1. 引言
《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》明确指出真实情境在培养学生生物学学科核心素养中的重要性。在这一趋势下，一线教师开始广泛采用情境教学法，但在实际教学中却存在情境碎片化的问题，导致学生思维不断跳跃，不利于其发展[1]。而贯穿式情境教学旨在创设一个连贯的情境贯穿全部教学过程，设置具有内在逻辑、层层递进的教学任务将知识点串联，以增进学生思维的连贯性，培养学生的生物学学科核心素养[2]。贯穿式情景教学以情境学习理论和认知连贯性理论为根本依托，强调学习的情境性与社会实践性，致力于构建连贯统一的认知图式。情境学习理论认为，学习的本质并非抽象知识的单向传递，而是学习者在一个有意义的、真实的“实践共同体”中，通过“合法的边缘性参与”进行意义建构的社会过程。认知连贯性理论揭示，人类认知系统在处理信息时，具有一种追求意义内在一致性与逻辑连贯性的天然倾向，支离破碎、缺乏关联的知识会增加学生的认知负荷，阻碍其形成良好的知识结构。“贯穿式情境教学”的核心优势在于，它通过一个统领性的主情境，将新知识与学生已有经验，以及知识点之间进行有意义的、逻辑的“缝合”。基于此，本文将以人教版高中生物必修1第四章第二节“主动运输与胞吞、胞吐”为例，以真实情境“肾小管处物质的重吸收”为主线开展教学，引导学生逐步探究水分子、钠离子、葡萄糖、蛋白质进出肾小管上皮细胞的方式，最后联系实际“糖尿病的治疗”，具体阐述贯穿式情境在高中生物学教学中的应用。
2. 教材分析
“主动运输与胞吞、胞吐”一节知识逻辑十分清晰，从具体到一般，通过分析具体物质跨膜运输实例，引导学生概括共同特点，逐步构建相关概念。本节在必修1中具有承前启后的作用。它是对“被动运输”等物质跨膜运输方式的补充与完善，并且与上一节内容学习的质膜具有选择透过性次位概念存在“结构与功能观”衔接[3]。这也是能源物质ATP首次出现在高中教材的位置，关联众多生化反应，为细胞代谢的学习做铺垫。
3. 学情分析
授课对象为高一学生，具备一定的观察和认识能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性初步建立，但还不完善，对事物探索好奇，又往往具有盲目性，对探索科学工作者的研究过程与方法及结论的形成缺乏理性的思考[4]。学生在初中对细胞的物质交换有一定了解。通过必修1前三章内容的学习，已初步建立结构与功能相适应的观点。通过本单元1、2课时的学习，能知道物质进出细胞有不同的方式，并能阐明两种被动运输方式的异同。
学生从前期理解概念到形成概念体系也存在一定困难，难以将微观抽象的物质进出细胞的方式建立起联系，因此教师需根据教学实际，多情境多角度开展教学。
4. 教学目标
(1) 通过探究不同物质进出肾小管上皮细胞的方式，能够从物质与能量、结构与功能、稳态与平衡相统一的视角，举例说明主动运输和胞吞胞吐的过程、特点及意义。(生命观念)
(2) 通过观察描述具体物质进出肾小管上皮细胞的过程，运用分析概括、归纳总结的科学思维方法，构建出主动运输和胞吞胞吐概念。(科学思维)
(3) 通过模拟物质胞吞实验，能够在特定条件下，设计方案并实施、记录实验结果、交流讨论得出结论。(科学思维、科学探究)
(4) 通过对糖尿病治疗的分析，体会生物与生活的联系，建立社会责任感。(科学思维、社会责任)
5. 教学过程
5.1. 创设情境，导入新课
教师展示初中生物学教材中的尿液形成图，引导学生回忆原尿的形成、重吸收及最后排出尿液的过程。提供成年人平均每日原尿和尿液中各成分含量对比表(见表1)，引导学生关注到原尿中大量物质都在肾小管处被重吸收[5]。进而提问：原尿中H2O、Na+、葡萄糖等物质是以什么样的方式被肾小管上皮细胞重吸收？
Table 1. Comparison of component contents in raw urine and urine of adults
表1. 成年人原尿和尿液中成分含量对比表
成分 |
原尿 |
尿液 |
水 |
≈180 L |
≈1.5 L |
钠 |
≈500 g |
≈3~5 g |
葡萄糖 |
≈180 g |
≈0 |
生物大分子 |
≈1.8 g |
≈0 |
设计意图：创设真实情境——肾小管处物质的重吸收，激活学生前概念，设置疑问，激发学生学习欲望。
5.2. 回顾水分子的重吸收
教师提供肾小管重吸收水分子的过程图及相关资料，提出问题：水分子进出肾小管上皮细胞的方式是什么？具有什么特点？学生观察分析肾小管重吸收水分子的过程图，运用上节课学过的相关知识回答问题，回忆被动运输特点。在学生回忆的同时，教师板画H2O进出细胞的过程，板书被动运输特点。
设计意图：通过对H2O的分析，引导学生回顾被动运输知识，调动已有的认知结构，为进入本节课“主动运输与胞吞胞吐”的学习做铺垫。
5.3. 探究Na+进、出肾小管上皮细胞的方式
教师展示并引导学生观察分析Na+进出肾小管上皮细胞示意图(见图1)。
提出问题：1. Na+是以何种方式进入肾小管上皮细胞？2. Na+运出肾小管上皮细胞有何特点？教师提示学生对比Na+进入细胞，从运输方向、运输条件上归纳Na+运出细胞的特点。在教师的引导下，学生对比Na+进入、运出肾小管上皮细胞的异同，发现Na+运出肾小管上皮细胞也需要载体蛋白，但运输方向是逆浓度梯度，并且该过程需要能源物质ATP的参与。根据归纳出的三个特点，学生结合Na+运出肾小管上皮细胞的过程图，自主构建出“主动运输”概念。
设计意图：旨在让学生逐步检索真实情境中的信息，发现Na+出细胞三个特点，从而自主建构主动运输概念。该环节可初步建立物质与能量观、结构与功能观。
Figure 1. Schematic diagram of Na+ entering and exiting renal tubular epithelial cells
图1. Na+进出肾小管上皮细胞示意图
5.4. 模拟Na+运出肾小管上皮细胞的动态过程
教师展示并介绍材料包中的模型(见图2) [6]。提示学生在模拟的过程中注意：载体蛋白与物质运输间的对应关系。学生在被动运输知识的基础上，小组合作，选择合适的卡片模型，基于所分析出的三个特点，模拟Na+运出肾小管上皮细胞的动态过程。在模拟的过程中，在组内交流自己对于主动运输的初步认识。
Figure 2. Model simulating the entry and exit of Na+ into and out of cells
图2. Na+进出肾小管上皮细胞示意图
各小组合作完成后，请学生代表在黑板上演示Na+运出肾小管上皮细胞的动态过程，并引导学生在此过程中体悟载体蛋白特异性和细胞膜的选择透过性。
学生观看代表小组的演示过程，交流总结主动运输概念、特点，体悟之所以选择方块代表Na+，是因为载体蛋白具有特异性。
设计意图：采用“模型建构”的教学策略，引导学生在对模型进行科学分析的过程中把握“主动运输”的核心要素，从而帮助学生掌握物质运输的具体过程，深化对概念本质的理解。
5.5. 探究葡萄糖进出肾小管上皮细胞的方式
展示肾小管上皮细胞重吸收葡萄糖的示意图和相关资料(见图3)。
Figure 3. Schematic diagram of glucose entering and exiting renal tubular epithelial cells
图3. 葡萄糖进出肾小管上皮细胞示意图
教师提出问题：葡萄糖进入和运出肾小管上皮细胞分别是何种方式?引导学生剖析葡萄糖进细胞的能量来源，进而学习根据能量利用方式分类的两种主动运输。部分学生可能误判葡萄糖进细胞是协助扩散，在教师的引导下，领悟间接型主动运输相关知识，并认识到同种物质进出细胞的方式可以不同[7]。
此后，教师提问：主动运输有何意义？引导学生根据所学实例(葡萄糖、Na+等进出肾小管上皮细胞的方式)说明主动运输对细胞和个体的重要意义。
设计意图：遵循学生为中心原则，一层一层引导学生分析物质跨膜运输过程中的能量根本来源，进而掌握主动运输的两种主要方式。同时，使学生认识到细胞通过消耗能量完成主动运输所具有的生物学意义，并在这一过程中渗透稳态与平衡、物质与能量等生命观念。
5.6. 探究大分子物质进、出肾小管上皮细胞的方式
展示肾小管重吸收大分子物质示意图和相关资料(见图4)。
教师引导学生关注该运输方式出现了其他运输方式所没有的“囊泡”，进入新的跨膜运输方式的学习。设置以下两个问题：1. 胞吞、胞吐与细胞膜结构特性有关吗？2. 与之前所学的物质跨膜运输方式相比，胞吞胞吐具有哪些特点？
在教师的引导下，学生初步体会胞吞胞吐所体现的细胞膜流动性，并初步归纳出胞吞、胞吐具有：需要消耗能量、需要膜上特定蛋白等特点。
Figure 4. Schematic diagram of macromolecular substances entering and exiting renal tubular epithelial cells
图4. 大分子物质进出肾小管上皮细胞示意图
设计意图：同样以图文结合的资料形式呈现胞吞胞吐过程，在培养学生科学思维的同时，让学生体会细胞膜的结构特性，进一步建立“物质与能量观、结构与功能观”。
5.7. 模拟物质胞吞的动态过程
教师准备了清水、植物油、蛋黄液等实验用具，并向学生提出以下引导性问题：1. 运用物理知识分析清水、植物油和蛋黄液三者之间的密度大小关系；2. 这些材料可分别类比为哪些细胞结构？
学生以小组为单位共同设计并完成了实验方案：用清水代表细胞内部的液体环境，表面覆盖一层约0.5厘米厚的植物油以模拟动物细胞的细胞膜，同时借助蛋黄液来模拟细胞中的大分子物质。将足够量鸡蛋液滴入油层，观察到鸡蛋液被植物油包裹成小球状沉入清水，一段时间后，看见包裹鸡蛋液的植物油层破裂，浮回油层[8]。
教师引导学生交流讨论实验结果，加深学生对胞吞胞吐过程和“胞吞胞吐依赖于细胞膜的流动性”的理解。
在模拟的过程中，学生认识到：细胞膜能够包裹大分子物质内陷，产生囊泡结构并将大分子物质转运至细胞内，胞吞过程离不开细胞膜的流动性。
设计意图：胞吞、胞吐过程比较抽象，为了将其突破，教师采用跨学科教学模式，引导学生借助物理学中密度，设计、实施方案，模拟物质胞吞的动态过程，增加学生的直接经验，化微观为宏观，化抽象为形象。使学生在实践过程中树立“结构与功能观”。
5.8. 学以致用：糖尿病的治疗
教师提供资料：糖尿病是因组织细胞无法正常摄取、利用葡萄糖，而导致血液中葡萄糖含量过高的代谢性疾病，严重威胁人类的健康[9]。血液中多余的葡萄糖主要经尿液排出体外，如何减少肾小管细胞对葡萄糖的重吸收，从而增加葡萄糖的排泄，降低血糖浓度，是目前治疗糖尿病的一种新思路[10]。
展示葡萄糖经肾小球滤过、在肾小管处重吸收、最终排出的过程图(见图5)。
提出问题：结合资料，从主动运输的角度，思考可能的治疗糖尿病的思路。
学生阅读资料，结合葡萄糖滤过、重吸收、排出过程图，应用所学知识，讨论思考如何减少肾小管细胞对葡萄糖的重吸收，增加葡萄糖的排泄。通过讨论交流，学生可能提出可以让转运葡萄糖的载体蛋白不发挥作用。在教师的引导下，进一步规范表达，即使用针对该载体蛋白的抑制剂。
教师提供关于SGLT2抑制剂的研究进展资料，表明科学家已经将同学们的想法付出实践。提供SGLT2抑制剂作用机理图(见图6)，讲解其具体的作用过程，并提出问题：为什么不抑制SGLT1？引导学生思考回答得出：细胞和个体还需要保留一定的葡萄糖，以维持生命活动需要与稳态平衡。
Figure 5. Pathway of glucose in the kidney
图5. 葡萄糖在肾脏中的路径
Figure 6. Schematic diagram of the mechanism of action of SGLT2 inhibitors
图6. SGLT2抑制剂作用机理图
设计意图：结合目前的前沿科学问题，创设真实的科学情景，并将该情境与本节主线——“肾小管重吸收”相联通。让学生尝试概念来解决实际的科学问题。此过程不仅可以检测学生对概念的掌握情况，同时也在解决问题的过程中落实对学生社会责任的培养。“为什么不抑制SGLT1？”这一问题不仅可以培养学生的批判性思维，还可以进一步加强学生“稳态与平衡观”。
5.9. 课堂小结
教师引导学生跟随板书总结归纳所学过的跨膜运输方式并比较异同。
设计意图：训练学生比较归纳的科学思维，进而建立系统知识体系。
5.10. 课后作业
说明生命活动离不开物质运输，除了原尿的重吸收过程，物质运输还存在于很多生命活动中。布置任务：分析小肠吸收营养物质过程中涉及的物质运输方式，并思考人体通过物质运输调节此生命活动的机制。
设计意图：检测、巩固所学知识同时进一步理解主动运输的意义。
6. 教学反思与讨论
在本次“贯穿式情境教学”的设计与实施过程中，尽管整体情境的连贯性有效促进了多数学生对“主动运输与胞吞胞吐”知识体系的构建，但深入复盘后，笔者发现要真正实现面向全体学生的高质量教学，仍需在教学差异化方面进行更深层次的探索与改进。“贯穿式情境”为所有学生提供了统一的知识框架，但在最后的迁移应用环节，学生的表现呈现出两极分化。能够灵活调用贯穿主线进行综合分析的学生，展现了良好的科学素养；而另一部分学生则显现出思维定势，难以将情境中习得的分析思路应用到新问题中。所以教师在实际教学时候要设计分层、可选择的评价任务。例如，设置基础性任务和拓展性任务。让学生根据自身情况选择，既保证了基础目标的达成，又为学有余力者提供了展示和提升的平台，使教学评价真正成为促进学生个性发展的手段。
7. 结论
本研究实践表明，“贯穿式情境教学”模式通过创设连贯的真实情境，能有效激发学生内驱力，将抽象知识转化为有意义的意义建构，并促进学生形成系统、可迁移的认知图式，对发展学生科学素养具有显著优势。
然而，该模式亦存在其应用边界。它更适用于过程性、逻辑性强的教学主题(如细胞代谢、生命活动调节)，而对于事实性、记忆性为主的内容，其优势并不明显。同时，该模式的成功实施对教师提出了极高要求，不仅需要精湛的情境设计能力，还需出色的课堂驾驭智慧。此外，探究过程与固定课时之间的矛盾，以及与之匹配的评价体系尚未完善，都是其在推广中需要直面的现实挑战。
综上所述，“贯穿式情境教学”是落实核心素养的有效路径，但其应用需审慎考量内容适配性，并着力提升教师课程整合能力与推动评价体系改革，方能真正发挥其深远价值。
NOTES
*通讯作者。