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沉浸式情景教学在高中生物学课堂教学中的实践——以“细胞的分化、癌变”“基因指导蛋白质的合成”为例

新课程杂志  · 公众号  ·  · 2024-08-31 16:00

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沉浸式情景教学是一种具有创新性的教学方法,注重学生的参与和体验,注重知识与情景的融合,注重理论与实际的结合,而且与现代科学技术密切结合,如虚拟现实技术、增强现实技术、大数据网路、3D体验等。在高中生物学课堂教学中加强沉浸式情景教学的应用,有利于引导学生深入探究生物学知识,利用所学的生物学知识解答疑问,解决一些生活问题,从而提升学生的生物学综合素养。

一、沉浸式情景教学模式概述

沉浸式情景教学法是有许多成功范例的语言培训方法进行创新和改良而形成的一种优异的教学方法,即在教师创造的相对封闭的环境中,学生全方位、全时间段地学习生物学知识,降低外界的干扰,通过场景重现、情景模拟、角色互换游戏等教学方式,在短时间内达成学习目标的教学方法。教师可以通过沉浸式情景化课程资源课件整合高中生物学中所有抽象、难懂的内容,并在微观或者宏观场景中使生物学概念更加直观、形象、具体,以此将重难点知识进行可视化的转化,赋予教材知识一定的生命力,使教材内容灵活多样,同时拓展和深化教材内容,让学生在看、听和感受中理解生物学知识、掌握生物学知识,从而提升学习效率。

二、高中生物学沉浸式情景课堂教学案例

▲案例一:“细胞的分化、癌变”沉浸式情景教学案例。

(一)课程内容

教师应将分子、细胞的相关知识点作为重点,带领学生学习细胞的相关理论知识,之后引入癌变的概念,借助社会重点关注的实际问题分析细胞癌变,以及癌变对人类身体的危害,我们应该如何面对它、如何延续生命等。在课前要求学生利用各种信息技术或者通过其他途径了解与癌变相关的问题,在课堂上进行小组互动交流,在合作学习中创设教学情境,引导学生选择科学、健康的生活方式,由于癌细胞的特点与致癌的原因很难区分开,这也是课堂教学的重难点。

(二)教学目标

1.1)掌握癌细胞的主要特征。(2)说出引起细胞癌变的外因(致癌因子)。

2.运用资料分析的方法,讨论健康的生活方式与癌症预防的关系。

3.联系生活实际,讨论恶性肿瘤的防治,选择健康的生活方式和积极的生活态度。

(三)情景教学过程

1.导入新课

教师可以提前准备学生熟悉的名人照片或者视频,通过多媒体展示给学生,引起他们的注意,使其走进课堂深处,然后介绍这些名人去世的真正原因,并要求学生思考他们去世的共同点,以此引入癌症话题,强调癌症的危险性,普及相关基础知识,学生课前预习之后,课堂上直接进入主要内容,分析细胞分化与组织的形成、细胞分化与细胞全能性、细胞癌变的相关概念,指出癌细胞的可遗传性,而且不会受到集体控制与外界影响。

2.创设情境

教师播放一个人从细胞发展成人体的视频。

师:受精卵的分裂方式是什么?

生:有丝分裂。

师:有丝分裂后期有什么特点?

生:纺锤丝缩短,分向两极的两套染色体形态和数目完全相同。

师:如果只有细胞的分类和细胞的生长,能形成一个复杂的人体吗?

生:不能。

师:刚出生的婴儿有六指、并指,这是在胚胎期就已经形成的,大家是否见过正常手指的成年人突然分化成六指或并指?

生:没见过。

师:那还需要经过一个什么样的过程?

生:细胞分化。

师:对,只经过细胞的分裂和生长还不能形成复杂的人体,还需要细胞的分化,细胞分化是一个非常复杂的过程。

师:大家认为已经高度分化的细胞是否具有发育成完整生物体的可能?

生:有,因为细胞具有全能性。

师:动植物体的各种组织都是细胞在正常情况下分化的结果,对人体来讲,如果细胞没有正常分化而出现了畸形分化,细胞将出现癌变,变为无限增殖的细胞,这就是我们说的癌细胞。现在大家讨论一下。

师:为什么癌症难治?

生:它会无限增殖,具有特殊的形态结构,细胞膜异常,易转移。

师:日常生活中什么因素会诱发癌症?

生:吸烟(焦油)、紫外线照射、乙肝病毒、肿瘤致癌病毒。

3.课堂小结

教师总结:

癌细胞一般会在合适的条件下不断增长,并且癌细胞所处的环境直接影响它的形态结构,如果它的表面出现变化,则细胞膜上的糖蛋白将会逐渐减少,这时细胞的黏着性降低,便会逐渐转移到体内。

在讲解癌细胞因子时,教师可以借助学生易懂的日光浴详细进行分析,因为日光浴可以让皮肤细胞中的胆固醇受到紫外线作用不断转变成维生素D,能够很好地预防骨质疏松,然而长时间的日光浴会让紫外线不断伤害皮肤细胞,如果患有皮肤癌的人,医生会建议他注意防晒,以免紫外线灼伤皮肤。在癌变原因分析过程中一定要强调身体锻炼与健康的生活方式,让学生知道饮食和锻炼对身心健康的重要性,进而告诉学生不能乱吃食物,通过生活化教学强化学生对癌变知识的理解以及预防。

(四)课堂总结

在本次生物学课堂上,教师借助多媒体技术展示了学生比较感兴趣的名人导入课堂,引出课堂教学主题,激发学生的学习兴趣;在主体教学过程中,通过社会热点话题进行小组合作交流,让学生沉浸式分析教师提出的问题,从而检验学生的学习效果;利用学生熟知的生活常识分析癌变,告诫学生要调整自己的生活作息,通过加强锻炼和良好的饮食预防癌变。

整体课堂教学中渗透生活元素,让学生更容易理解知识,本次沉浸式情景教学通俗易懂且有趣,促使学生自由发言,交流自己的想法,进一步拓展学生的思路。

▲案例二:结合理论分析,整合实际生物学教学,设计“基因指导蛋白质的合成”教学案例。

(一)学情分析

1.在物质层面,这节课主要探讨了生命特有的两个分子物质,即蛋白质与核酸,以及两者在生命现象中的关系。在学习过程中需要将生物学必修的分子和细胞相关知识作为基础,如组成细胞的分子以及细胞基本结构中便涉及蛋白质结构与合成需要的细胞器,明确核酸的分布与功能等。

2.在结构层面,基因在表达过程中也体现了DNA分子的具体结构,以及该部分与遗传信息、基因的关系,所以要把基因的本质作为学习基础。

3.在功能层面,细胞代谢全程体现了线性状特征,这也是基因表达的最终结果。基于此,这节课主要帮助学生理解生命的基本特征。

(二)学习目标

1.清楚遗传信息的翻译与转录全程。

2.将基因的翻译和转录剧本化,攻克重难点。

3.在沉浸式小组角色扮演体验中感受基因表达过程的美妙之处,感受基因表达原理的简约美和逻辑美。

4.认同人类对基因表达的研究还在持续。

(三)学习重难点

转录和翻译全程。

(四)教学过程

1.情景导入——设计故事背景

故事情景设计:某建筑公司设计师要重新建造一座大厦,该人员手里已经有了一份详细的建设图纸,然而设计师因为一些原因不能离开自己的办公室,因此他就安排自己信任的助力去工地指挥。他将建造图纸详细传授给助理,助理火速赶往施工工地投入工作,并结合建造图纸精准有序地安排搬砖工人进行施工作业,很快就完成了大厦的建造,而且和图纸上的标准一模一样。

教师要求学生提前预习课本相关内容,自主学习基本概念,同时回答教师提出的问题。

师:故事中的设计师、助理、搬砖工人、大厦、砖分别是基因表达中的哪些分子?

生:分别是DNAmRNAtRNA、蛋白质、氨基酸。

师:设计师办公室、施工工地又特指哪些场所?

生:细胞核、核糖体。

师:设计师手里的建造图纸又是什么呢?

生:DNA中的遗传信息。

师:设计师是怎样把图纸中的内容精准传授给助理的呢?

生:DNAmRNA通过严格的碱基互补配对传递信息。

师:助理是怎么和搬砖工人进行沟通,并顺利完成大厦的建造的?

生:mRNA上相邻的三个碱基被称为一个密码子,对应1个氨基酸,64种密码子中有61种对应的氨基酸,另外3种为终止密码子,mRNA末端的三个碱基被称为反密码子,当其携带特定的氨基酸后即可带着氨基酸与mRNA上的密码子通过碱基互补精确配对,所以mRNA上碱基的排列顺序就决定了氨基酸的排列顺序,最终形成特定的蛋白质。

师:这个过程叫什么?

学生:翻译。

2.完善情景——指导学生创作剧本

师:结合上述故事背景,请同学们以小组为单位创作自己的剧本,把刚刚我们一起梳理的内容精准表达出来,让整个故事更加生动、有趣。

学生进行组内创作。

3.借助情景——开启沉浸式表演

完成创作之后分配角色、完善表演内容和动作,促使学生都参与到故事情景中。

4.延展情景——评价反思

每个小组选一个代表,从知识的科学性、参与程度、配合度以及剧情连贯性等方面进行打分。教师可要求学生进行互相评价和自我评价,集中思考总结活动过程。学生在评价中发现每个小组的剧本和创造性并不相同,一些小组同时进行了原核生物基因表达过程。

总之,在科学的知识引导下,学生可以设计各种各样的沉浸式剧本,并在情景学习中内化知识,在互评中相互纠正,突破重难点。

(五)反思总结

不同的课堂形式可以使用不同的教学方式,沉浸式情景表演体验可用于过程性课堂内容教学中,这样可以促使学生在情景中感受科学家探索的艰难,感受科学家的严谨态度与思维,从而培养学生的生物学核心素养。沉浸式剧本体验可以让学生在课后搜集更多的元素,从而获得优质的表演体验。

综上所述,沉浸式情景教学已经被广泛应用于高中生物学课堂教学中,教师通过创设真实情境能够有效调动学生的学习积极性,加强学生对生物学知识的掌握。教师还能通过情景教学培养学生的综合素养,促使学生不断完善自己的生物学知识结构体系。在今后的学习中,学生也能快速适应不同的环境,获得全面发展。


【工作单位】

三门峡市实验高中

——《新课程》杂志(节选)

:张俐丽    :李琴芳    

:温雪莲    :郭美艳



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