基于問題導(dǎo)引的探究式教學(xué)

張曉亞

探究式教學(xué)（亦稱探究性學(xué)習(xí)）是指學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論等，獨(dú)立學(xué)習(xí)，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理或結(jié)論的教學(xué)種方法。其指導(dǎo)思想是在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生主動(dòng)地探索，掌握認(rèn)識(shí)和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。劉恩山教授說過：“探究性教學(xué)的要點(diǎn)：要有高質(zhì)量的思考?！痹谥袑W(xué)生物學(xué)教學(xué)中，探究并不僅僅是實(shí)驗(yàn)的探究，更多的應(yīng)該是思維的探究。下面以“基因在染色體上”為例，闡述以問題導(dǎo)引的方式開展探究式教學(xué)。

1 教材分析

本節(jié)是人教版高中生物《必修2·遺傳與進(jìn)化》第二章第二節(jié)的內(nèi)容。按照科學(xué)發(fā)展史的順序，該內(nèi)容是遺傳因子發(fā)現(xiàn)、減數(shù)分裂過程發(fā)現(xiàn)的延續(xù)。按知識(shí)的邏輯關(guān)系，薩頓假說、摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)是聯(lián)系“遺傳定律”與“減數(shù)分裂”的橋梁。教材敘述了從薩頓運(yùn)用類比推理法，推測基因在染色體上，到摩爾根通過果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，提供基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。這一科學(xué)探究的歷程對(duì)學(xué)生來說是較好的科學(xué)史教學(xué)材料，同時(shí)也是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容如伴性遺傳、人類遺傳病等的基礎(chǔ)。

2 學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了孟德爾遺傳定律和減數(shù)分裂，具備了“遺傳因子”（即基因）的概念，了解了染色體在配子形成過程中的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，解決基因與染色體的關(guān)系順理成章，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生已掌握孟德爾的遺傳定律、遺傳圖解、假說演繹法和減數(shù)分裂，為學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容奠定了良好的認(rèn)知基礎(chǔ)。但不同學(xué)生的思維方式不同，所以教師要進(jìn)行充分的預(yù)設(shè)，并做好應(yīng)對(duì)意外生成的準(zhǔn)備。

3 教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識(shí)目標(biāo)

（1） 說出基因位于染色體上的理論假說和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

（2） 運(yùn)用有關(guān)基因和染色體的相關(guān)知識(shí)，闡明孟德爾遺傳規(guī)律的實(shí)質(zhì)。

3.2 能力目標(biāo)

比較、推理、觀察、分析的能力。

3.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

認(rèn)同科學(xué)研究需要豐富的想象力，感受科學(xué)探索中的質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新精神，體驗(yàn)科學(xué)探究過程中的樂趣。

4 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

教師如果完全按照教材的編排方式講授，本節(jié)課會(huì)有以下不足：將“基因在染色體上”的推論和證明基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)直白地告訴學(xué)生，教學(xué)過程將平淡乏味，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是學(xué)生缺少了體驗(yàn)“類比推理法”和“假說—演繹法”兩種重要科學(xué)研究方法的機(jī)會(huì)。這樣會(huì)使教學(xué)遠(yuǎn)離課程標(biāo)準(zhǔn)中“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”和“提高生物科學(xué)素養(yǎng)”的課程理念。

筆者將本節(jié)課設(shè)計(jì)成基于問題導(dǎo)引的探究式學(xué)習(xí)。通過承前啟后的系列化問題，既開啟了學(xué)生的思維，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;同時(shí)又給學(xué)生的探究學(xué)習(xí)指明了方向，避免課堂上學(xué)生盲從地探究。最終，學(xué)生在這些層次化問題的指引下，經(jīng)過思考、討論、分析等思維的探究過程，體驗(yàn)科學(xué)研究的兩種重要方法，深刻理解了本節(jié)課的結(jié)論。另外通過延伸的問題，使學(xué)生深刻地理解孟德爾遺傳定律的實(shí)質(zhì)，為其學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容打下堅(jiān)實(shí)的鋪墊。

5 教學(xué)過程

5.1 引入

教師簡述孟德爾進(jìn)行豌豆雜交試驗(yàn)和魏斯曼提出的減數(shù)分裂過程的科學(xué)史，提出學(xué)案上“復(fù)習(xí)回顧”部分的3個(gè)問題：

（1） 依據(jù)孟德爾遺傳定律畫圖，并總結(jié)Y、y和R、r兩對(duì)遺傳因子在形成配子時(shí)的行為變化規(guī)律。

（2） 依據(jù)減數(shù)分裂的一般過程圖示，總結(jié)含兩對(duì)同源染色體的細(xì)胞在形成配子時(shí)，同源染色體的行為變化規(guī)律。

（3） 孟德爾提出的成對(duì)遺傳因子與減數(shù)分裂中的同源染色體之間有何聯(lián)系？

學(xué)生通過回顧、思考，不難總結(jié)出基因和染色體之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過這三個(gè)問題的分析，學(xué)生無意識(shí)地運(yùn)用了類比推理的科學(xué)思維方法。這比教師舉例講述什么是類比推理，更為深刻。而且，學(xué)生思維的興奮點(diǎn)很自然地聚焦在本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)上。

5.2 薩頓的假說

教師利用課件展示薩頓照片和實(shí)驗(yàn)材料——蝗蟲，并展示提問學(xué)案上“課前預(yù)習(xí)”的3個(gè)問題：

（1） 薩頓假說的內(nèi)容是什么？

（2） 薩頓假說的依據(jù)是什么？

（3） 薩頓假說的提出，運(yùn)用的是什么研究方法？得出的結(jié)論一定是正確的嗎？

這一部分知識(shí)在課本上有較為詳細(xì)的文本敘述，且難度不大。所以筆者設(shè)計(jì)為讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課堂上展示。

通過以上兩個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生親自體驗(yàn)了“薩頓假說”的發(fā)現(xiàn)過程，不僅體會(huì)到了成功的喜悅，而且學(xué)生的興奮點(diǎn)也自然轉(zhuǎn)移到了“基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”的探索。

5.3 基因位于染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

教師利用課件展示摩爾根和實(shí)驗(yàn)材料——果蠅，并提出問題①：果蠅作為遺傳學(xué)研究的重要材料，有何優(yōu)點(diǎn)？結(jié)合教材的文本描述和教師的提示，學(xué)生解決這個(gè)問題不是難事。

接下來，教師課件展示摩爾根的果蠅實(shí)驗(yàn)和紅、白眼果蠅圖片，并提出問題②：摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的過程、結(jié)果分別是什么？對(duì)于這個(gè)問題的回答，學(xué)生需要把教材中的遺傳圖解轉(zhuǎn)換為規(guī)范的語言描述。

以上兩個(gè)問題的解決過程培養(yǎng)了學(xué)生從教材文本中提取信息的能力和知識(shí)遷移能力。此時(shí)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)自然過渡到“如果我們是摩爾根的研究助手，面對(duì)這樣的雜交結(jié)果，我們又該做何分析呢？”教師提出問題③：根據(jù)摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，分析：

① 紅眼和白眼這對(duì)相對(duì)性狀，哪個(gè)是顯性性狀？為什么？

② 實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合孟德爾的遺傳定律嗎？

③ F2中3∶1的性狀分離比，說明了什么？

④ 用孟德爾遺傳規(guī)律分析，什么現(xiàn)象不能得到合理解釋？

學(xué)生通過觀察、思考、推理，結(jié)合前面學(xué)習(xí)的知識(shí)，完全可以解決前3個(gè)小問題。但對(duì)第四個(gè)小問題充滿了疑惑。這時(shí)，教師適時(shí)講述果蠅體細(xì)胞染色體組成、性染色體及同源區(qū)段和非同源區(qū)段，并舉例說明性染色體上基因型的表示方法。

為下面探究環(huán)節(jié)做好知識(shí)的鋪墊。

然后提出問題④：如果基因位于染色體上，如何解釋摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，有幾種可能的假設(shè)？與摩爾根的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果都相符嗎？

此時(shí)，學(xué)生探究的欲望被充分激發(fā)，學(xué)生的分組討論激烈展開。教師引導(dǎo)學(xué)生用遺傳圖解進(jìn)行分析。學(xué)生先提出四種假設(shè)。假設(shè)Ⅰ：位于常染色體上（P：WW×ww）;假設(shè)Ⅱ：位于Y染色體的非同源區(qū)段上（P：XX×XYw）;假設(shè)Ⅲ：位于X染色體的非同源區(qū)段上（P：XWXW×XYw）;假設(shè)Ⅳ：位于X、Y染色體的同源區(qū)段（P：XWXW×XwYw）。給過討論，學(xué)生很快排除假設(shè)Ⅰ和假設(shè)Ⅱ。

教師提問，學(xué)習(xí)小組代表演板假設(shè)Ⅲ和Ⅳ的遺傳圖解，并分析結(jié)果。學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)兩種假設(shè)都可以解釋摩爾根的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此時(shí)，學(xué)生探究的熱情空前高漲。

教師順勢提出問題⑤，引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)討論分析：如何進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證各假設(shè)的合理性？學(xué)生通過激烈的討論，提出測交的實(shí)驗(yàn)方案，并演板、分析。

至此，本節(jié)課的重點(diǎn)得以有效突破。通過這一系列邏輯關(guān)聯(lián)的問題的導(dǎo)引，學(xué)生的邏輯推理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析、發(fā)散思維能力等都得到了有效鍛煉。同樣重要的是，學(xué)生雖沒有進(jìn)行真正的實(shí)驗(yàn)探究，卻親身體驗(yàn)了“假說—演繹法”的科學(xué)研究過程。

5.4 孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋

教師利用課件展示細(xì)胞減數(shù)分裂模式圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)孟德爾遺傳定律的實(shí)質(zhì)，并提出問題⑥：用細(xì)胞減數(shù)分裂模式圖，分析位于一對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因的遺傳，是否還符合孟德爾的自由組合定律？

教師通過設(shè)置新的認(rèn)知沖突，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生思考，開拓學(xué)生思維。通過師生的共同分析、總結(jié)，不僅加深學(xué)生對(duì)基因位于染色體上的理解，同時(shí)又突出了摩爾根的“基因連鎖和交換定律”。這一環(huán)節(jié)既解決了本節(jié)課的又一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)又拓展了學(xué)生的知識(shí)面，為學(xué)有余力的學(xué)生課后進(jìn)一步拓展學(xué)習(xí)提出了任務(wù)。

6 教學(xué)反思

設(shè)計(jì)的問題串實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容問題化;層次化、漸進(jìn)化的問題有效地激發(fā)了學(xué)生探究的欲望，使學(xué)生的思維始終處于積極活躍的狀態(tài)。學(xué)生始終是思維活動(dòng)的主體，教師始終是引領(lǐng)者、組織者，有效提升了學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的能力。

在基于問題導(dǎo)引的探究式課堂教學(xué)中，教師需要做大量的課前準(zhǔn)備工作。首先，教師要精心設(shè)計(jì)問題串，既要體現(xiàn)教材知識(shí)問題化、問題設(shè)置層次化、層次預(yù)設(shè)漸進(jìn)化，為學(xué)生課堂上的有效探究鋪路搭橋，又要考慮學(xué)生的接受程度，讓學(xué)生能夠“跳一跳，摘桃子”。此外，教師如何適時(shí)拋出問題，激發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生探究，充分體現(xiàn)了學(xué)生的課堂主體地位，也是決定課堂教學(xué)成敗的關(guān)鍵。否則，整個(gè)課堂“我問你答”，精心設(shè)計(jì)的探究教學(xué)流于形式。最后，教師還要做好充分的預(yù)設(shè)，并做好對(duì)應(yīng)意外生成的準(zhǔn)備。