基于乡土资源的主线式情境教学设计

摘要

以广东地区的乡土特色资源“陈村蝴蝶兰”为切入点，运用主线式情境教学和问题驱动教学，引导学生探究“陈村蝴蝶兰的繁殖之谜”，建构“植物细胞的全能性”概念，分析真实案例，完善概念外延，应用概念解决新情境中的新问题。教学案例说明，通过联系科学、技术和社会，厚植乡土情怀，能有效培养学生的生物学学科核心素养。

关键词

乡土资源 / 主线式情境 / 植物细胞全能性 / 概念教学 / 社会责任

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）指出：生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力^［1］。《中国高考评价体系》强调，要以情境作为高考考查内容的载体^［2］。由此可见，生物学学科核心素养的培养和评价都离不开情境。但在实际教学中，教师往往采用“一课多境”的教学方式，这种碎片化的教学情境对学生知识的理解以及关键能力的形成都会造成一定阻碍。与“一课多境”教学方式不同的是，主线式情境教学是一种以话题、热点、人物和故事等为主线创设情境的教学方法，它强调情境的连贯性和系统性，有助于学生系统构建知识框架，促进学生有意义学习。

广东省的乡土资源丰富，包括自然生态、文物古迹、民风民俗、生产生活经验等多个方面，其中蕴含着丰富的生物学知识、原理和方法。《广东省教育发展“十四五”规划》明确提出，选择性学考科目自主命题应突出广东特色^［3］。2023年高考广东卷第21题的“珠海淇澳岛红树林生态修复”和2022年高考广东卷第20题的“广东特色农产品荔枝的种植”都体现了乡土资源在高考生物学试题中创设真实情境的应用。因此，教师在教学实践中应充分考虑广东的地域特点和文化特色，选择与学生生活密切相关的、具有实践性和挑战性的乡土情境作为教学背景，以培养学生的生物学学科核心素养，厚植乡土情怀。

本教学设计以“植物细胞的全能性”为例，在新课标和新高考背景下，基于“陈村蝴蝶兰”这一乡土特色资源创设情境，通过问题驱动教学策略，引导学生探究“陈村蝴蝶兰的繁殖之谜”，建构“植物细胞的全能性”概念；通过分析蝴蝶兰叶片细胞全能性表达的条件和蝴蝶兰筛管细胞组培失败的案例完善概念外延，应用概念解决生产生活中的实际问题。更重要的是，这一教学设计希望增强学生对家乡的认同感，培养其生物学学科核心素养。

1 教材分析

“植物细胞的全能性”是人教版高中生物学必修1第6章第2节“细胞分化”的内容。“植物细胞的全能性”是“细胞分化”的概念外延，同时又为选择性必修3“植物细胞工程”的学习奠定理论基础，因此本概念具有重要的衔接与过渡作用。“课程标准”在教学提示中指出，应组织好探究性学习活动，加深学生对科学、技术、社会相互关系的认识。因此，本节课在引导学生建构生物学概念的基础上，还要联系科学、技术和社会对学生渗透STS（科学、技术和社会）教育理念，以形成积极的社会责任感和使命感。

本节课的授课对象是高一学生，学生在此之前已初步建立细胞分化的概念，但是受知识结构中细胞分化具有不可逆性的影响，存在已分化的植物细胞不能发育形成完整有机体的迷思概念，这对“植物细胞的全能性”概念的建构造成一定阻碍。教师应联系学生的生活经验开展教学，将抽象内容具体化，达成概念转变，引导学生关注社会现实和民生问题，培养其解决实际问题的能力。

2 乡土素材的选取

“行花街，逛花市，赏年花”，是广东省广府地区最重要的传统民俗文化活动之一。2021年，“行花街”被列入国家级非物质文化遗产代表性项目名录^［4］。广东佛山顺德的陈村镇素有“千年花乡”之称，蝴蝶兰是陈村花卉种植品种中的优等品之一。2020年，“陈村蝴蝶兰”成为“国家农产品地理标志”产品。在陈村，每年利用植物组织培养技术繁殖的蝴蝶兰组培苗超过1亿株，这为广府地区的“行花街”民俗活动提供了丰富的花卉资源，不但带动了当地花卉产业的发展，更为农民增加了收入，推动了乡村经济的繁荣发展，体现了科学技术助推乡村振兴的实效。

因此，将“陈村蝴蝶兰”融入“植物细胞的全能性”的概念教学中，不仅可以让学生更好地理解植物细胞全能性的概念和应用，还有助于增强学生对家乡的认同感和自豪感，形成积极的社会责任感和使命感，培养生物学学科核心素养。

3 教学目标

依据课程标准并围绕培养学生的学科核心素养要求，制订如下教学目标。

（1） 分析陈村花农培育蝴蝶兰的过程，阐明植物细胞的全能性，借此了解并掌握植物细胞全能性表达需要的条件。

（2） 分析蝴蝶兰成熟筛管细胞组培失败的案例，阐明植物细胞具有全能性的原因，寻找证据修正观点以发展批判性思维；基于生物学事实和证据进行推理，提高学生的科学推理能力和辩证思维能力。

（3）基于植物组织培养技术大规模培育陈村蝴蝶兰的案例，帮助学生认同科学技术与人类社会是紧密联系的，增强爱家乡、爱民族的自豪感，并尝试运用所学知识解决甜叶菊的繁育困境，增强其解决实际问题的能力。

4 教学过程

4.1 情境导入，创造冲突

教师呈现蝴蝶兰的繁殖困境：①种子不含胚乳，在自然条件下萌发率极低，无法利用播种方式进行有性繁殖；②极少发育侧枝，难以进行常规无性繁殖。接着展示过年期间顺德陈村花市和“陈村蝴蝶兰”的图片，学生联系生活实际可能会疑惑为什么自然条件下繁殖率极低的蝴蝶兰，在日常生活中却如此常见。充分激发起学生的学习兴趣后，教师紧接着呈现资料：佛山顺德的陈村镇素有“千年花乡”之称，该村每年利用植物组织培养技术培育的蝴蝶兰组培苗超过1亿株。由此引发学生思考：为什么利用植物组织培养技术可以大规模栽培蝴蝶兰？这种方法背后的生物学原理是什么？根据这些问题就可以引入“植物细胞的全能性”概念。

设计意图：联系学生的生活经验，充分利用乡土资源优势，以广府地区常见的“年宵花”蝴蝶兰及其培育困境作为切入点，激发学生的学习兴趣，引发学生产生认知冲突，为接下来的探究学习活动作好了铺垫。

4.2 探究陈村蝴蝶兰繁殖之谜，建构概念

教师呈现资料：陈村花农选取蝴蝶兰的叶片细胞，将其放入含有营养和激素的培养液中，在适宜温度和光照下，这些细胞分化成各种组织和器官，最终形成完整植株。引导学生思考：陈村花农培育的蝴蝶兰新植株，它的发育起点是什么？从细胞分化的角度思考，叶片细胞具有什么特点？最后形成完整的蝴蝶兰植株说明植物细胞具有什么潜能？由问题引导学生分析陈村花农培育蝴蝶兰新植株的过程，了解已分化的植物细胞具有发育形成完整植株的能力，即可建构“植物细胞的全能性”概念。

设计意图：利用乡土资源“陈村蝴蝶兰”创设真实生活情境，以问题串引领教学，让学生在探究陈村蝴蝶兰繁殖奥秘的过程中，初步感知“已分化的植物细胞具有发育形成完整植株的能力”，就能帮助其更好地理解并建构抽象概念。

4.3 分析植物细胞全能性表达的条件，完善概念

在学生初步建构“植物细胞的全能性”概念后，引导学生思考：蝴蝶兰的叶片细胞在植物体内可以发育成完整植株吗？因为学生之间存在差异，所以他们对于这个问题可能会有不同的答案。此时，引导学生结合细胞分化的特点进行思考并得出结论：蝴蝶兰的叶片细胞在植物体内不可以发育成完整植株。由此引导学生进一步分析陈村花农培育蝴蝶兰的过程，了解植物细胞全能性表达所需的条件，从而明确植物细胞的全能性只是一种潜能，需要满足适宜条件才能表达。

设计意图：基于问题驱动教学策略，引导学生联系旧知，明确植物细胞全能性的表达需要满足适宜条件，转变迷思概念；进一步分析资料，说出植物细胞全能性表达所需的条件，完善概念外延。

4.4 探究植物细胞具有全能性的原因，完善概念

教师提出观点“所有已分化的植物细胞都具有全能性”，引导学生对观点进行判断。学生对于这个观点可能会有不同的看法。此时教师展示资料：蝴蝶兰成熟的筛管细胞没有细胞核，它可以运输光合作用制造的有机物。在适宜的条件下离体培养筛管细胞，不能得到完整的蝴蝶兰植株。教师引导学生分析资料，寻找证据对观点进行否定，明确不是所有已分化的植物细胞都具有全能性。由此，教师引发学生思考，进而推测蝴蝶兰成熟筛管细胞不具有全能性的原因。随后，引导学生对比观察筛管细胞与其他已分化的细胞后得出结论：可能是因为筛管细胞没有细胞核。据此，教师进一步引导学生从结构与功能相适应的角度思考，阐明植物细胞具有全能性的原因，对观点进一步修正。

设计意图：通过问题驱动引导学生分析支线情境，寻找证据对观点进行判断，进一步修正观点以发展批判性思维，最后完善概念外延以突破难点。

4.5 应用概念，解决问题

教师展示甜叶菊的图片，对甜叶菊进行介绍：甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，热量低，备受糖行业青睐。接着，呈现甜叶菊面临的生产困境：①甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；②甜叶菊的扦插植株根系弱，且需要的原始材料多。

由此，教师引发学生思考：假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策？结合问题引导学生分析甜叶菊生产过程中遇到的实际问题，尝试从植物组织培养材料的选择、植物组织培养的条件等方面出发，设计具体的实验方案，解决甜叶菊繁育困境，提高甜叶菊的生产效率。学生运用概念解决新情境中的新问题，感知植物组织培养技术在解决劳动生产实践问题中的作用，收获颇多。

设计意图：引导学生分析生产生活中的实际问题，运用所学知识提出解决问题的办法，提高劳动生产效率，培养学生解决工程问题的能力，渗透科学指导劳动实践的理念，体现生物学学科在劳动教育中的育人价值。

4.6 课堂小结，情感升华

师生共同总结本节课所学内容后，教师播放央视CCTV-13新闻频道特别节目“相逢在伟大时代”栏目的《种植蝴蝶兰·幸福翩翩正“飞”来》和央视CCTV-2“经济半小时”栏目的《“鲜花经济”为乡村振兴“增色添香”》视频，介绍陈村村民凭借科学技术，用鲜花装点美丽乡村，拓宽农民增收致富的渠道，让乡亲们过上了越来越美满的幸福生活，体现了生物科学技术推动乡土振兴的成效；接着，引导学生谈谈本节课的感受和收获；最后，联系科学、技术与社会，向学生渗透乡土情怀，促其感知科学、技术对百姓生活的影响。

设计意图：最后回归“陈村蝴蝶兰”的主线情境，引导学生关注社会现实和民生问题，认同技术与人类社会是紧密联系的，激发学生从中感悟地域文化的魅力，厚植乡土情怀，增强服务乡村振兴的使命感。

5 教学反思

一方水土养一方人。乡土资源与学生的生活联系紧密，是当地师生生活不可或缺的一部分，是良好的教学素材。本节课以广东地区广受欢迎的“年宵花”蝴蝶兰作为切入点，运用“一境到底”的形式开展教学互动，让学生在探索“陈村蝴蝶兰繁殖之谜”的过程中建构“植物细胞的全能性”概念；引导学生分析支线情境，了解并掌握植物细胞全能性表达的条件，完善概念外延，阐明植物细胞具有全能性的原因，发展学生的批判性思维；最后，播放视频，同时介绍植物组织培育技术在培育陈村蝴蝶兰和乡村振兴中的作用，引导学生了解自己的家乡文化，关注家乡的发展变化和社会现实问题，从而培养学生的家国情怀和社会责任感。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育生物学课程标准（2022年版） ［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 教育部考试中心.中国高考评价体系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

[3] 广东省人民政府.广东省教育发展“十四五”规划［J］.广东教育（综合版），2021（11）：27-49.

[4] 国务院.国务院关于公布第五批国家级非物质文化遗产代表性项目名录的通知［J］.中华人民共和国国务院公报，2021（18）：22-45.

基金资助

广东省教育科学“十四五”规划课题“基于模型建构教学培养学生高阶思维能力的研究”(2022YQJK173)

广东省中小学“百千万人才培养工程”专项科研项目2021年度课题“模型建构教学在高中生物学中的实践研究”(BQW2021JGL006)