基于APOS理论进行“细胞的分化”一节的概念教学设计

张 吕

(浙江省嵊州爱德外国语学校 312400)

1 教学分析

细胞分化是浙科版高中生物学教材《分子与细胞》第4章第2节“细胞的分化”中的核心内容，既是对细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸，又可为学习细胞的全能性、遗传与变异中“基因控制蛋白质的合成”、细胞工程和胚胎工程奠定基础。其中教学重点是细胞分化的概念，教学难点是细胞分化的实质。学生虽然在初中阶段已学过有关组织、器官、系统的知识，对于细胞分化的例子有一定的感性认识，并且此前也学过有丝分裂等相关内容，但他们对细胞分化概念的理解存有一些困难。

为实现对本节有效的概念教学，作者应用美国学者杜宾斯基等提出的“活动-过程-对象-图式”(action-process-object-scheme，APOS)理论的四个教学阶段进行设计，达到了预期教学目标。

2 教学目标

2.1 知识目标 概述细胞分化的概念；认识细胞分化的实质；理解细胞分化的意义。

2.2 能力目标 培养理论联系实际、知识迁移应用的能力。

2.3 情感态度与价值观目标 通过对细胞生命过程更完整的认识，树立辩证唯物主义的自然观，逐步建立科学的世界观。

3 教学过程

3.1 活动阶段 (感受概念) 通过旧知导入，做好铺垫，让学生在回忆以前知识的基础上自然进入新课的学习，激发学生的学习兴趣，使学生积极参与到新课的学习中；创设问题情境，在活动中思考问题,得出形成概念的相关重要特征(设计环节1、2)。

旧知导入，做好铺垫(环节1)： 利用多媒体播放人的胚胎发育过程的视频，提出问题：个体发育的起点是什么？受精卵发育成个体的过程中细胞由少变多，依靠的是什么？那么一个受精卵，如果只进行细胞分裂和细胞生长，能不能形成具有一定形态、结构和生理功能的生物体呢？细胞除了要进行细胞分裂之外，还需要进行怎样的变化呢？通过一系列问题的引导，借助师生对话自然导入课题“细胞的分化”。

分析图示，概括概念(环节2)：教师创设问题情境：我们知道人体内的红细胞有运输氧气的功能，但它们只有120 d的寿命，而且没有细胞核，不能进行细胞分裂。那么这些红细胞是如何形成的呢？

学生在活动中积极思考讨论，教师利用课件展示造血干细胞分化形成各种血细胞的示意图，让学生观察和思考由造血干细胞产生的各种血细胞在形态、结构和生理功能上的差异，从而形成对细胞分化的初步认识。

3.2 过程阶段 (获得概念) 帮助学生自主构建细胞分化的概念，落实概念的生成,培养学生的观察力和语言表达能力(设计环节3)。

总结归纳，获得概念(环节3)：教师展示人体另一些不同细胞的图片，并简要介绍其形态结构以及功能的不同。提问：想一想这些不同的细胞来自哪里？接着展示这些细胞的来源，让学生归纳总结，获得细胞分化的概念。

在教师的引导下，先让学生尝试用自己的语言说出细胞分化的概念，然后师生共同总结并以板书的形式准确归纳出概念，再让学生找出该概念中的关键词，深入理解细胞分化的概念。

3.3 对象阶段 (理解概念) 通过小组活动探讨细胞分化的本质，培养学生协作探究的能力。理论联系实际，通过事例让学生总结得出细胞分化的特点，加深理解和记忆。教师给予学生思考讨论的时间，鼓励学生根据问题多发言。从教学目标出发，注重培养学生对知识进行整理和构建完整的概念图的学习习惯，以利于知识的理解和掌握，充分锻炼学生的发散性思维(设计环节4、5、6)。

模拟过程，认识本质(环节4)： 教师提出问题：细胞在形态、结构和生理功能上出现差异仅仅是细胞分化的表面现象，那么出现这些差异的本质原因是什么呢？由一个或一种细胞增殖产生的后代细胞在形态、结构和生理功能上会发生差异性，是不是遗传物质发生了变异？

学生联系细胞增殖的有关知识，进行分析讨论，得出结论：同一个体的每个细胞都由受精卵有丝分裂产生，含有相同的遗传物质。

小组活动：以小组为单位探讨，未成熟的红细胞和肌肉细胞这两种细胞分别有以下哪些物质？请将字母代号写在细胞下面。

师生归纳得出：生物与生物之间、细胞与细胞之间存在差异，主要是执行生命功能的蛋白质不同，蛋白质的种类、数量的不同构成了细胞之间形态、结构和生理功能的差异。

教师追问：为什么同一个生物体的各个细胞所含有的遗传物质相同，形态、结构和功能却有很大的差异？比如高考结束后，摆在相同分数的学生面前的学校是一样的，那为什么最后进入的学校却不一样呢？

学生讨论归纳得出：由同一个受精卵发育而来的肌肉细胞和未成熟的红细胞拥有相同的遗传物质，但遗传信息的执行情况不同。

教师联系生活实例，以工厂类比生物体，以工厂的分工类比细胞分化。讲解工厂中的人各司其职，相互配合，有利于提高生产效率。

学生总结归纳出细胞分化的意义。

快速判断，总结特性(环节5)：教师提出问题情境：下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征？

资料1 细胞分化发生在整个生命进程中。

资料2 黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。

资料3 造血干细胞→原红细胞→早幼红细胞→中幼红细胞→晚幼红细胞→ 成熟红细胞→死亡

完善概念图(环节6)：前面几个环节，学生对于细胞分化有了一定的了解，但怎样把这部分知识内化呢？通过教师引导学生回顾知识，构建如下知识体系：

3.4 图式阶段 (联系概念) 检验学生对于已学概念是否正确理解和是否具备相似概念的辨析能力。同时，以此作为引子，为后阶段介绍细胞的全能性作好铺垫(设计环节7)。

纵横联系，延伸概念(环节7)：学生通过填写表格，比较细胞的分裂与细胞的分化在“细胞变化、发生时间和在个体发育中的意义”等方面有哪些不同点，从而明确两者的关系。

教师提出问题：既然细胞分化具有持久性、普遍性和不可逆性。那么已经分化的细胞，还能像早期胚胎细胞一样，再分化成其他细胞吗？

师生共同讨论得出：细胞分化的实质是细胞内遗传物质的选择性表达，说明细胞内有一套完整的遗传物质(遗传信息)，只是没有被表达出来。也就是说细胞具备发育成一个完整生物个体的能力。如果将一个细胞的遗传信息按照一定的规则表达出来，那么这个细胞及其子细胞就可以发育成一个完整的生物体，自然而然地引出细胞的全能性，为下一概念的教学做好铺垫。

4 教学反思

APOS理论指导下的概念教学让学生逐步感受、获得、理解、联系概念，能够更好地帮助学生把握概念。本节教学中，教师面向全体学生，一方面以能力培养为本位，以概念的构建为目标，以问题探讨为主要教学方式，引导学生由浅入深进行概念探讨，实现有效的概念教学；另一方面注意与现实生活的联系，利用身边的生活实例创设情境，把知识形象化、直观化，让学生因知识的亲近而喜欢生物学，从而达到 “引生活之源，活生物之水”的目的。