基于核心素养的高中生物学教学中生命观念的有效渗透

【摘要】生命教育已经成为高中生物学教学中不可或缺的部分。文章以“胚胎工程的理论基础”教学设计为例，通过引导学生掌握胚胎工程的理论基础，提升学生的批判性思维能力、科学探究能力，并培养学生的生命观念。

【关键词】 核心素养；高中生物学；生命观念；胚胎工程

一、教学内容分析及教学设计理念

胚胎工程是生物技术的重要内容，“胚胎工程的理论基础”为人教版高中生物学选择性必修3《生物技术与工程》中第2章第3节的第一课。教师需要在本课的教学中渗透生物原理、科学技术和社会伦理三者之间的关系。此外，本课的学习还能为第4章“生物技术的安全性与伦理问题”的学习奠定基础。

结合《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”），本节课教学设计的方向为“提高学科素养，构建科学思维，激发社会责任，注重科学与现实生活的联系，理解生命的本质和生命的重要性”［1］。本节课以试管婴儿技术为切入点，通过分析资料、设置问题串、展示图片、播放视频、构建概念模型和物理模型等，让学生深入探索和实践，在此过程中真正掌握胚胎工程的理论知识，提升信息获取能力、分析与解决问题的能力、模型构建能力、语言表达能力等，形成科学思维方法，学会尊重生命。

二、教学目标

基于新课标的内容要求、学业要求和学业质量标准，教师围绕学生核心素养的培养要求，制订如下教学目标。

第一，通过对试管婴儿技术的初步了解，知道精子和卵子的结合过程，在理解生物学概念的基础上形成科学的生命观念。

第二，通过资料分析，构建受精过程的概念模型和物理模型，理解受精过程中精子和卵子的变化，培养科学思维。

第三，概述胚胎早期发育过程，理解胚胎早期发育各阶段特点，通过对生命诞生的认识，激发热爱生命、敬畏生命的情感。

三、教学过程

（一）创设教学情境，导入新课

教师展示资料：

1978年世界首例试管婴儿诞生，1988年中国大陆首例试管婴儿诞生，辅助生殖技术为众多不育的家庭带来了希望。但是这一全新的技术也带来了关于伦理和道德的恐慌。因此，英国《沃诺克报告》提出了“14天规则”，即将14天作为人胚胎研究的终点，超过14天便禁止对人胚胎进行研究。这一法则目前仍被包括中国在内的很多国家认可［2］。

教师提问：“试管婴儿是如何产生的？为什么人胚胎研究要遵循‘14天规则’？”

【设计意图】创设真实情境，以问题带动思考，激发学生的学习兴趣和求知欲，使学生主动了解试管婴儿的技术实践，引发学生对试管婴儿的深层次思考。

（二）解决问题，了解精子和卵子结合前的准备

教师提问：“想要进行体外受精，首先要获得精子和卵子。正常来说，可以直接从男性精液中获取精子；但如果男性排精困难或少精，那么可以从哪里直接获取精子？”

教师展示显微镜下的精子图片，提问：“你会选择哪一类精子进行体外受精？为什么？”

学生思考讨论，选出健康且有活力的一组精子。

教师继续展示成熟精子的结构图，讲解到精细胞在变形至成熟的过程中，其大部分结构会退化。

教师提问：“精子的这一特点与其功能有什么相关性？”

学生回答：“精子需要大量能量来游动并完成受精过程。”

【设计意图】教师通过讲解体外受精的过程，让学生在参与精子选择的过程中，了解成熟精子的结构和特征，并能更好地理解精细胞变形在受精过程中的作用。

教师展示资料：

1951年，美籍华人生殖生物学家张明觉研究哺乳动物体外受精时，发现兔子刚刚排出的精子和由附睾尾取出的成熟精子都不能与卵子结合，必须在雌性生殖道内经历一些变化才能与卵子结合［3］。

教师提问：精子离开雄性生殖道时，是否具备受精能力？精子要如何具备这种能力？

学生通过资料分析，得出雄性个体刚刚排出的精子需要在雌性生殖道内停留一段时间，产生一些反应，才具备受精能力。

【设计意图】训练学生分析资料、解决问题的能力，让学生理解“精子获能”的概念及其运用。

教师展示女性生殖器官结构示意图及相关视频资料，让学生了解到女性新生儿两侧卵巢中有70万—200万个原始卵泡。青春期，在促性腺激素的作用下，卵泡继续发育，陆续成熟，并开始排卵。

教师继续展示显微镜下不同的卵子图，并提问：“从女性卵巢中获取的卵子能直接进行体外受精吗？你会选择图中哪一类卵子进行体外受精？请说明理由。”

学生通过对教材相关知识的阅读，思考并讨论，知道处于MⅡ期的卵子具备受精能力，从而回答应选择处于该时期的卵子进行体外受精。

【设计意图】教师通过补充资料，让学生直观看到排卵过程，了解卵巢、输卵管和子宫的结构和位置关系，了解卵子成熟的场所与时期。

（三）构建模型，理解受精的过程

教师展示资料：

人教版高中生物学必修2《遗传与进化》第27页关于受精作用的内容有这么一段话：“未受精时，卵细胞的细胞呼吸和物质合成进行得比较缓慢。受精过程使卵细胞变得十分活跃。以后受精卵将迅速进行细胞分裂、分化，新生命由此开始了遗传物质与环境相互作用的发育过程。”

教师提问：“受精过程分为几个阶段？在各个阶段中，卵子和精子会发生什么变化？你可以梳理出受精过程并简单地示意此过程吗？”

在问题的引导下，学生以小组为单位，阅读教材中“受精阶段”的内容，了解受精过程不同阶段精子和卵子的变化，构建受精过程概念模型，并借助材料制作受精过程某一阶段的物理模型。

【设计意图】通过小组活动，学生构建受精过程的概念模型与物理模型，进一步理解受精过程不同阶段的特点，培养了模型构建能力，训练了科学思维方法。

（四）分析早期胚胎发育过程，建立生命观念

教师展示显微镜下卵裂期胚胎图片，并提问：“胚胎发育早期细胞分裂方式是什么？这一过程中，细胞数目、体积和胚胎体积如何变化？胚胎发育早期细胞分裂被限制在什么结构中？”

学生通过观察分析，发现卵裂期胚胎通过有丝分裂，细胞数目不断增加，但细胞总体积基本不变，此时胚胎被限制在透明带中。

教师继续展示桑葚胚和囊胚的图片，并提问：“桑葚胚或囊胚时期细胞发生分化了吗？透明带的存在是否会限制胚胎进一步发育？”

学生根据图片回答到早期胚胎进入囊胚期才发生分化，而透明带的存在会限制胚胎的进一步发育，因此早期胚胎要从透明带中伸展出来，这一现象就是孵化。

教师进一步追问：“孵化后的囊胚中，滋养层细胞会嵌入母体子宫内膜中继续发育，那滋养层细胞会发育成胎儿自身重要结构或器官吗？”

根据教师提示，学生回答到滋养层细胞不能发育成胎儿的重要结构或器官，而是发育成能和母体建立联系的胎盘和胎膜。

教师在学生回答的基础上总结囊胚的两种细胞后期发育方向，接着提问：“试管婴儿是在试管中长大的吗？体外受精产生的胚胎需要移植回母体子宫吗？”

结合所学知识，学生能够理解试管婴儿并不完全是在试管中发育长大的，早期胚胎发育到一定阶段时需要移植回母体子宫内以进一步生长发育。

教师小结：“试管婴儿技术是在体外对生殖细胞、受精卵以及早期胚胎进行显微操作，并将早期胚胎移植回母体子宫发育的技术。其属于胚胎工程的重要技术。生命是一种奇特伟大的存在，每个人的出生都自带光芒，因此我们要热爱生命，热爱生活。”

【设计意图】在学生理解试管婴儿的基础上，教师提出胚胎工程的概念，使学生能顺利理解复杂抽象的知识，同时让学生领悟生命的独特和可贵，树立正确的生命观念。

四、课外延伸

本课结束后，教师设计了两个层面的课后探讨议题，让学生从多角度对试管婴儿的相关问题进行讨论，促使学生的生命观念纵深发展。

第一，伦理问题的探讨：引导学生探讨试管婴儿带来的伦理问题，具体如“人胚胎是否拥有与出生婴儿相同的权利？如果人胚胎被看作潜在的生命，那么对其进行实验和研究是否应该受到限制？”等问题。

【设计意图】让学生在探讨中意识到要解决与试管婴儿相关的伦理问题，需要综合考虑不同地方的文化价值观、人权甚至宗教信仰等，从而促使学生从多角度形成生命观念。

第二，跨学科问题的探讨：让学生以团队形式，从哲学、社会学、法律等视角探讨试管婴儿技术，比如，哲学视角—生命的起点是什么？胚胎在何时能获得道德地位？社会学视角—试管婴儿技术如何影响家庭结构、性别角色和社会关系？法律视角—如何界定使用试管婴儿技术的权利和相关的义务？

【设计意图】通过跨学科视角的探讨，学生可以更全面地理解试管婴儿技术带来的各种问题，并尝试从不同领域思考解决问题的办法，从而形成批判性思维能力，并形成更成熟的生命观念［4］。

五、教学反思

“胚胎工程的理论基础”这一课是学习胚胎工程技术的基础。教师通过创设情境，让学生直观了解体外受精的基本环节，并通过尝试解决实际问题了解精子和卵子结合前的准备及受精的过程，从而建立概念模型与物理模型，并感悟生命的独特及可贵，树立生命观念。

本课的难点是掌握受精过程中精子和卵子的生理变化。课堂上，教师让学生借助材料构建受精过程的物理模型，但这一环节还是难以让学生对精子和卵子生理变化产生透彻的理解。教师应适当调整物理模型的构建方式，如给学生观看优秀范例，并及时引导学生思考，让学生在思维碰撞中获得更多的收获，培养学生的学科核心素养。

【参考文献】

［1］中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］鲁晓，赵铭，刘慧晖，等.体外人胚胎研究“14天规则”亟待调整：基于科学、伦理、政策的综合视角分析［J］.中国科学院院刊，2023，38（11）：1718-1728.

［3］许立言，秦扶一，姚诗煌.哺乳类体外受精的奠基人：张明觉［J］.中国科技史料，1981（2）：71-76.

［4］王吉文.例谈高中生物学教学中理性思维能力的培养［J］.生物学教学，2017，42（5）：13-14.

作者简介：杨阳（1985—），女，江苏省昆山市第一中学。