驅動真實性學習的生物學主題式情境教學

胡靜

［摘要］ 驅動真實性學習的主題式情境教學設計應當以真實情境誘發探究實踐，以主題情境驅動持續的學習感悟。研究以高中生物學選擇性必修三“胚胎工程”一節的主題式情境教學為例，緊扣真實性主題情境的創設、真實性問題線索的設計、真實性反饋評價的回歸，以達成學生學習熱情的激發、科學思維的拓展與社會責任的感悟。

［關鍵詞］ 真實性學習；主題式情境教學；高中生物學

真實性學習的達成依托于真實學習情境的創設。真實情境是關聯現實生產生活相關問題的情境，其應當具備形象真切、內容綜合與任務復雜等特點。只有真實可感的現實情境才能讓學生持續性投入學習，且真實性情境便于讓學生對情境進行抽絲剝繭的分析，親身經歷知識的探究及其應用過程，進而誘發真正的探究實踐。另一方面，簡單與低頻的探究實踐生成的學習經驗往往是零散的，無法達成系統性與審美性。因此，驅動真實性學習的情境教學需要構建主題化的情境，即構建的情境應當具備一定的延展性與可遷移性。學生單純沉浸于情境之中并非關鍵，而是需要隨著情境延展中的各類探究任務完成持續性、進階式的學習活動。這樣的“大情境”不僅需要在某一主題的統攝之下，還應當可以拆分出各類子情境，讓學生沿著情境鋪陳的挑戰性任務線索，產生持續性的學習感悟。

研究者以北方白犀?，F狀為主線，以利用現代生物技術擴大其種群數量為任務驅動，展開教學（具體流程如下表）。整節課教學圍繞主題情境，依據課程標準中的重要概念“體外受精”“胚胎移植”“胚胎分割”設置子情境，教學內容環環相扣。在每個子情境中生成核心問題，設計遞進的問題串，激發學生解決問題的興趣。

一、創設真實性主題情境，激發學習熱情

教師播放視頻，介紹北方白犀?，F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，研究人員設法保存了北方白犀牛的精子。依據此情境，提出問題：我們可以使用哪些現代生物技術來拯救北方白犀牛，擴大其種群數量呢？學生在前一節內容中已經學習了動物細胞工程知識，能夠很快答出利用體細胞核移植技術來獲得個體。此時，繼續提問：如果繁育成功，體細胞核移植技術誕生的北方白犀牛個體在遺傳多樣性上有什么特點？從后代遺傳多樣性角度，學生很快注意到體細胞核移植技術的本質是無性繁殖，通過體細胞核移植技術獲得的個體全是雌性北方白犀牛，即使個體數目增多，也不能自然繁育。再引導學生根據北方白犀?！白詈笠活^雄性北方白犀牛已死亡，現在只有北方白犀牛的精子”的現狀，大膽提出新的解決思路，引出新知“體外受精”。

［設計意圖］依托“北方白犀?！闭鎸嵡榫车膯栴}解決，將平鋪直敘的傳統課堂轉化為任務驅動學習過程——拯救瀕臨滅絕的北方白犀牛，激發學生的熱情與興趣，啟發學生的思維，提高學習效率。胚胎工程技術的學習內容與學生的生活經驗有一定的距離，通過創設真實情境，可以拉近現代生物技術、教材理論知識與社會生活的距離。技術的發生與發展源于生產實踐的需求，可以解決社會生活中的問題，讓學生認同技術的發展與應用體現了科學、技術、社會的互動關系。學生在嘗試利用已學的細胞核移植技術解決問題的過程中，加深對細胞核移植技術是“無性繁殖”這一本質的理解，在鞏固舊知的同時，建立舊知與新知的聯系。

二、設計真實性問題線索，拓展科學思維

教學過程1：在子情境1中“雌性北方白犀牛卵巢中有很多卵子，但是一個生理周期中一般只有一個卵子能發育成熟并排出”，設計問題串：雌性北方白犀牛一次一般只能排出一個成熟卵子的原因是什么？通過什么途徑能夠促進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育為個體嗎？受精卵發育到什么階段可以移入子宮？

教師向學生提供“下丘腦—垂體—卵巢軸工作示意圖”，引導學生得出：北方白犀牛一個生理周期一般只排出一個卵子，主要是因為雌性激素對下丘腦和垂體的負反饋作用，使促進排卵的促性腺激素含量維持在一定水平。因此，若要實現超數排卵，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“體內受精的準備階段和受精階段”和“胚胎早期發育的階段”。通過資料學習，學生掌握了自然狀態下哺乳動物受精和早期胚胎發育規律，得出體外受精技術需要將獲取的精子和卵母細胞分別進行獲能處理和成熟培養，二者才具備受精能力。獲得的受精卵需要根據自然狀態下胚胎進入子宮的時間，體外培養到相應階段后再進行移植。為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，實踐中通常將發育到囊胚階段的胚胎移入受體子宮。

［設計意圖］借助學生舊知“雌性激素的分級調節和負反饋調節”，來理解新知“超數排卵”的原理，加深知識的內在聯系。本節教材內容是先介紹胚胎工程的理論基礎，后介紹胚胎工程技術。在教學實施中，對本節內容順序和呈現形式進行調整，將“哺乳動物受精和早期胚胎發育規律”的內容加工后，以先行組織者材料的形式呈現，讓學生在任務驅動下，帶著問題進行文本閱讀、分析，提取關鍵信息，提高學習的效率，提升學生問題解決的能力。

教學過程2：教師給出子情境2“一百萬年前，白犀牛分為兩個種群，前者占據非洲中東部地區，就是現在的北方白犀牛，后者分布于非洲南部形成南方白犀牛，兩個亞種目前尚未產生生殖隔離。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”。教師設疑：為了繁殖更多的北方白犀牛，獲得的胚胎移入誰的體內？將北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宮中，你有哪些擔憂，能提出哪些問題？

學生通過小組合作交流，能夠提出問題（教師適當引導）：北方白犀牛的胚胎移入南方白犀牛子宮中，會產生免疫排斥嗎？南方白犀牛的子宮可以隨時接受胚胎的植入嗎？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”，學生得出受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應。從先行組織者材料“犀牛在自然發情周期內子宮生理狀態的變化”中，學生了解到雌性北方白犀牛發情周期大致分為發情期（卵泡期）和休情期（黃體期），兩個階段受到激素的調控，在休情期子宮進入接受胚胎的生理狀態，因而讓南方白犀牛子宮順利接受胚胎，需要用激素對供受體進行同期發情處理，使二者處于相同的生理狀態。緊接著，讓學生在學案上自主構建、歸納北方白犀牛胚胎移植的操作程序，并進行展示與交流。

［設計意圖］教師創設情境和資料，引導學生提出問題并能利用資料中的信息解決問題，理解胚胎移植技術的生理學基礎，認同胚胎移植的實質是早期胚胎在相同生理環境下空間位置的轉移。通過自主建構模型總結歸納，在自己、同伴及教師的評價中，完善模型，掌握胚胎移植的基本操作步驟。多樣化的教學方式，讓學生在主動學習中掌握胚胎移植這一重要概念。

教學過程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較小的良性腫瘤，左卵巢上有囊腫，研究人員不再從它體內取卵”，教師設疑：如何進一步挖掘雌性北方白犀牛的繁殖潛力，提高胚胎利用率呢？同時呈現“同卵雙胞胎形成過程圖”，引導學生提出對獲得的有限胚胎進行分割，來提高胚胎利用率。緊接著，教師設疑：選擇什么時期的胚胎進行分割？胚胎分割可以無限分割嗎？胚胎分割要注意什么？胚胎分割與細胞核移植技術有什么異同點？胚胎分割有哪些優勢與不足？適時提供先行組織者材料“胚胎分割發展簡史”，讓學生通過分析資料，自主總結胚胎分割相關的知識。最后，教師讓學生提出拯救瀕危動物北方白犀牛的工程方案。

［設計意圖］本節以“拯救北方白犀?！睘橹骶€，學習相關技術的操作流程和理論基礎，最后以提出拯救瀕危動物北方白犀牛的工程方案收尾，實現從技術到工程應用的螺旋式上升。學生在厘清技術之間、技術與工程之間關系的同時，也構建了本節的知識框架。

三、回歸真實性反饋評價，感悟社會責任

回歸情境主線：研究人員用體外受精方法培育出12個北方白犀牛胚胎，計劃將這些胚胎植入南方白犀牛體內繁殖，目前尚未繁殖出北方白犀牛的后代?？茖W家們提取了北方白犀牛的DNA，希望在將來技術發展到一定程度時，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，是否能逆轉滅絕的命運？對此，你有何感想？學生很快發現，體外受精技術雖然是有性生殖，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，遺傳多樣性會降低，野外生存能力下降；不可避免地近親繁殖，將會導致流產和畸形兒增加，帶來各種遺傳疾病，最終仍然難逃滅絕的命運。

［設計意圖］技術帶來的美好愿景和現實結果的巨大沖擊，讓學生發現技術不是萬能的，并不能為人類的一切行為買單，從而感悟對待生命要心存敬畏，與自然萬物和諧相處，增強關愛生命、關愛自然的社會責任感?？茖W家保存了北方白犀牛的DNA，也給未來留出遐想，科學技術的發展還有無限可能，有助于激發學生投身科學研究的興趣。

綜上，本節課以瀕危動物北方白犀牛為情境，一“境”到底，體現了教學內容的整體性，保證了學生思維過程的連續性，促使學生整節課持續性地投入學習。在“擴大北方白犀牛種群數量”的任務驅動下，學生的學習過程按照“情境創設→問題驅動→自主學習→資料支持→合作交流”展開，教師扮演指導者，適時適度地引導，充分調動學生學習的主動性。實踐證明，材料閱讀、模型建構和工程方案的設計、展示與評價等活動，不僅能夠提高學習效率，還能促進生物學核心素養的落細、落實。

［本文系江蘇省中小學教研室第十四期立項課題“驅動深度學習的高中生物學主題式情境教學的研究”（項目編號：2021JY14-L101）研究成果］

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