尹利軍 張瑜

《普通高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》把發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)作為對(duì)當(dāng)前教育提出的新要求，把落實(shí)立德樹(shù)人作為根本任務(wù)。發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)落實(shí)到具體生物課堂教學(xué)中，就要轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，落實(shí)學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題中通過(guò)合作、探究學(xué)習(xí)獲取知識(shí)，達(dá)到理論和生活實(shí)踐相結(jié)合目標(biāo)?！?E"教學(xué)模式是美國(guó)生物學(xué)課程研究（BSCS）開(kāi)發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論和概念轉(zhuǎn)變理論的模式，該模式可分為5個(gè)環(huán)節(jié)，即吸引（En-gagement）、探究（Exploration）、解釋?zhuān)‥xDlanation）、遷移（Elaboration）、評(píng)價(jià)（Evaluation）?！?E”教學(xué)模式的內(nèi)涵及流程如圖1所示。該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究為中心，關(guān)注到學(xué)生的過(guò)程性學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)，尤其是促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物學(xué)重要概念的理解和知識(shí)的構(gòu)建，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)等方面具有積極作用。

筆者在教學(xué)實(shí)踐中嘗試運(yùn)用“5E”和問(wèn)題串結(jié)合的模式進(jìn)行教學(xué)，達(dá)到了讓學(xué)生對(duì)科學(xué)概念深入理解的目標(biāo)，較好的發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)，現(xiàn)以“細(xì)胞的分化”一節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，進(jìn)行分析總結(jié)，供教學(xué)參考。

1教材內(nèi)容分析

“細(xì)胞的分化”是人教版高中生物《必修1.分子與細(xì)胞》第六章第二節(jié)的內(nèi)容，主要涉及多細(xì)胞生物個(gè)體眾多細(xì)胞類(lèi)型來(lái)源及形成原因、已分化的細(xì)胞具有全能性、細(xì)胞能表現(xiàn)出全能性條件等知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容涉及細(xì)胞水平、分子水平分析在細(xì)胞分化中多細(xì)胞個(gè)體組織、器官的形成原因。對(duì)于高一學(xué)生而言，雖然在前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)核酸、蛋白質(zhì)及細(xì)胞增殖等內(nèi)容，但理解本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容仍然較為困難，需要教師創(chuàng)設(shè)情境，搭建理解知識(shí)支架，讓學(xué)生通過(guò)分析材料，歸納出細(xì)胞的分化概念，認(rèn)同細(xì)胞分化的結(jié)果，并通過(guò)已發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞分化現(xiàn)象探尋分化的原因，理解已經(jīng)分化的細(xì)胞具有相同的遺傳信息（物質(zhì)），由于細(xì)胞中遺傳信息執(zhí)行情況不同導(dǎo)致功能不同的細(xì)胞分化實(shí)質(zhì)，進(jìn)而為學(xué)習(xí)、理解細(xì)胞全能性原因做好鋪墊。本節(jié)內(nèi)容既是理解細(xì)胞生命歷程其他內(nèi)容的基礎(chǔ)，同時(shí)也為學(xué)生將要學(xué)習(xí)遺傳和變異必修內(nèi)容及植物組培技術(shù)、克隆技術(shù)及胚胎干細(xì)胞等選考內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

2教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)分析同一個(gè)體不同細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)程圖片，比較不同細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能，理解細(xì)胞分化的概念和實(shí)質(zhì)，構(gòu)建細(xì)胞水平的結(jié)構(gòu)和功能觀;

通過(guò)對(duì)比分析組培技術(shù)和核移植技術(shù)的實(shí)例，歸納出細(xì)胞全能性的概念和原理，增強(qiáng)對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象或問(wèn)題比較、分析和歸納的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力;

通過(guò)真實(shí)的教學(xué)情景，關(guān)注、分析解釋與生物學(xué)相關(guān)的社會(huì)現(xiàn)象和問(wèn)題，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

3教學(xué)過(guò)程

3.1

吸引：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，利用問(wèn)題導(dǎo)學(xué)，激發(fā)探究興趣

教師播放浙江衛(wèi)視“10歲女孩捐髓救患白血病父親”視頻，并介紹：“10歲女孩楊佳怡，為救白血病的父親，強(qiáng)忍4h的骨髓干細(xì)胞的抽取、篩選手術(shù)，成功治療了父親的白血病。白血病是一類(lèi)造血干細(xì)胞惡性克隆性疾病，其根治的方法主要是進(jìn)行骨髓移植”。教師依據(jù)視頻介紹白血病的癥狀、病因及治療方法，提出問(wèn)題：血細(xì)胞主要有哪些類(lèi)型，根治白血病進(jìn)行骨髓移植的原因是什么？教師設(shè)置真實(shí)情景，通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考白血病與骨髓移植關(guān)系，形成思維碰撞，以激發(fā)學(xué)生的求知欲，引出本節(jié)課題。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)通過(guò)介紹白血病這一社會(huì)上的熱點(diǎn)內(nèi)容，讓學(xué)生了解這種疾病的癥狀、病因及治療方法，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和珍愛(ài)生命的價(jià)值觀。

3.2探究：分析材料，探究細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，推進(jìn)深度學(xué)習(xí)

教師利用多媒體展示人體內(nèi)各種細(xì)胞的來(lái)源及類(lèi)型圖，提出系列遞進(jìn)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生據(jù)圖分析、總結(jié)細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)：

①依據(jù)圖示可以看出，人體體細(xì)胞最終來(lái)源于何種細(xì)胞，通過(guò)何種分裂方式產(chǎn)生這些細(xì)胞？

②根據(jù)細(xì)胞分裂特點(diǎn)，推測(cè)各種血細(xì)胞細(xì)胞核中染色體數(shù)目有多少條？

③不同種類(lèi)的血細(xì)胞的功能是什么，這些功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)細(xì)胞中哪種物質(zhì)承擔(dān)的，這些功能的實(shí)現(xiàn)與細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)有關(guān)系嗎？

④在正常情況下，各種細(xì)胞還能恢復(fù)原始細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)嗎，其他動(dòng)、植物體細(xì)胞種類(lèi)形成與人體體細(xì)胞形成過(guò)程有類(lèi)似過(guò)程嗎？

⑤總結(jié)說(shuō)明細(xì)胞分化的特點(diǎn)有哪些？

學(xué)生依據(jù)問(wèn)題經(jīng)過(guò)獨(dú)立思考、小組合作研討，最終通過(guò)學(xué)生間展示、討論評(píng)價(jià)，師生共同達(dá)成細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)，并通過(guò)列表總結(jié)細(xì)胞分化概念及特點(diǎn)。

教師追問(wèn)：在已經(jīng)分化的各種體細(xì)胞中，為什么蛋白質(zhì)種類(lèi)會(huì)存在差別呢？學(xué)生帶著問(wèn)題繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞分化實(shí)質(zhì)的探究。

教師展示表1及資料：動(dòng)物細(xì)胞中的一類(lèi)基因是維持基本生命活動(dòng)的，在各種細(xì)胞中都處于活動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為管家基因，另一類(lèi)基因是選擇性表達(dá)的基因，稱(chēng)為奢侈基因。

教師要求學(xué)生分析表1和資料，回答以下問(wèn)題：

①根據(jù)上階段所學(xué)知識(shí)對(duì)三類(lèi)細(xì)胞中基因存在情況欄目進(jìn)行說(shuō)明？

②根據(jù)表1中圖示判斷，你認(rèn)為胰島B細(xì)胞最可能是管家基因的是哪種基因，其內(nèi)的奢侈基因最可能是哪種基因，說(shuō)明胰島B細(xì)胞中基因表達(dá)情況是怎樣的？

③在問(wèn)題①、②基礎(chǔ)上完善表格中內(nèi)容（用√表示存在或表達(dá)，×表示不存在或不表達(dá)）。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間思考并討論后，教師讓學(xué)生概括出細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：教師為讓學(xué)生理解細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)，利用圖片資料，通過(guò)問(wèn)題串形式為學(xué)生搭建理解知識(shí)的支架，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)，建構(gòu)細(xì)胞水平的結(jié)構(gòu)和功能觀。在分子水平上理解細(xì)胞分化的過(guò)程是本節(jié)的難點(diǎn)，內(nèi)容較為抽象。教學(xué)時(shí)，教師利用素材和圖示，引導(dǎo)學(xué)生分析、概括細(xì)胞分化中不同類(lèi)型細(xì)胞不同基因存在情況及表達(dá)情況，讓學(xué)生理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，認(rèn)同細(xì)胞分化在分子水平上變化。

3.3解釋?zhuān)簭牟煌瑢用鎸?duì)細(xì)胞分化進(jìn)行歸納、解釋?zhuān)斫舛嗉?xì)胞個(gè)體不同種類(lèi)細(xì)胞出現(xiàn)的實(shí)質(zhì)

在上述探究活動(dòng)中，學(xué)生經(jīng)歷分析思考問(wèn)題、小組討論與合作展評(píng)，對(duì)教師所提出的“同一個(gè)體不同體細(xì)胞蛋白質(zhì)種類(lèi)差異”問(wèn)題進(jìn)行解釋?zhuān)罱K理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)，認(rèn)同細(xì)胞分化在遺傳分子水平上的調(diào)節(jié)過(guò)程，即基因的選擇性表達(dá)過(guò)程，并總結(jié)細(xì)胞分化的重要意義。細(xì)胞分化解釋過(guò)程見(jiàn)表2。

設(shè)計(jì)意圖：在此階段，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)，學(xué)生進(jìn)一步構(gòu)建細(xì)胞分化的概念，并能準(zhǔn)確利用所學(xué)知識(shí)對(duì)概念問(wèn)題進(jìn)行剖析、解釋?zhuān)M(jìn)一步發(fā)展科學(xué)思維。

3.4遷移：利用概念沖突，突破思維屏障

教師提出問(wèn)題：一個(gè)已經(jīng)分化的體細(xì)胞，具有與該物種個(gè)體相同的遺傳物質(zhì)，它能否向受精卵一樣再形成不同類(lèi)型細(xì)胞，進(jìn)而重新發(fā)育成為一個(gè)個(gè)體呢？學(xué)生根據(jù)細(xì)胞分化具有穩(wěn)定性和不可逆性，大部分認(rèn)為一個(gè)已經(jīng)分化的體細(xì)胞不能再形成一個(gè)個(gè)體。

教師及時(shí)向?qū)W生播放“斯圖爾德利用胡蘿卜韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得完整植株”視頻，要求學(xué)生思考下列遞進(jìn)式問(wèn)題：

①一個(gè)高度分化的植物細(xì)胞要經(jīng)歷哪些過(guò)程才能形成完整的植物體？該實(shí)驗(yàn)過(guò)程能說(shuō)明高度分化的完整植物細(xì)胞具有何種特點(diǎn)或能力？這種特點(diǎn)或能力產(chǎn)生的原因是什么？

②植物體上的細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成了不同的組織和器官，這說(shuō)明植物細(xì)胞全能性的表達(dá)需要在哪些條件下進(jìn)行？

③植物種子發(fā)育成完整個(gè)體過(guò)程是否能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性？植物細(xì)胞全能性表達(dá)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)為何種程度？

④高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞能否像高度分化的植物體細(xì)胞一樣具有細(xì)胞的全能性，能否將一個(gè)高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞通過(guò)培養(yǎng)獲得完整的動(dòng)物個(gè)體？

經(jīng)過(guò)學(xué)生的思考和討論，對(duì)分化的細(xì)胞發(fā)育成新個(gè)體產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，認(rèn)同在離體條件下，提供一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素，已經(jīng)分化的植物細(xì)胞能再發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體，從而構(gòu)建細(xì)胞全能性的概念，同時(shí)認(rèn)為動(dòng)物細(xì)胞也會(huì)向植物細(xì)胞一樣，在體外培養(yǎng)條件下也能發(fā)育成一個(gè)動(dòng)物個(gè)體。此時(shí)教師再向?qū)W生展示克隆羊的產(chǎn)生過(guò)程圖（圖2），并要求學(xué)生根據(jù)克隆羊的培育過(guò)程，分析問(wèn)題：

①為何不直接用B羊的乳腺細(xì)胞培養(yǎng)形成完整的個(gè)體？，使用乳腺細(xì)胞核和卵細(xì)胞質(zhì)構(gòu)建重組細(xì)胞產(chǎn)生“克隆羊”的成功說(shuō)明什么？

②通過(guò)上述實(shí)例可以看出，已經(jīng)分化的動(dòng)物細(xì)胞（核）仍然具有全能性的根本原因是什么？

經(jīng)過(guò)系列問(wèn)題的引導(dǎo)，學(xué)生理解高度分化的動(dòng)物細(xì)胞全能性發(fā)揮受到限制，需要卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)為細(xì)胞核的分裂提供相關(guān)物質(zhì)影響，高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。

設(shè)計(jì)意圖：教師利用學(xué)生的思維沖突，利用概念的拓展，深化學(xué)生對(duì)細(xì)胞分化概念進(jìn)行拓展理解，并運(yùn)用前面所學(xué)科學(xué)概念，在新的情境中實(shí)踐、驗(yàn)證、應(yīng)用和鞏固，進(jìn)而構(gòu)建并理解細(xì)胞全能性的概念。

3.5評(píng)價(jià)：理論聯(lián)系實(shí)踐，進(jìn)行多維評(píng)價(jià)

教師提出問(wèn)題：高度分化的動(dòng)物細(xì)胞能否再發(fā)育成不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞？教師引導(dǎo)學(xué)生在解釋問(wèn)題中進(jìn)行評(píng)價(jià)性學(xué)習(xí)，在學(xué)生思維達(dá)到瓶頸時(shí)向?qū)W生展示素材：2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給在細(xì)胞核重新編程研究領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的兩位科學(xué)家?？茖W(xué)家將4個(gè)關(guān)鍵基因移植入己分化的肌肉細(xì)胞中并表達(dá)，使這個(gè)細(xì)胞成為多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。教師要求學(xué)生根據(jù)該實(shí)驗(yàn)得過(guò)程圖（圖3），思考下列問(wèn)題：

①多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）得到不同類(lèi)型細(xì)胞過(guò)程涉及的過(guò)程有哪些？多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）產(chǎn)生不同類(lèi)型細(xì)胞的過(guò)程中是否體現(xiàn)了干細(xì)胞的全能性？

②你還知道哪些動(dòng)物分化的體細(xì)胞具有類(lèi)似的功能？

③構(gòu)建多功能干細(xì)胞對(duì)人類(lèi)具有哪些意義？

學(xué)生分析材料，分組討論教師提出的系列問(wèn)題，進(jìn)一步加深對(duì)細(xì)胞全能性概念的理解，并通過(guò)分析、討論，歸納出細(xì)胞干細(xì)胞的類(lèi)型及培養(yǎng)干細(xì)胞在治療人體某些疾病的作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本堂課首尾呼應(yīng)，理解并能解釋骨髓移植能治療白血病的原因。

設(shè)計(jì)意圖：此環(huán)節(jié)中，教師給學(xué)生機(jī)會(huì)評(píng)價(jià)自己的理解和他們?cè)谙惹半A段所獲取的知識(shí)和技能，并使學(xué)生按收到的有關(guān)他們對(duì)知識(shí)的理解和技能的反饋，形成課堂的形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。

4設(shè)計(jì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，熟知知識(shí)脈絡(luò)

教師提示學(xué)生利用細(xì)胞分化和細(xì)胞全能性為關(guān)鍵詞，自主將本節(jié)所學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建（圖4），以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。

5教學(xué)反思

新的課程改革表明，學(xué)生學(xué)習(xí)不僅是為了考試，更重要的是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生在解決真實(shí)情景中的生物學(xué)問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的必備品格和關(guān)鍵能力。“5E”教學(xué)模式的課堂設(shè)計(jì)，利用視頻、圖片等素材提供真實(shí)教學(xué)情境，輔助了課堂學(xué)生的活動(dòng)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，利用層層遞進(jìn)的問(wèn)題引導(dǎo)，探查學(xué)生的前科學(xué)概念，利用概念沖突推動(dòng)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)，在活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。另外，教師利用白血病及其治療方法、多功能干細(xì)胞形成和在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用等社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行分析、解釋?zhuān)茏畲笙薅鹊卮龠M(jìn)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生關(guān)注、解決（解釋?zhuān)┥a(chǎn)生活中的生物學(xué)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。