驅(qū)動(dòng)真實(shí)性學(xué)習(xí)的生物學(xué)主題式情境教學(xué)

胡靜

［摘要］ 驅(qū)動(dòng)真實(shí)性學(xué)習(xí)的主題式情境教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以真實(shí)情境誘發(fā)探究實(shí)踐，以主題情境驅(qū)動(dòng)持續(xù)的學(xué)習(xí)感悟。研究以高中生物學(xué)選擇性必修三“胚胎工程”一節(jié)的主題式情境教學(xué)為例，緊扣真實(shí)性主題情境的創(chuàng)設(shè)、真實(shí)性問題線索的設(shè)計(jì)、真實(shí)性反饋評(píng)價(jià)的回歸，以達(dá)成學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的激發(fā)、科學(xué)思維的拓展與社會(huì)責(zé)任的感悟。

［關(guān)鍵詞］ 真實(shí)性學(xué)習(xí)；主題式情境教學(xué)；高中生物學(xué)

真實(shí)性學(xué)習(xí)的達(dá)成依托于真實(shí)學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)。真實(shí)情境是關(guān)聯(lián)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活相關(guān)問題的情境，其應(yīng)當(dāng)具備形象真切、內(nèi)容綜合與任務(wù)復(fù)雜等特點(diǎn)。只有真實(shí)可感的現(xiàn)實(shí)情境才能讓學(xué)生持續(xù)性投入學(xué)習(xí)，且真實(shí)性情境便于讓學(xué)生對(duì)情境進(jìn)行抽絲剝繭的分析，親身經(jīng)歷知識(shí)的探究及其應(yīng)用過程，進(jìn)而誘發(fā)真正的探究實(shí)踐。另一方面，簡(jiǎn)單與低頻的探究實(shí)踐生成的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)往往是零散的，無法達(dá)成系統(tǒng)性與審美性。因此，驅(qū)動(dòng)真實(shí)性學(xué)習(xí)的情境教學(xué)需要構(gòu)建主題化的情境，即構(gòu)建的情境應(yīng)當(dāng)具備一定的延展性與可遷移性。學(xué)生單純沉浸于情境之中并非關(guān)鍵，而是需要隨著情境延展中的各類探究任務(wù)完成持續(xù)性、進(jìn)階式的學(xué)習(xí)活動(dòng)。這樣的“大情境”不僅需要在某一主題的統(tǒng)攝之下，還應(yīng)當(dāng)可以拆分出各類子情境，讓學(xué)生沿著情境鋪陳的挑戰(zhàn)性任務(wù)線索，產(chǎn)生持續(xù)性的學(xué)習(xí)感悟。

研究者以北方白犀牛現(xiàn)狀為主線，以利用現(xiàn)代生物技術(shù)擴(kuò)大其種群數(shù)量為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，展開教學(xué)（具體流程如下表）。整節(jié)課教學(xué)圍繞主題情境，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的重要概念“體外受精”“胚胎移植”“胚胎分割”設(shè)置子情境，教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣。在每個(gè)子情境中生成核心問題，設(shè)計(jì)遞進(jìn)的問題串，激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。

一、創(chuàng)設(shè)真實(shí)性主題情境，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

教師播放視頻，介紹北方白犀牛現(xiàn)狀：由于盜獵和棲息地喪失，2018年3月，世界上最后一頭雄性北方白犀?！疤K丹”死亡，該物種僅剩下兩頭雌性，分別是“蘇丹”的女兒和孫女。在此之前，研究人員設(shè)法保存了北方白犀牛的精子。依據(jù)此情境，提出問題：我們可以使用哪些現(xiàn)代生物技術(shù)來拯救北方白犀牛，擴(kuò)大其種群數(shù)量呢？學(xué)生在前一節(jié)內(nèi)容中已經(jīng)學(xué)習(xí)了動(dòng)物細(xì)胞工程知識(shí)，能夠很快答出利用體細(xì)胞核移植技術(shù)來獲得個(gè)體。此時(shí)，繼續(xù)提問：如果繁育成功，體細(xì)胞核移植技術(shù)誕生的北方白犀牛個(gè)體在遺傳多樣性上有什么特點(diǎn)？從后代遺傳多樣性角度，學(xué)生很快注意到體細(xì)胞核移植技術(shù)的本質(zhì)是無性繁殖，通過體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得的個(gè)體全是雌性北方白犀牛，即使個(gè)體數(shù)目增多，也不能自然繁育。再引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)北方白犀?！白詈笠活^雄性北方白犀牛已死亡，現(xiàn)在只有北方白犀牛的精子”的現(xiàn)狀，大膽提出新的解決思路，引出新知“體外受精”。

［設(shè)計(jì)意圖］依托“北方白犀?！闭鎸?shí)情境的問題解決，將平鋪直敘的傳統(tǒng)課堂轉(zhuǎn)化為任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)過程——拯救瀕臨滅絕的北方白犀牛，激發(fā)學(xué)生的熱情與興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)習(xí)效率。胚胎工程技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有一定的距離，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，可以拉近現(xiàn)代生物技術(shù)、教材理論知識(shí)與社會(huì)生活的距離。技術(shù)的發(fā)生與發(fā)展源于生產(chǎn)實(shí)踐的需求，可以解決社會(huì)生活中的問題，讓學(xué)生認(rèn)同技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系。學(xué)生在嘗試?yán)靡褜W(xué)的細(xì)胞核移植技術(shù)解決問題的過程中，加深對(duì)細(xì)胞核移植技術(shù)是“無性繁殖”這一本質(zhì)的理解，在鞏固舊知的同時(shí)，建立舊知與新知的聯(lián)系。

二、設(shè)計(jì)真實(shí)性問題線索，拓展科學(xué)思維

教學(xué)過程1：在子情境1中“雌性北方白犀牛卵巢中有很多卵子，但是一個(gè)生理周期中一般只有一個(gè)卵子能發(fā)育成熟并排出”，設(shè)計(jì)問題串：雌性北方白犀牛一次一般只能排出一個(gè)成熟卵子的原因是什么？通過什么途徑能夠促進(jìn)雌性北方白犀牛排出更多的卵子？獲得的精子和卵子可以直接在體外受精嗎？受精卵可以在體外發(fā)育為個(gè)體嗎？受精卵發(fā)育到什么階段可以移入子宮？

教師向?qū)W生提供“下丘腦—垂體—卵巢軸工作示意圖”，引導(dǎo)學(xué)生得出：北方白犀牛一個(gè)生理周期一般只排出一個(gè)卵子，主要是因?yàn)榇菩约に貙?duì)下丘腦和垂體的負(fù)反饋?zhàn)饔?，使促進(jìn)排卵的促性腺激素含量維持在一定水平。因此，若要實(shí)現(xiàn)超數(shù)排卵，需要注射外源促性腺激素。緊接著，教師提供先行組織者材料“體內(nèi)受精的準(zhǔn)備階段和受精階段”和“胚胎早期發(fā)育的階段”。通過資料學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了自然狀態(tài)下哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育規(guī)律，得出體外受精技術(shù)需要將獲取的精子和卵母細(xì)胞分別進(jìn)行獲能處理和成熟培養(yǎng)，二者才具備受精能力。獲得的受精卵需要根據(jù)自然狀態(tài)下胚胎進(jìn)入子宮的時(shí)間，體外培養(yǎng)到相應(yīng)階段后再進(jìn)行移植。為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，實(shí)踐中通常將發(fā)育到囊胚階段的胚胎移入受體子宮。

［設(shè)計(jì)意圖］借助學(xué)生舊知“雌性激素的分級(jí)調(diào)節(jié)和負(fù)反饋調(diào)節(jié)”，來理解新知“超數(shù)排卵”的原理，加深知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。本節(jié)教材內(nèi)容是先介紹胚胎工程的理論基礎(chǔ)，后介紹胚胎工程技術(shù)。在教學(xué)實(shí)施中，對(duì)本節(jié)內(nèi)容順序和呈現(xiàn)形式進(jìn)行調(diào)整，將“哺乳動(dòng)物受精和早期胚胎發(fā)育規(guī)律”的內(nèi)容加工后，以先行組織者材料的形式呈現(xiàn)，讓學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，帶著問題進(jìn)行文本閱讀、分析，提取關(guān)鍵信息，提高學(xué)習(xí)的效率，提升學(xué)生問題解決的能力。

教學(xué)過程2：教師給出子情境2“一百萬年前，白犀牛分為兩個(gè)種群，前者占據(jù)非洲中東部地區(qū)，就是現(xiàn)在的北方白犀牛，后者分布于非洲南部形成南方白犀牛，兩個(gè)亞種目前尚未產(chǎn)生生殖隔離。北方白犀牛野生種群的平均壽命為50年，母犀牛每次只能生一胎，孕期為18個(gè)月，每4-5年生一只小犀牛。僅剩的兩頭雌性中，一頭一直無法受孕，懷疑卵巢有問題”。教師設(shè)疑：為了繁殖更多的北方白犀牛，獲得的胚胎移入誰的體內(nèi)？將北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宮中，你有哪些擔(dān)憂，能提出哪些問題？

學(xué)生通過小組合作交流，能夠提出問題（教師適當(dāng)引導(dǎo)）：北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宮中，會(huì)產(chǎn)生免疫排斥嗎？南方白犀牛的子宮可以隨時(shí)接受胚胎的植入嗎？若要使得受體順利接受胚胎，該如何處理？

教師提供先行組織者材料“免疫赦免”，學(xué)生得出受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。從先行組織者材料“犀牛在自然發(fā)情周期內(nèi)子宮生理狀態(tài)的變化”中，學(xué)生了解到雌性北方白犀牛發(fā)情周期大致分為發(fā)情期（卵泡期）和休情期（黃體期），兩個(gè)階段受到激素的調(diào)控，在休情期子宮進(jìn)入接受胚胎的生理狀態(tài)，因而讓南方白犀牛子宮順利接受胚胎，需要用激素對(duì)供受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，使二者處于相同的生理狀態(tài)。緊接著，讓學(xué)生在學(xué)案上自主構(gòu)建、歸納北方白犀牛胚胎移植的操作程序，并進(jìn)行展示與交流。

［設(shè)計(jì)意圖］教師創(chuàng)設(shè)情境和資料，引導(dǎo)學(xué)生提出問題并能利用資料中的信息解決問題，理解胚胎移植技術(shù)的生理學(xué)基礎(chǔ)，認(rèn)同胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境下空間位置的轉(zhuǎn)移。通過自主建構(gòu)模型總結(jié)歸納，在自己、同伴及教師的評(píng)價(jià)中，完善模型，掌握胚胎移植的基本操作步驟。多樣化的教學(xué)方式，讓學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)中掌握胚胎移植這一重要概念。

教學(xué)過程3：在子情境3中“雌性北方白犀牛年事已高，其子宮和宮頸有多個(gè)較小的良性腫瘤，左卵巢上有囊腫，研究人員不再從它體內(nèi)取卵”，教師設(shè)疑：如何進(jìn)一步挖掘雌性北方白犀牛的繁殖潛力，提高胚胎利用率呢？同時(shí)呈現(xiàn)“同卵雙胞胎形成過程圖”，引導(dǎo)學(xué)生提出對(duì)獲得的有限胚胎進(jìn)行分割，來提高胚胎利用率。緊接著，教師設(shè)疑：選擇什么時(shí)期的胚胎進(jìn)行分割？胚胎分割可以無限分割嗎？胚胎分割要注意什么？胚胎分割與細(xì)胞核移植技術(shù)有什么異同點(diǎn)？胚胎分割有哪些優(yōu)勢(shì)與不足？適時(shí)提供先行組織者材料“胚胎分割發(fā)展簡(jiǎn)史”，讓學(xué)生通過分析資料，自主總結(jié)胚胎分割相關(guān)的知識(shí)。最后，教師讓學(xué)生提出拯救瀕危動(dòng)物北方白犀牛的工程方案。

［設(shè)計(jì)意圖］本節(jié)以“拯救北方白犀?！睘橹骶€，學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)的操作流程和理論基礎(chǔ)，最后以提出拯救瀕危動(dòng)物北方白犀牛的工程方案收尾，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)到工程應(yīng)用的螺旋式上升。學(xué)生在厘清技術(shù)之間、技術(shù)與工程之間關(guān)系的同時(shí)，也構(gòu)建了本節(jié)的知識(shí)框架。

三、回歸真實(shí)性反饋評(píng)價(jià)，感悟社會(huì)責(zé)任

回歸情境主線：研究人員用體外受精方法培育出12個(gè)北方白犀牛胚胎，計(jì)劃將這些胚胎植入南方白犀牛體內(nèi)繁殖，目前尚未繁殖出北方白犀牛的后代。科學(xué)家們提取了北方白犀牛的DNA，希望在將來技術(shù)發(fā)展到一定程度時(shí)，重新繁育出北方白犀牛。依托此情境，提出問題：如果繁育成功，是否能逆轉(zhuǎn)滅絕的命運(yùn)？對(duì)此，你有何感想？學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)，體外受精技術(shù)雖然是有性生殖，但瀕臨滅絕的北方白犀牛親本太少，這樣人工繁育的種群與野生種群相比，遺傳多樣性會(huì)降低，野外生存能力下降；不可避免地近親繁殖，將會(huì)導(dǎo)致流產(chǎn)和畸形兒增加，帶來各種遺傳疾病，最終仍然難逃滅絕的命運(yùn)。

［設(shè)計(jì)意圖］技術(shù)帶來的美好愿景和現(xiàn)實(shí)結(jié)果的巨大沖擊，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)技術(shù)不是萬能的，并不能為人類的一切行為買單，從而感悟?qū)Υ拇婢次?，與自然萬物和諧相處，增強(qiáng)關(guān)愛生命、關(guān)愛自然的社會(huì)責(zé)任感。科學(xué)家保存了北方白犀牛的DNA，也給未來留出遐想，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還有無限可能，有助于激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)研究的興趣。

綜上，本節(jié)課以瀕危動(dòng)物北方白犀牛為情境，一“境”到底，體現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的整體性，保證了學(xué)生思維過程的連續(xù)性，促使學(xué)生整節(jié)課持續(xù)性地投入學(xué)習(xí)。在“擴(kuò)大北方白犀牛種群數(shù)量”的任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程按照“情境創(chuàng)設(shè)→問題驅(qū)動(dòng)→自主學(xué)習(xí)→資料支持→合作交流”展開，教師扮演指導(dǎo)者，適時(shí)適度地引導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。實(shí)踐證明，材料閱讀、模型建構(gòu)和工程方案的設(shè)計(jì)、展示與評(píng)價(jià)等活動(dòng)，不僅能夠提高學(xué)習(xí)效率，還能促進(jìn)生物學(xué)核心素養(yǎng)的落細(xì)、落實(shí)。

［本文系江蘇省中小學(xué)教研室第十四期立項(xiàng)課題“驅(qū)動(dòng)深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)主題式情境教學(xué)的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2021JY14-L101）研究成果］

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