基于真实情境创设的高中生物学教学设计——以“动物细胞培养和核移植技术”一节公开课为例

基于真实情境创设的高中生物学教学设计——以“动物细胞培养和核移植技术”一节公开课为例

白玲玲

福建泉州外国语学校 福建泉州 362000

摘要 创设真实情境在高中生物课堂教学的组织过程中发挥着重要作用，通过如何培育更多高产奶牛以降低奶牛生产成本这一学习任务，驱动学生构建并完善核移植的技术流程，并交流该技术的前景和问题等，课堂突出学生主体地位，重视知识的生成性，发展学生的生物学核心素养。

关键词 真实情境 核移植 公开课 教学设计

1基于真实情境创设的重要性

《辞海(第六版典藏本)》(2009年)对“情境”的定义是“一个人在进行某种行动时所处的社会环境。是人们社会行为产生的具体条件。”情境可分三类:真实的情境、想象的情境和暗含的情境。具体到教育学领域，多数学者探讨的情境不包括想象的情境和暗含的情境。具体到科学或生物学教学，有的研究者将情境分为探究情境、活动情境、历史情境等，还有的将情境分为具体的科学历史发展情境、社会性科学议题的论证情境和基于社会需求的科学研究情境^［1］。

不同的教育研究者从不同角度探讨了情境在学习中的重要性。情境认知理论为情境教学提供了心理学基础，它强调知识和学习的情境性、社会性等。该理论认为，参与基于社会情境的一般文化实践是个体知识结构形成的源泉。因此，为了促进学生在真实的情境中学习，就要创设合适的学习情境^［2］。建构主义提倡情境性学习，认为教学应该使学习在与现实情境相类似的情境中发生，为情境研究提供了教育学理论支撑。脑科学的研究告诉我们，只有情绪才能为我们提供足够多的热情来达到目标，“情绪信息总是比其他信息优先得到加工，且留下难以磨灭的情绪记忆。”人脑的这些功能，是情境学习实现高效能的生理基础^［3］。

2教材分析及设计思路

“动物细胞培养和核移植技术”是人教版高中生物学教材选修3第2章第2节《动物细胞工程》中的内容。本节内容安排2课时完成，第1课时完成动物细胞培养技术，第2课时完成动物核移植技术。本文仅就第2课时教学内容展开叙述。《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》对该部分的内容要求是“阐明动物细胞核移植一般是将体细胞移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。”

3教学目标的确立

基于《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》要求，结合教材内容确立本课学习目标如下。

（1）阐明动物细胞核移植技术的概念和原理

（2）简述体细胞核移植技术的过程

（3）认同体细胞核移植技术具有广阔的应用前景，客观分析该技术存在的问题

4教学过程

4.1创设情境导入新课

“悟空见他凶猛，即使身外身法，拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空中喷去，叫一声"变"，即变做三二百个小猴，周围攒簇。”——《西游记》

以《西游记》一段描写齐天大圣变化出三两百小猴的文字引入，切入我国科学家成功克隆出世界首例灵长类动物“中中”和“华华”的新闻报道导入新课。过渡：1952年科学家首次实现了克隆动物的成功培育，如今克隆技术已发展了70多年。我们可以用植物组织培养技术，将离体的植物器官、组织、细胞通过脱分化、再分化后得到新的植物体。但是动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。因此，需要借助核移植来实现。那么何为核移植技术，该技术是如何实现克隆动物的培育的？由此引出本节课题。

4.2设计通过体细胞核移植技术培养高产克隆奶牛的流程

提供资料创设真实情境：国家统计局的数字显示：2018年城镇居民人均奶类消费量为16.5公斤，比1985年增长了6.5倍，随着生活水平的提高，老百姓更加追求科学健康的饮食，牛奶作为极好的补钙饮品备受青睐，而在奶业的发展过程中，我们仍需要持续引进优质奶牛品种。今天给大家介绍的主角是一头名叫卢辛达的奶牛，她来自于美国威斯康星州的奶牛场，年产奶量为30.8t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为7～8t。引进的优质奶牛价格不菲，我们能否利用现代生物技术获得更多的“卢辛达2号”呢？

学生活动一：尝试利用教师提供的顺序已经打乱的流程图，结合已有知识储备，提出利用核移植技术培养“卢辛达2号”的过程，由学生代表在黑板上将流程图进行重新排序，并尝试简述各步骤的基本操作。

4.3问题驱动突破核移植技术中的重难点问题

列出核移植过程中的重难点问题，以问题串的形式驱动学习小组讨论交流，以深入理解核移植技术操作流程及相关生物学原理。1.选择的供体细胞有何特点？能否选择生殖细胞作供体细胞？为什么一般都选择10代以内的细胞做供体细胞？2.为什么选择卵母细胞作为受体细胞？采集的卵母细胞为什么要培养到MII中期？3.核移植时为什么必须先去掉卵母细胞的细胞核？4.克隆牛的性别和主要性状与哪头牛相同？为什么？5.你认为体细胞核移植技术生产的克隆动物，是对体细胞供体动物的100%复制吗？为什么？6.动物体细胞核移植过程应用了哪些现代生物技术？学生以组为单位合作交流后进行展示：每组学生派代表阐述本组问题的讨论结果，其他组同学做出补充，教师及时点评并完善答案。

4.4尝试结合“中中”“华华”和高产奶牛的培育，总结核移植技术的应用前景及可能存在问题

细胞核移植技术的意义包括能够实现快速繁殖动物；属于无性繁殖，可保持优良性状。其应用包括：（1）畜牧业生产中，可加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（如高产奶牛的培育）（2）保护濒危物种（3）治疗人类疾病（4）组织器官移植（5）用克隆动物做疾病模型等。体细胞核移植技术存在的问题（1）体细胞核移植技术的成功率非常低（2）克隆动物存在着健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷等。

5教学反思

在本课之前，学生已经具备了动物细胞培养和植物组织培养等现代生物技术知识。本课以学生耳熟能详的《西游记》片段和“中中”“华华”在我国成功克隆为素材创设情境，激发学生强烈的学习兴趣，导入新课。课堂教学过程中以与学生生活关系密切的乳制品引出如何利用高产奶牛获得更多后代来创设真实的生产育种情境，分层次设计两次学生活动，先通过具体的任务为学生提供体验实践的情境，让学生展开学习交流，通过选取恰当的技术和方法，调动已有知识储备，尝试提出初步的工程学构想，逐步构建技术流程，以此达到学业水平要求，培养学生的生命观念和科学探究能力。再将学生对核移植技术中存在的疑惑列出问题串，驱动学生运用归纳与概括的方法和辩证性思维尝试解决问题，培养学生的高阶思维，深入理解核移植技术的原理和流程。最后围绕本节课创设的科研和生产情境，基于证据运用生物学基本概念和原理，就生物技术与工程的前景和安全问题表明自己的观点并展开讨论，让学生关注每一项技术的发展趋势和应用前景，体会技术的重要性，增强科技意识。同时也让学生看到技术可能带来的问题，如伦理问题，引导他们理性参与相关问题的讨论，培养辩证看待一项技术的理性态度和社会责任意识。

主要参考文献

［1］包春莹．新高中生物学教材中基于核心素养的真实情境创设［J］．生物学教学，2020，45(7):11-13．

［2］巩子坤，李森．论情境认知理论视野下的课堂情境［J］．课程·教材·教法，2005(8):26-29．

［3］李吉林．情境教育精要［M］．北京:教育科学出版社，2016:5．

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