情境教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

摘 要：情境教學(xué)是一種基于學(xué)生實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)方法，將生活中的實(shí)例與教學(xué)內(nèi)容有效結(jié)合，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。本文首先分析了情境教學(xué)在生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢，包括激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高知識(shí)遷移能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維等。接著設(shè)計(jì)了以“苯丙酮尿癥”為例的教學(xué)活動(dòng)，包括引入情境、設(shè)計(jì)情境任務(wù)、組織情境交流等步驟，并評(píng)估了其教學(xué)效果。研究結(jié)果表明，情境教學(xué)能夠幫助學(xué)生更好地理解遺傳病的發(fā)病機(jī)理，提高他們分析問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：情境教學(xué)；高中生物學(xué)；人類遺傳病

生物學(xué)作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容往往涉及大量的概念、原理和實(shí)驗(yàn)操作。傳統(tǒng)教學(xué)方式更多關(guān)注知識(shí)的傳授，卻常忽視學(xué)生的實(shí)際需求和生活經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生難以深刻理解所學(xué)知識(shí)，學(xué)習(xí)興趣和參與度較低。為提高生物學(xué)課堂教學(xué)的實(shí)效性，情境教學(xué)逐漸成為教育界研究的重點(diǎn)。這種基于生活實(shí)例與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合的教學(xué)方法，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提升學(xué)習(xí)效果。盡管情境教學(xué)在數(shù)學(xué)和語文等學(xué)科中應(yīng)用廣泛，但在高中生物學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐仍較少。本文探討情境教學(xué)在高中生物學(xué)中的應(yīng)用，以期為該學(xué)科教學(xué)提供新的思路。

一、情境教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

情境教學(xué)將生活中的實(shí)例與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生能夠切身感受知識(shí)的實(shí)用性，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。例如，在講授“人類遺傳病”時(shí)，教師可以引入一些常見的遺傳病，如色盲、白化病等，讓學(xué)生了解這些遺傳病的發(fā)病機(jī)理、臨床癥狀、預(yù)防措施等，使學(xué)生感受到所學(xué)知識(shí)的實(shí)際意義，主動(dòng)投入學(xué)習(xí)中。

（二）提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力

情境教學(xué)強(qiáng)調(diào)將抽象的知識(shí)與具體的情境相結(jié)合，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用于解決實(shí)際問題。例如，在學(xué)習(xí)“人類遺傳病”時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)案例，讓學(xué)生根據(jù)遺傳病的發(fā)病原因、遺傳規(guī)律等知識(shí)，分析該病的發(fā)病機(jī)制、預(yù)防措施等，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

情境教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考、分析問題，培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維。例如，在學(xué)習(xí)“人類遺傳病”時(shí)，教師可以引入一些涉及倫理、法律等問題的案例，引導(dǎo)學(xué)生從多角度深入分析問題，并提出自己的見解，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維[1]。

二、“苯丙酮尿癥”遺傳病的情境教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）引入情境

“苯丙酮尿癥”是一種常見的先天性代謝性疾病，發(fā)病率約為5000—20000人中1例。這種疾病的病因在于人體缺少苯丙氨酸羥化酶這種關(guān)鍵酶。正常情況下，人體可以將攝入的苯丙氨酸通過羥化酶催化轉(zhuǎn)化為酪氨酸，參與蛋白質(zhì)合成。而在苯丙酮尿癥的患者體內(nèi)，攝入含苯丙氨酸的食物后，會(huì)導(dǎo)致血液和腦脊液中苯丙氨酸大量積累，產(chǎn)生嚴(yán)重的神經(jīng)毒性反應(yīng)，出現(xiàn)智力低下、發(fā)育遲緩、癲癇發(fā)作等臨床癥狀。這種遺傳病的發(fā)病機(jī)理、臨床表現(xiàn)、診斷方法、預(yù)防措施等，都與高中生物學(xué)中的“人類遺傳病”知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)。因此，可以以遺傳病“苯丙酮尿癥”為情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

（二）設(shè)計(jì)情境任務(wù)

1.了解“苯丙酮尿癥”遺傳病的基本情況

首先，教師可以讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解這種遺傳病的發(fā)病原因。從遺傳學(xué)角度來看，苯丙酮尿癥是由位于第15號(hào)染色體長臂上的PAH基因發(fā)生突變所致。正常情況下，PAH基因負(fù)責(zé)編碼苯丙氨酸羥化酶這種關(guān)鍵酶，其功能是將體內(nèi)攝取的苯丙氨酸通過羥化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為酪氨酸，以參與蛋白質(zhì)的合成。而在PAH基因發(fā)生突變的患者中，由于缺少或功能缺失的苯丙氨酸羥化酶，就無法正常代謝體內(nèi)的苯丙氨酸，導(dǎo)致其大量積累，產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用。

其次，教師還可以讓學(xué)生收集這種遺傳病的臨床表現(xiàn)。苯丙酮尿癥的患者通常在出生后的幾個(gè)月內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)癥狀，主要包括智力低下、發(fā)育遲緩、痙攣、癲癇發(fā)作等?；颊呷绻L期未能得到及時(shí)診斷和治療，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的腦部損害，甚至出現(xiàn)昏迷、死亡等結(jié)局。為了盡早發(fā)現(xiàn)和診斷這種遺傳病，許多國家都制定了新生兒篩查制度，通過血液生化檢查的方式來檢測患者體內(nèi)苯丙氨酸的濃度。只有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)治療，才能避免患者出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損害。

最后，教師引導(dǎo)學(xué)生了解這種遺傳病的發(fā)病機(jī)理。正常情況下，人體攝入含苯丙氨酸的食物后，通過苯丙氨酸羥化酶的催化作用可以將其轉(zhuǎn)化為酪氨酸，參與蛋白質(zhì)的合成。而在缺少這種關(guān)鍵酶的患者體內(nèi)，攝入含苯丙氨酸的食物后，會(huì)導(dǎo)致患者體內(nèi)苯丙氨酸大量積累，其神經(jīng)毒性作用會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害，出現(xiàn)智力低下、發(fā)育遲緩、癲癇等臨床癥狀。因此，這種遺傳病的病理生理機(jī)制主要體現(xiàn)在代謝障礙以及神經(jīng)毒性作用兩個(gè)方面。

2.分析該遺傳病的遺傳規(guī)律

第一，教師可以讓學(xué)生分析這種遺傳病的遺傳模式。苯丙酮尿癥屬于常染色體隱性遺傳類型，這意味著只有當(dāng)個(gè)體同時(shí)攜帶兩個(gè)突變的PAH基因拷貝時(shí)，才會(huì)表現(xiàn)出這種遺傳病的臨床癥狀。如果個(gè)體只攜帶一個(gè)突變拷貝，則表現(xiàn)為雜合子攜帶者，不會(huì)出現(xiàn)臨床表現(xiàn)，但可能成為下一代患者的潛在來源。

第二，教師讓學(xué)生結(jié)合親子關(guān)系推斷這種遺傳病的遺傳規(guī)律。如果一對(duì)夫妻雙方都是苯丙酮尿癥的雜合子攜帶者，那么他們生育一個(gè)純合子患兒的概率為25%，生育一個(gè)雜合子攜帶者的概率為50%，生育一個(gè)正常個(gè)體的概率為25%。而如果只有一方是雜合子攜帶者，另一方為正常個(gè)體，那么他們生育的子女中，每個(gè)人成為雜合子攜帶者的概率為50%。這些遺傳規(guī)律為臨床診斷和遺傳咨詢提供了重要依據(jù)。

3.提出預(yù)防和治療該遺傳病的措施

第一，教師可以讓學(xué)生了解早期診斷和新生兒篩查的重要性。對(duì)于苯丙酮尿癥而言，只有在患者出生后盡早發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行診斷，才能及時(shí)采取治療措施，避免嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損害。因此，許多國家都將這種遺傳病列入了新生兒普遍篩查的范疇，通過血液生化檢查來檢測患兒體內(nèi)苯丙氨酸的濃度。一旦發(fā)現(xiàn)異常，醫(yī)生就可以盡快介入，為患兒實(shí)施相應(yīng)的治療。

第二，教師引導(dǎo)學(xué)生分析限制飲食中苯丙氨酸含量、替代療法等治療措施，并說明其原理。對(duì)于確診苯丙酮尿癥的患者而言，最主要的治療措施就是嚴(yán)格限制飲食中苯丙氨酸的攝入量。因?yàn)檫^量攝入苯丙氨酸會(huì)導(dǎo)致其在體內(nèi)大量積累，產(chǎn)生神經(jīng)毒性。因此，患者必須遵醫(yī)囑，限制攝入谷物、肉類、奶制品等富含苯丙氨酸的食物，改而選用特殊配方的低蛋白食品。同時(shí)，醫(yī)生還可以給予患者維生素B6或者酪氨酸補(bǔ)充劑，輔助治療。這些措施的目的都是盡量降低體內(nèi)苯丙氨酸的濃度，減輕神經(jīng)系統(tǒng)的損害。

第三，教師讓學(xué)生思考利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因治療的可能性，探討其優(yōu)缺點(diǎn)。近年來，隨著基因編輯技術(shù)的發(fā)展，人們開始思考能否通過基因修復(fù)的方式來治療這種先天性代謝性疾病。理論上來說，如果能夠修復(fù)PAH基因的突變位點(diǎn)，恢復(fù)苯丙氨酸羥化酶的正常功能，就可以從根本上解決這種遺傳病的發(fā)病機(jī)理。但是，基因治療技術(shù)目前仍存在一定的安全性隱患，如基因編輯過程中可能產(chǎn)生的脫靶效應(yīng)，以及難以長期維持治療效果等問題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中還需要進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)和技術(shù)改進(jìn)，以確保其安全性和有效性。

4.討論該遺傳病所涉及的倫理、法律等問題

首先，教師可以讓學(xué)生思考新生兒篩查是否應(yīng)該強(qiáng)制實(shí)施，以及個(gè)人隱私保護(hù)等倫理問題。新生兒篩查是發(fā)現(xiàn)和診斷苯丙酮尿癥的關(guān)鍵手段，但是否應(yīng)該強(qiáng)制實(shí)施仍存在爭議。一方面，強(qiáng)制篩查有利于盡早發(fā)現(xiàn)患者，及時(shí)采取治療措施，但另一方面也可能侵犯個(gè)人隱私權(quán)。此外，篩查結(jié)果的保密性也是需要重點(diǎn)考慮的問題，以避免給患者及其家庭帶來歧視和社會(huì)壓力。因此，在推廣新生兒篩查時(shí)，需要平衡公眾利益和個(gè)人權(quán)利，制定合理的法律法規(guī)予以規(guī)范。

其次，教師還引導(dǎo)學(xué)生探討基因治療的倫理爭議，如基因修飾是否等同于“設(shè)計(jì)寶貝”等?；蚓庉嫾夹g(shù)為治療遺傳病提供了新的可能性，但也引發(fā)了一系列倫理爭議。有觀點(diǎn)認(rèn)為，如果能夠通過基因修復(fù)的方式根治遺傳病，這無疑是一種進(jìn)步。但也有人擔(dān)心，基因編輯技術(shù)一旦濫用，可能會(huì)導(dǎo)致人類基因被過度干預(yù)和操縱，引發(fā)“設(shè)計(jì)寶貝”的倫理困境。因此，在推廣基因治療時(shí)，需要社會(huì)各界廣泛參與討論，制定相應(yīng)的倫理準(zhǔn)則和法律法規(guī)，確保技術(shù)應(yīng)用的合理性和正當(dāng)性。

最后，教師也可以讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況，提出相關(guān)的法律法規(guī)建議，為這種遺傳病的預(yù)防和治療提供支持。針對(duì)苯丙酮尿癥，學(xué)生可以考慮制定以下相關(guān)法規(guī)建議：一是將這種遺傳病納入強(qiáng)制新生兒篩查范疇，明確醫(yī)療機(jī)構(gòu)的篩查義務(wù)；二是規(guī)范基因治療的準(zhǔn)入條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保其安全性和有效性；三是建立健全遺傳病患者的社會(huì)保障體系，為他們提供必要的醫(yī)療、教育等支持；四是完善相關(guān)的反歧視法律，保護(hù)遺傳病患者及其家庭的合法權(quán)益。這些法規(guī)的建立，對(duì)于促進(jìn)這類遺傳病的有效預(yù)防和治療，維護(hù)公眾利益都將產(chǎn)生重要作用。

（三）組織學(xué)生進(jìn)行交流

在完成上述任務(wù)后，教師組織學(xué)生進(jìn)行交流。教師首先讓學(xué)生分享自己的學(xué)習(xí)成果，介紹苯丙酮尿癥的相關(guān)知識(shí)，包括發(fā)病原因、臨床表現(xiàn)、診斷方法、遺傳規(guī)律以及預(yù)防和治療措施。例如，有學(xué)生可以介紹PAH基因突變是導(dǎo)致本病發(fā)生的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并說明這種遺傳病屬于常染色體隱性遺傳模式；另一個(gè)學(xué)生則可以分享新生兒篩查在早期診斷中的重要作用，以及限制飲食中苯丙氨酸含量的治療原理。

接著，教師可以提出一些引導(dǎo)性問題，如“該遺傳病的發(fā)病機(jī)理是什么？”“針對(duì)這種遺傳病，有哪些可行的預(yù)防和治療措施？”“新生兒篩查應(yīng)該強(qiáng)制實(shí)施嗎？基因治療會(huì)帶來哪些倫理爭議？”等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入討論。在討論過程中，學(xué)生可以結(jié)合所學(xué)知識(shí)，分析遺傳病的發(fā)病機(jī)理，探討相應(yīng)的預(yù)防和治療措施，并對(duì)新生兒篩查及基因治療等問題發(fā)表自己的觀點(diǎn)和建議。

最后，教師總結(jié)學(xué)生的觀點(diǎn)，并適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。例如，教師可以進(jìn)一步解釋苯丙氨酸在體內(nèi)大量積累導(dǎo)致神經(jīng)毒性的具體過程，或者補(bǔ)充基因治療技術(shù)的最新進(jìn)展及其潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，教師還可以結(jié)合學(xué)生提出的建議，就如何完善相關(guān)的法律法規(guī)進(jìn)行深入探討，為推動(dòng)這類遺傳病的預(yù)防和治療提供思路。

通過這樣的交流，學(xué)生不僅能夠深入理解苯丙酮尿癥的發(fā)病機(jī)理、預(yù)防及治療措施，還可以培養(yǎng)批判性思維，提高分析問題和解決問題的能力。同時(shí)，學(xué)生還能意識(shí)到這類遺傳病所涉及的倫理、法律等社會(huì)問題，樹立正確的價(jià)值觀和社會(huì)責(zé)任感[2]。

三、情境教學(xué)的效果評(píng)估

通過實(shí)施以上以苯丙酮尿癥為情境的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生不僅在掌握知識(shí)方面有了較大收獲，更是在分析問題和解決問題的能力上得到了全面提升。

學(xué)生能夠深入理解這種遺傳病的發(fā)病機(jī)理，并將之與高中生物學(xué)中“人類遺傳病”的相關(guān)概念、原理，如遺傳模式、遺傳規(guī)律等有機(jī)地聯(lián)系起來，體現(xiàn)了良好的知識(shí)遷移能力。他們不僅掌握了這種遺傳病的發(fā)生原因、臨床表現(xiàn)等基礎(chǔ)知識(shí)，還能夠運(yùn)用所學(xué)原理對(duì)其發(fā)病機(jī)理進(jìn)行深入分析，如苯丙氨酸代謝障礙以及導(dǎo)致的神經(jīng)毒性作用等。這種把握疾病發(fā)生機(jī)制的能力，不僅有助于理解這類遺傳病的特點(diǎn)，也為預(yù)防和治療提供了理論基礎(chǔ)。

此外，學(xué)生在討論該遺傳病的預(yù)防和治療措施時(shí)，提出了一些創(chuàng)新性的觀點(diǎn)和建議。例如，有學(xué)生提出利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因修復(fù)，從根本上解決這種代謝性疾病的發(fā)病問題。雖然目前該技術(shù)仍存在一些安全性隱患，但學(xué)生能夠客觀分析其優(yōu)缺點(diǎn)，體現(xiàn)了較強(qiáng)的批判性思維能力。此外，學(xué)生在探討新生兒篩查、遺傳病患者權(quán)益保護(hù)等方面，也提出了一些具有建設(shè)性的建議，這些都反映了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

同時(shí)，學(xué)生在討論該遺傳病所涉及的倫理、法律等社會(huì)問題時(shí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的責(zé)任心和社會(huì)擔(dān)當(dāng)。他們意識(shí)到，在推廣新生兒篩查或基因治療時(shí)，需要平衡公眾利益和個(gè)人權(quán)利，制定合理的法規(guī)予以規(guī)范，以保護(hù)患者及其家庭的合法權(quán)益。這種將知識(shí)應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，關(guān)注公眾利益的意識(shí)，體現(xiàn)了情境教學(xué)對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展的積極作用[3]。

結(jié)束語

情境教學(xué)是一種以學(xué)生實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高知識(shí)遷移能力、培養(yǎng)批判性思維等。將情境教學(xué)應(yīng)用于高中生物學(xué)教學(xué)，以人類遺傳病苯丙酮尿癥為例，設(shè)計(jì)了教學(xué)情境，包括引入情境、設(shè)計(jì)情境任務(wù)、組織交流等步驟。實(shí)踐結(jié)果顯示，這種教學(xué)方法能夠幫助學(xué)生深入理解遺傳病的發(fā)病機(jī)理，提高分析問題和解決問題的能力。情境教學(xué)能夠提高高中生物學(xué)教學(xué)的實(shí)效性，值得高中生物學(xué)教師重點(diǎn)關(guān)注和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1]尚雙艷.主線式情境教學(xué)在高中生物學(xué)科學(xué)史教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].武漢：華中師范大學(xué)，2023.

[2]陳秋良.情境教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物教學(xué)，2024（12）：37-39.

[3]張錚.情境教學(xué)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].基礎(chǔ)教育研究，2022（8）：33-35.