例析主题化、情境化、问题化教学的基本模式

刘建峰

（广东省汕头市澄海苏北中学 广东汕头 515829）

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》在教学提示部分指出，教学活动应围绕帮助学生达成对概念的理解，促进学生生物学学科核心素养的提升展开；在教学建议部分强调需要为探究性学习创设情境；在命题建议部分强调试题情境应围绕现实问题展开，尽量做到新颖、真实、科学、恰当；在教材内容的编写上，要求重视情境的创设。《中国高考评价体系》中也明确了综合能力和创新能力与在真实的情境中解决问题、迁移到新的情境中思考和解决问题的关联性。可见，基于教学目标，围绕特定主题选择合理的真实情境，在情境中产生问题并解决问题，是培养学生学科素养的有效途径。

新的高考模式下，情境类试题所占比重越来越大。例如，2021年广东省普通高中生物学高考试卷的命制就勇于开拓和实践，以全情境化试题形式呈现，并受到广泛地好评。高考的核心作用之一就是引导高中学科教学，所以开展契合新教材（人教版）特征、符合新高考要求的主题化、情境化、问题化教学成为评价教学有效性的重要依据之一。

教材情境、试题任务情境大致可以分为3大类：生活、学习和实践情境；科学实验和探究情境；科学史情境。结合具体情境，教师引导学生围绕科学问题，查阅相关文献资料、咨询专家，进一步收集资料证据；引导学生分析归纳、逻辑推理解决问题和产生新的问题，结合新问题进一步激发探究，共同探讨解决的方案；并带领学生对解决问题的过程和结论进行评价。主题化、情境化、问题化教学的基本流程需要通过大量的教学实践，不断检验、修正和完善。下面拟结合两个具体的教学主题实践活动进行分析和探讨。

1 主题一：不同给糖方式对血浆胰岛素浓度的影响

在血糖调节的教学中，明确教学目标后，教师可以考虑提供教师本人以及匿名糖尿病人的血糖检测结果作为情境（生活、学习和实践情境），引导学生讨论血糖如何维持相对稳定（3.9～6.1 mmol/L）及其重要意义。学生结合生活实际经验，说出不同的给糖方式，讨论不同给糖方式对血胰岛素浓度的影响是否相同，提升通过实证获得科学结论的兴趣。然后，教师提供如下试题情境（科学实验和探究情境）：

血糖升高能促进胰岛素的分泌。某生物小组进行了口服和注射两种给糖方式对胰岛素分泌量的影响实验，选取甲、乙两只成年小鼠，测定血糖浓度和胰岛素浓度后，甲小鼠注射葡萄糖溶液，乙小鼠口服葡萄糖溶液，连续测定其血糖浓度和胰岛素浓度，实验结果如图1所示。回答下列问题：

图1 实验结果图示

（1）胰岛素是人体内唯一能降血糖的激素，是由_____细胞分泌的，它通过____（填途径）来降低血糖。

（2）实验开始前，测定小鼠血糖浓度的目的是_______________。实验表明，口服和注射葡萄糖这两种方式对胰岛素分泌的影响的差异是________。为避免个体差异引起的实验误差，应该改进的措施是______________________。

学生分析解决该题设置的问题，发现不同给糖方式对血浆胰岛素浓度的影响确实有明显的不同（事实），也自然而然地产生进一步探究的热情。教师要求学生课后在中国知网上查找相关资料。有学生提供了如下科研论文节选（科学实验和探究）：

1964年，Elrick等发现口服葡萄糖促进胰岛素分泌的作用相对静脉输注更明显。但为达到同样血糖水平，口服所需葡萄糖量以及胰岛素分泌量较静脉输注更多（生命科学史情境）。

结合上述情境中“为达到同样血糖水平，口服所需葡萄糖量以及胰岛素分泌量较静脉输注更多”这一发现，教师要求学生以曲线图的形式呈现出来，并设计实验加以证明；然后，提供Elrick实际实验的设计，引导学生进行比对和自我评价。教师提供研究者的研究数据（表1、表2），引导学生分析水牛静脉注射葡萄糖后血糖水平、血浆胰岛素水平的变化特点，引导学生归纳出实验结论：注射葡萄糖后1 min开始显著升高，30 min后增至峰值，而后缓慢下降；直至注射后420 min，仍然显著高于注射前60 min。

表1 各组水牛血糖水平测定结果

表2 各组水牛胰岛素和胰高血糖素测定结果

在学习中，学生产生疑问：水牛静脉注射葡萄糖后对血浆胰岛素影响明显，是否可以确定口服或静脉注射两种方式对水牛影响区别不大？教师追问：为了对该问题进行探究，如何补充一组实验？为什么不同给糖方式对人血胰岛素浓度的影响不同？在学生进行充分的思考和讨论后，教师提供下面科研情境试题让学生进一步分析思考：

（2017·凉山高三模拟）研究发现，口服等量的葡萄糖促进胰岛素分泌的作用明显强于静脉注射，这种额外的效应被称为“肠促胰岛素效应”。为研究肠促胰岛素效应”的调节机制，用狗进行了以下实验。请回答下列问题：

（1）对“肠促胰岛素效应”的调节机制作了如下假设：

假设一是通过神经调节：葡萄糖刺激小肠的神经，神经将兴奋传给胰腺，通过神经末梢释放______，作用于细胞而引起胰岛素的分泌。

假设二是通过体液调节：在葡萄糖的刺激下，小肠细胞可能________，随血液到达靶细胞而引起胰岛素的分泌。

假设三是上述两种调节方式都存在。

（2）表3是相关实验及结果（“+”数量表示胰岛素分泌量多少）。

表3 实验操作及结果

上述实验结果支持哪种假设？__________。理由是：_________________。

（3）研究发现，引起“肠促胰岛素效应”的物质是由小肠K细胞的胰高血糖素基因编码的胰高血糖素原，经过细胞中的加工后形成___________，说明基因与性状之间并不都是简单的____________关系。

通过上述教学过程，学生在不同载体、不同形式的情境中通过解决实际问题，既理解了相关的科学知识，又突出了学科核心素养的培养和育人功能。

2 主题二：云南亚洲象迁移事件与生物多样性的保护

在人类活动对种群数量变化、群落演替和生物多样性的影响的教学中，教师以2021年国民关注度极高的云南亚洲象迁移事件作为情境（生活、学习和实践情境）。

2021年4月16日，原生活栖息在西双版纳国家级自然保护区的15头野生亚洲象从普洱市墨江县迁徙至玉溪市元江哈尼族彝族傣族自治县，经过玉溪、红河，“一路象北”、一路“逛吃”，引发全民关注甚至是全世界的关注。

6月3日，“大象保护计划”特别顾问、终结野生生物犯罪全球倡议主席、联合国《濒危野生动植物种国际贸易公约》前秘书长约翰·斯坎伦先生发布消息，表达了对云南大象北迁事件的关注——“一群15头野生亚洲象进入了中国城市昆明的郊区，而昆明市是10月即将举办生物多样性公约第十五次缔约方大会的东道主。许多国家都面临着日益激烈的人象冲突、以及如何实现‘和谐共存’的共同挑战。”

学生分析上述情境后，产生的疑问主要包括：①云南亚洲象为什么要长距离迁移？②该如何缓解人象冲突？

针对问题①，教师可以先补充不同研究领域多位专家的相关意见，让学生辨别、比较和思考、讨论：

（1）云南大学生态与环境学院陈明勇教授：“亚洲象如此长距离北迁，在我国尚属首次；而且这次野象北迁可能是“没有目的地”的旅行。”“象群一路往北走的原因有可能是首领经验不足，出现迷路的状况。”“森林保护好了，对于大型食草动物来讲，林下可采食的植物反而少了，而且保护区周边或森林边缘种植了大量亚洲象可采食的玉米、水稻等，亚洲象找不到食物，就会不断被吸引从保护区走出来。”

（2）北京师范大学生态学张立：大象们很有可能是为了寻找新的栖息地。近二十年云南当地种植茶叶橡胶等作物，亚洲象适宜的栖息地减少了约40%，同时生存区域也越来越破碎化，大象游荡着向外探索，本身就是在不断试错，不存在迷路一说。

（3）一名多年追踪亚洲象的专家：早在2020年年底象群跑到普洱市，就已经出现了迁徙苗头。象群当时在景谷县宁洱县徘徊，是“劝返”的最佳处置时期，可惜错过了。

（4）中国科学院强磁场科学中心研究员谢灿：云南野生大象固有迁徙本能的一次觉醒，有可能是因为某次太阳活动异常引起了磁暴，激活了这种本能；象群一路北上，其实沿途的食物可能更加匮乏。这些大象更像是迁徙，可能会掉头返回再南下。

（5）2021年9月25日《科技日报》第25个太阳周期在2019年12月拉开序幕，太阳活动预计2025年7月达到峰值，然后回落，到2030年左右结束。地磁爆和大象行迹吻合。可能是大象迁徙的本能觉醒了，在磁场的指引下，开始建立周期性迁徙。

师生共同讨论，理解到问题的复杂性，认识到该问题在不同学科领域有不同角度的解读，甚至在同一研究领域都会有截然不同的看法的同时，形成如下几点看法：①大象作为大型草食性动物，需要充足的活动空间与大量的食物。随着保护区保护力度的不断加大，大象数量逐年增加（大熊猫等也有类似的状况），保护区却未随之扩大，导致大象的栖息活动面积不足。森林的林冠层保护得非常好，导致林下大象可采食的食物种类、数量不断减少。②保护区外橡胶、茶叶等热带经济作物的种植速度加快，保护区周围的热带森林遭到大面积砍伐，高速公路、水库等基础设施建设也割裂了原有连片的亚洲象栖息地，导致栖息地破碎化。③人们对森林的过度砍伐和破坏，使得自然环境变得越来越差，生态平衡遭到了破坏。

学生讨论，总结出云南亚洲象长距离迁移的原因：在多重因素下，“驱使”走出保护区的象群不得不频繁进入更远的农田和村寨取食。玉溪市大量的农田也对大象走出保护区有着足够的吸引力。学生从而形成共识：大象长距离迁移归根结底是人象冲突引起的。人类基于自己的利益，过度干涉野生象群的原始生活，打乱了大象生存环境的生态平衡，致使其走出保护区，并将食物目标转向庄稼。

针对问题②，教师展示扩展情境材料说明这种大象迁徙事件在国外也屡见不鲜。例如，印度东部西孟加拉邦大吉岭有两头大象在迁徙途中，因误触电线杆而惨遭电亡。肯尼亚中部OL Pejeta保护区的边缘，一些流浪大象冲破围墙漫游到农田里，破坏了大量农作物。泰国同样面临大象向居住区迁徙问题，所以泰国人就研究出了一套对付大象的绝招。他们在农田附近养殖了大量的蜜蜂。大象是一种十分敏感的动物，非常怕蜜蜂，听到蜜蜂的嗡嗡声后，它们就会快速掉头离去，所以在养殖蜜蜂增加收入的同时，还能驱赶大象，一举两得。

教师引导学生思考：参考泰国的处理方法，你还能提出什么较为理想的处理方法？在学生充分讨论、作答、相互评价后，再展示如下情境：

中国为了保护这十五头北迁大象和当地人民的安全，调动各方力量，每天通过各种现代化的手段来跟踪这些大象的行动，保证大象能够有足够的食物和生命安全。由此可见，中国在保护生物多样性的行动上是有决心的。拉开人类和大象距离是非常有必要的。人们应该摒弃固化的保护思维，还大象野生的自然环境，调节改善保护区内生态环境，减少大象在保护区内食物短缺、空间不足的情况。也可以借鉴国外对大象迁徙的解决方法，如建立一个国家公园，建立国家自然保护区，找到大象适宜栖息的地方，将现在生存困难的大象进行人为迁移，给大象更好的保护。人们必须确保大象的自然栖息地完整，才能减少人象冲突。

该情境的引入既可以帮助学生认识到对大象等野生动植物资源保护的重要性和可行的方法，又可以借助我国在保护生物多样性方面的行动和决心，提高学生的民族自信和自豪感。同时，教师引导学生通过对类似重大社会问题的分析，使学生逐渐清晰问题的本源、症结及解决问题的方法和意义，很好地培养学生的社会责任素养和担当意识。

学业质量标准不同水平的设置和评价依据，主要表现为在不同情境中运用相关概念和合理的科学方法解决实际问题的能力。基于教学主题设置多样化的真实情境，让学生在产生问题、思考讨论问题和解决问题中进行深度学习，是一种值得进一步探究的符合新教材、新课标、新高考要求的有效教学模式。