(chuàng)設(shè)適學(xué)的問題情境，可有效導(dǎo)入概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生感知、建構(gòu)概念。

例如，在“細(xì)胞分化”一節(jié)中，關(guān)于細(xì)胞分化的定義、實質(zhì)和內(nèi)涵的理解，學(xué)生有一定的困難。對此，教師可以結(jié)合學(xué)生已有的生活經(jīng)驗和借助直觀感性的材料，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生思考，幫助學(xué)生感知、建構(gòu)概念。教師可先在課上列舉白血病案例，提出問題1：正常人身體內(nèi)的紅細(xì)胞的壽命為120天左右，而白細(xì)胞的壽命一般是5～7 d，為何正常人身體內(nèi)的白細(xì)胞和紅細(xì)胞的數(shù)量并沒有因為細(xì)胞的死亡而下降呢？問題2：骨髓和血細(xì)胞的形成之間有哪些聯(lián)系？為什么可以采用骨髓移植治愈白血病？再播放人類胚胎發(fā)育的視頻，讓學(xué)生直觀感知胚胎發(fā)育的過程和在該過程中細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)的變化，同時展示同一個體不同的細(xì)胞圖片，要求學(xué)生根據(jù)視頻和已有知識進(jìn)行小組討論，并回答下列問題：1.個體發(fā)育的起點是什么？2.成年人體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量為40～60萬億個，種類有兩百多種，這些細(xì)胞之間有哪些不同？3.在個體發(fā)育的過程中，細(xì)胞是依靠什么過程實現(xiàn)數(shù)量增多的？4.細(xì)胞類型的增多又是依賴什么生理過程？由此引入細(xì)胞分化的概念。

通過對視頻的分析，學(xué)生很容易知道細(xì)胞分化會產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生不同的細(xì)胞，最后這些細(xì)胞再組成生物個體。在獲得具體的事實性知識的基礎(chǔ)上，學(xué)生可從細(xì)胞分化的發(fā)生時間、細(xì)胞形態(tài)的變化、細(xì)胞分化的結(jié)果等方面感知、建構(gòu)細(xì)胞分化的概念。

二、構(gòu)建“分解式”問題體系，理解、內(nèi)化概念

（一）分解問題，化解難點

理解概念實質(zhì)上是將對概念的認(rèn)識，由感性上升到理性。教師可結(jié)合學(xué)生的前概念，設(shè)置一系列問題，構(gòu)建“分解式”問題體系，化解學(xué)習(xí)難點，幫助學(xué)生理解概念。這樣，學(xué)生可根據(jù)已有的知識、概念、方法去學(xué)習(xí)新的知識，運(yùn)用分析、綜合、歸納、概括等科學(xué)方法理解、概念，豐富概念體系。

教師提出問題：“個體發(fā)育過程中，不同的細(xì)胞都來源于同一個受精卵，為何它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上有較大的差異？”這樣大而泛的問題，缺乏操作性，學(xué)生找不到思考的方向，給出的回答缺乏理論支撐。對此，教師可通過構(gòu)建“分解式”問題體系（如圖1），將上述問題進(jìn)行分解，形成一個個指向明確的子問題。將一個核心問題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€有聯(lián)系的子問題，每個子問題之間并不是孤立存在的，它們之間存在邏輯聯(lián)系［3］。

（二）聯(lián)系舊知，理解概念

學(xué)生根據(jù)前概念“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”“基因控制蛋白質(zhì)的合成”，解決問題1和問題2。學(xué)生對上述核心概念印象深刻，針對同一個體的不同細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能存在差異的原因，學(xué)生通過推理很容易得出“是因為不同細(xì)胞所含有的基因不同”這一錯誤結(jié)論。對于學(xué)生存在的認(rèn)知偏差，若直接指出其錯誤，并給出問題的答案，則不利于學(xué)生邏輯推理思維以及批判性思維的生成，且會使學(xué)生所學(xué)的知識停留在短期記憶水平，使學(xué)生難以理解概念。

（三）分析資料，把握實質(zhì)

教師可通過列舉多個事實性證據(jù)，多角度突出概念的本質(zhì)，加深學(xué)生對概念的理解，幫助其修正、完善概念體系。

教師出示相關(guān)資料引導(dǎo)學(xué)生分析。資料1.以人為例，人體的生長發(fā)育是從一個受精卵開始的。受精卵在分裂間期，對核DNA進(jìn)行了準(zhǔn)確拷貝，并進(jìn)行有絲分裂，把核DNA均勻分配到兩個子細(xì)胞中，保證了親子代核基因的穩(wěn)定。資料2.用胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培育出一棵完整的植株。胡蘿卜韌皮部細(xì)胞屬于高度分化的植物細(xì)胞，為何此細(xì)胞能夠培育出一棵完整的植株？在問題的引導(dǎo)下，學(xué)生理解了在植株細(xì)胞分化的過程中遺傳物質(zhì)并不會改變，從而得出細(xì)胞分化的實質(zhì)。通過分析資料和思考問題，學(xué)生加深了對概念的理解，把握了細(xì)胞分化的實質(zhì)。

通過學(xué)習(xí)與思考學(xué)生明白，就多細(xì)胞有機(jī)體而言，每一個個體內(nèi)都具有許多類型的細(xì)胞，這是細(xì)胞分化的結(jié)果，而不同的細(xì)胞又有不同的職責(zé)。人體內(nèi)的紅細(xì)胞主要運(yùn)送氧氣；胰島B細(xì)胞可以產(chǎn)生胰島素并參與控制血糖；白細(xì)胞可以吞噬侵入機(jī)體的病毒或細(xì)菌等。各個類型的細(xì)胞都有自己特殊的功能，如“同一座高效率的生產(chǎn)車間，每位員工都有自己的職責(zé)，各個工作領(lǐng)域都有具體的分工”，可以大大提高各項生理功能的效率。

（四）創(chuàng)設(shè)活動，內(nèi)化概念

待學(xué)生理解知識后，教師應(yīng)引導(dǎo)他們對相關(guān)事實性知識加以總結(jié)，從而豐富他們自身的知識結(jié)構(gòu)。教師可創(chuàng)設(shè)活動，讓學(xué)生根據(jù)對細(xì)胞分化概念的理解，完成下列表格的填寫，進(jìn)而幫助學(xué)生鞏固知識、內(nèi)化概念。

①人體呼吸酶基因 ②核糖體蛋白基因 ③ATP 水解酶基因 ④血紅蛋白基因 ⑤胰島素基因

三、運(yùn)用概念解決現(xiàn)實問題

心理學(xué)家魯賓斯坦認(rèn)為，思維起源于問題，是由問題情境產(chǎn)生，并以解決問題為目的［4］。在讓學(xué)生了解和熟悉現(xiàn)有知識的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用知識解決具體情境中的問題，使學(xué)生所學(xué)的知識得到更好的鞏固，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識分析問題和解決問題的能力。

資料1：白血病是指一類由造血干細(xì)胞異常增殖而引起的疾病，表現(xiàn)為患者體內(nèi)異常白細(xì)胞數(shù)增加，抑制骨髓正常的造血功能，同時異常白細(xì)胞轉(zhuǎn)移到心、肝、脾等器官，破壞器官的功能，使患者的生命受到嚴(yán)重威脅。白血病的治療方法有放療、化療以及骨髓移植，其中骨髓移植可實現(xiàn)完全治愈白血病。異體骨髓移植面臨兩大挑戰(zhàn)：免疫排斥和器官短缺。

問題1.為什么骨髓移植能治療白血病？通過研究發(fā)現(xiàn)，骨髓中有大量的造血干細(xì)胞，可不斷產(chǎn)生新的血細(xì)胞。由此引入干細(xì)胞的概念。不同干細(xì)胞的分化潛能不同，根據(jù)分化潛能的區(qū)別，可將干細(xì)胞分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。全能干細(xì)胞具有分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。由此引入細(xì)胞全能性，并舉例說明（植物組織培養(yǎng)、非洲爪蟾的細(xì)胞核移植實驗、克隆猴中中和華華的形成過程）。問題2.如何從細(xì)胞分化的角度來避免免疫排斥？學(xué)生根據(jù)對概念的理解，提出解決問題的方法。在進(jìn)行骨髓移植前需要對供體和受體進(jìn)行配型，當(dāng)兩個人的HLA配型相同時才能進(jìn)行骨髓移植。由此倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行骨髓造血干細(xì)胞捐獻(xiàn)，提高學(xué)生的社會責(zé)任感。

資料2：人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞有多向分化能力，能夠在體外誘導(dǎo)分化為成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等，具有廣闊的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞具有向肝實質(zhì)細(xì)胞分化的潛能，可以用來改善肝功能。肝硬化的病理特點是廣泛性的肝細(xì)胞變性壞死、再生結(jié)節(jié)形成、纖維組織增生。請從細(xì)胞分化的角度提出一些治療肝硬化的有效措施。

教師從生活實踐入手，引導(dǎo)學(xué)生了解骨髓移植治療白血病的本質(zhì)，讓學(xué)生意識到建立中華骨髓庫的意義。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)實生活相結(jié)合，提高學(xué)生處理實際問題的能力，使學(xué)生學(xué)會關(guān)注健康、熱愛生命，培育他們的社會責(zé)任感，滲透課程思政教育。

四、例題鞏固，培養(yǎng)思維能力

教師精選題目，引導(dǎo)學(xué)生對題目中涉及的概念、原理、實質(zhì)進(jìn)行分析。學(xué)生利用所學(xué)知識客觀、系統(tǒng)、全面地分析問題和解決問題，在此過程中可不斷培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

［習(xí)題］在人體中含有多種干細(xì)胞，下圖是人體干細(xì)胞分化為多種組織細(xì)胞的示意圖。下列相關(guān)敘述正確的是（）。

A.人體的干細(xì)胞分化為多種組織細(xì)胞的過程中基因進(jìn)行了選擇性表達(dá)

B.干細(xì)胞分化得到的細(xì)胞中遺傳信息發(fā)生改變，形態(tài)和功能有很大差異

C.在紅細(xì)胞中，與血紅蛋白和肌動蛋白合成有關(guān)的基因均處于活動狀態(tài)

D.在人體內(nèi)，造血干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞都能分化為圖中的所有組織細(xì)胞

教師精選此題，并引導(dǎo)學(xué)生對題目中涉及的概念、原理、實質(zhì)進(jìn)行分析，由此培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。

本文以“細(xì)胞分化”一節(jié)為例，立足學(xué)生的前概念，構(gòu)建了邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}體系，以問題為主線組織教學(xué)，以充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，提高學(xué)生的課堂參與度，同時實現(xiàn)概念的建構(gòu)、理解、內(nèi)化和應(yīng)用，使學(xué)生在建構(gòu)、理解、內(nèi)化和應(yīng)用概念的過程中提升分析歸納、綜合概括等科學(xué)思維能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版［M］.北京：人民教育出版社，2018.

［2］? 張穎之，劉恩山.核心概念在理科教學(xué)中的地位和作用：從記憶事實向理解概念的轉(zhuǎn)變［J］.教育學(xué)報，2010（1）：57-61.

［3］? 王靜仁.基于邏輯的問題體系構(gòu)建及其在思維生成教學(xué)中的運(yùn)用［J］.生物學(xué)通報，2020（6）：46-48.

［4］? 魯賓斯坦.關(guān)于思維和它的研究道路［M］.上海：上海人民出版社，1963.

（責(zé)任編輯 黃春香）