鐘 琪

(安徽省淮南第二中學(xué) 淮南 232000)

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“細(xì)胞癌變”是人教版必修1第3章第3節(jié)的內(nèi)容。在新課程標(biāo)準(zhǔn)中本節(jié)內(nèi)容隸屬于模塊2“遺傳與進(jìn)化”中概念3——“遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳”的下位概念。從教材的編排來(lái)看，這一節(jié)是學(xué)習(xí)完細(xì)胞的生命歷程后的延伸內(nèi)容，通過(guò)之前章節(jié)中的細(xì)胞增殖與細(xì)胞分化內(nèi)容的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)細(xì)胞癌變是細(xì)胞生命中所發(fā)生的特殊情形。本節(jié)主要內(nèi)容是癌細(xì)胞的特征、癌變的原因和如何防癌。教學(xué)重點(diǎn)是癌細(xì)胞的特征和如何防癌，難點(diǎn)是細(xì)胞癌變機(jī)理。癌癥的防治是社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題，本節(jié)內(nèi)容與學(xué)生生活實(shí)際聯(lián)系密切，與生物學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)方面均有關(guān)系。在教學(xué)中，筆者通過(guò)對(duì)細(xì)胞癌變相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的核心素養(yǎng)分析，根據(jù)不同內(nèi)容采用模型構(gòu)建、問(wèn)題鏈以及科學(xué)史學(xué)習(xí)等教學(xué)策略，將核心素養(yǎng)落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐中。

2 教學(xué)目標(biāo)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求及學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求制訂如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過(guò)對(duì)細(xì)胞癌變?cè)虻膶W(xué)習(xí)，促進(jìn)形成結(jié)構(gòu)與功能觀，認(rèn)識(shí)生物的多樣性和復(fù)雜性，形成科學(xué)的自然觀和世界觀，促進(jìn)生命觀念的形成。

(2) 通過(guò)癌細(xì)胞的特征學(xué)習(xí)，運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理等方法，理解為什么癌癥對(duì)健康的危害極大，促進(jìn)科學(xué)思維的形成。

(3) 通過(guò)原癌基因發(fā)現(xiàn)的科學(xué)史學(xué)習(xí)，針對(duì)科學(xué)研究過(guò)程中各種現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)激發(fā)好奇心和求知欲，啟迪思維在探究中勇于創(chuàng)新，促進(jìn)科學(xué)探究素養(yǎng)的形成。

(4) 通過(guò)癌癥對(duì)健康的危害，癌癥的預(yù)防、診斷和治療的學(xué)習(xí)，能夠以造福人類的態(tài)度和價(jià)值觀，積極運(yùn)用生物學(xué)的知識(shí)，理性解釋并宣傳預(yù)防癌癥的科學(xué)方法，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)認(rèn)知——新課引入 知識(shí)回顧： 細(xì)胞增殖、分化、凋亡和衰老，緊密關(guān)聯(lián)，在時(shí)間和空間上整合成一個(gè)有序的整體，共同完成個(gè)體的生長(zhǎng)和發(fā)育。其中，細(xì)胞增殖是一個(gè)精密調(diào)控的過(guò)程，如果該過(guò)程出現(xiàn)差錯(cuò)，將對(duì)細(xì)胞和個(gè)體的生命活動(dòng)帶來(lái)怎樣的影響呢？

展示視頻“癌癥女孩自制短視頻記錄抗病生活”，請(qǐng)學(xué)生思考： 癌癥是一種什么疾??？為什么癌癥會(huì)對(duì)健康造成極大的危害？我們?cè)撊绾晤A(yù)防癌癥？導(dǎo)入課題。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)知識(shí)回顧和視頻播放，承前啟后，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣。

3.2 問(wèn)題引導(dǎo)，培養(yǎng)思維——癌細(xì)胞的主要特征 通過(guò)創(chuàng)設(shè)不同的情境來(lái)學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容。

3.2.1 在適宜條件下，癌細(xì)胞能夠無(wú)限增殖 創(chuàng)設(shè)情境： ①正常細(xì)胞和癌細(xì)胞分裂代數(shù)的比較。②海拉細(xì)胞材料：她已經(jīng)死了，但65年后，她的癌細(xì)胞依然活著！科學(xué)家估計(jì)，如果可以把所有生長(zhǎng)過(guò)的“海拉”細(xì)胞堆起來(lái)的話，它們可能重達(dá)5 000萬(wàn)噸。如果將所有生長(zhǎng)過(guò)的“海拉”細(xì)胞從頭到尾排列起來(lái)，它們可以繞地球至少三圈，相當(dāng)于1億多米，而她本人的身高不過(guò)1.5米，體重不到50公斤。幫助學(xué)生認(rèn)同癌細(xì)胞無(wú)限增殖特性。

引出問(wèn)題鏈： ①海拉細(xì)胞的分裂方式？是否有細(xì)胞周期？②癌細(xì)胞和正常細(xì)胞比較，代謝更強(qiáng)還是更弱？③使癌細(xì)胞無(wú)限增殖的適宜條件是什么？④為什么癌癥患者機(jī)體消瘦？

學(xué)生交流討論后，教師總結(jié)： 癌細(xì)胞的無(wú)限增殖會(huì)導(dǎo)致機(jī)體物質(zhì)消耗劇增，能量供應(yīng)不足。

3.2.2 癌細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化 創(chuàng)設(shè)情境： 正常成纖維細(xì)胞和癌變成纖維細(xì)胞顯微照片。引出問(wèn)題鏈： ①成纖維細(xì)胞是否已經(jīng)分化？②癌變后的成纖維細(xì)胞能否正常發(fā)揮功能？

學(xué)生比較分析得出結(jié)論，教師總結(jié)： 癌變的細(xì)胞由于結(jié)構(gòu)改變，喪失其正常功能，導(dǎo)致機(jī)體健康受損。

3.2.3 癌細(xì)胞的表面也發(fā)生了變化 創(chuàng)設(shè)情境： 良性腫瘤擴(kuò)散成肝癌示意圖。設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈： ①癌細(xì)胞擴(kuò)散與細(xì)胞表面何種物質(zhì)有關(guān)系？②細(xì)胞表面的變化會(huì)影響到細(xì)胞膜的何種功能？

知識(shí)拓展： 接觸抑制現(xiàn)象。①接觸抑制： 正常細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)為貼壁生長(zhǎng)和匯合成單層后停止生長(zhǎng)的特點(diǎn)，即接觸抑制現(xiàn)象。②癌細(xì)胞失去接觸抑制性，即使堆積成群，仍然可以生長(zhǎng)，形成多層。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈，引導(dǎo)學(xué)生思考癌癥對(duì)健康危害極大的原因，同時(shí)培養(yǎng)核心素養(yǎng)之科學(xué)思維。

3.3 自主學(xué)習(xí)，合作交流——致癌因子 讓學(xué)生閱讀教材，合作交流，判斷引發(fā)以下癌變的因素： ①有人用砷酸鈉治療皮膚病后，出現(xiàn)局部色素增加，過(guò)度角化，最后發(fā)展為皮膚癌，砷是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一使人致癌而不使動(dòng)物致癌的物質(zhì)；②日本福島第一核電站泄漏的碘-131，可產(chǎn)生β射線，可能引發(fā)甲狀腺癌變;③1911年，Peyton Rous第一次用雞肉瘤的無(wú)細(xì)胞提取物引起另一只雞產(chǎn)生新的腫瘤。

教師總結(jié)： 三類致癌因子的作用原理和不同點(diǎn)。

3.4 科學(xué)探索，模型建構(gòu)——細(xì)胞癌變的內(nèi)因 通過(guò)科學(xué)史和模型構(gòu)建引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)致癌因子為什么會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞癌變。

3.4.1 腫瘤病毒和原癌基因發(fā)現(xiàn)的科學(xué)史 提供史料“一只病雞帶來(lái)的兩次諾貝爾獎(jiǎng)”。

1909年，美國(guó)一位農(nóng)民發(fā)現(xiàn)其養(yǎng)雞場(chǎng)里有一只雞右胸長(zhǎng)了腫瘤，他怕這可能是一種傳染病，會(huì)威脅整個(gè)養(yǎng)雞場(chǎng)。于是他把這只病雞拿給了當(dāng)時(shí)在紐約洛克菲勒醫(yī)學(xué)研究所工作的Peyton Rous博士。Rous發(fā)現(xiàn)腫瘤可以通過(guò)比細(xì)胞更小的微觀介質(zhì)，也就是病毒傳播(圖1)。這種病毒也被命名為Rous肉瘤病毒(Rous Sarcoma Virus， RSV)。1966 年，距那次重大發(fā)現(xiàn) 55 年后，85 歲高齡的 Peyton Rous 獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。這是諾貝爾獎(jiǎng)歷史上經(jīng)受了最久考驗(yàn)的授獎(jiǎng)，Peyton Rous博士是史上最年長(zhǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

圖1 Rous發(fā)現(xiàn)腫瘤病毒實(shí)驗(yàn)流程[1]

1975年，Michael Bishop和Harold E Varmus發(fā)現(xiàn)，Rous肉瘤病毒(RSV)只有四種基因，其中三種的作用是復(fù)制病毒，第四種則是引起癌變的基因。這個(gè)基因來(lái)自哪里？當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)正常雞的細(xì)胞中也有這種基因時(shí)，癌癥研究一扇新的大門徐徐打開(kāi)了。接下來(lái)，對(duì)鴨、火雞、鵝進(jìn)行了研究之后，他們發(fā)現(xiàn)，這些禽類都有該基因。隨后對(duì)鼠、牛、兔、魚和人細(xì)胞的研究顯示，這種一度被認(rèn)為是雞特有的基因同樣存在于所有這些物種。后來(lái)人們將這種基因命名為原癌基因。Michael Bishop和Harold E Varmus因此在1989年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

3.4.2 通過(guò)概念模型，引導(dǎo)學(xué)生理解癌變內(nèi)在機(jī)理 隨著人們對(duì)于癌變機(jī)理研究的加深，越來(lái)越多的癌變相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)。展示正常細(xì)胞周期調(diào)控模型(圖2左)，原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的進(jìn)程，抑癌基因的功能主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。通過(guò)對(duì)RSV的研究發(fā)現(xiàn)，癌癥是與某些原癌基因的異常有關(guān)，而正常細(xì)胞中這些基因處于相對(duì)不活躍或失活狀態(tài)。

讓學(xué)生根據(jù)圖2右模型，分析討論致癌因子具體是如何引發(fā)細(xì)胞癌變的？

教師總結(jié)： 致癌因子可能會(huì)提高基因突變的頻率，使部分原癌基因被激活(圖2右中A)和抑癌基因被抑制(圖2右中B)導(dǎo)致細(xì)胞癌變。

圖2 細(xì)胞周期調(diào)控與細(xì)胞癌變的關(guān)系

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)科學(xué)史、模型建構(gòu)等策略，幫助學(xué)生理解細(xì)胞癌變的內(nèi)在機(jī)理，體會(huì)核心素養(yǎng)之生命觀念與科學(xué)探究

3.5 總結(jié)提升，培養(yǎng)責(zé)任——癌細(xì)胞的概念和癌癥的診斷、預(yù)防及治療 總結(jié)： 癌細(xì)胞是一種受到致癌因子的作用，細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制的、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。結(jié)合教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生探討癌癥診斷、預(yù)防和治療的措施。

設(shè)計(jì)意圖： 通過(guò)總結(jié)提升幫助學(xué)生認(rèn)同生命的復(fù)雜性，促進(jìn)生命觀念的形成，通過(guò)討論引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)的知識(shí)和方法，關(guān)注癌癥，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任。

4 教學(xué)反思

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透在高中生物學(xué)課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)論是采用何種教學(xué)策略，都應(yīng)當(dāng)回歸生物學(xué)課程的科學(xué)屬性，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)體驗(yàn)、反思和感悟最終內(nèi)化為核心素養(yǎng)。這就要求教師在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，不斷更新教學(xué)觀念，促進(jìn)學(xué)生的終身發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人功能。