基于問(wèn)題導(dǎo)學(xué)模式的高中生物教學(xué)
——以“DNA分子的結(jié)構(gòu)”一課的教學(xué)為例

劉美愛(ài)

（福建省寧德市民族中學(xué)，福建寧德 355000）

引言

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出：組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵[1]。有目的、有步驟的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)主要包括觀察、描述、提出問(wèn)題并解決問(wèn)題，從各種渠道查找信息、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、思維判斷、作出解釋，并能與他人進(jìn)行合作和交流等。“問(wèn)題導(dǎo)學(xué)”課堂教學(xué)模式正是以問(wèn)題學(xué)習(xí)為中心，以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、生成問(wèn)題、解決問(wèn)題為主線，以師生圍繞問(wèn)題共同開(kāi)展自主、合作、探究學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的一種高效課堂的教學(xué)模式。問(wèn)題導(dǎo)學(xué)將問(wèn)題當(dāng)作教學(xué)過(guò)程中的核心驅(qū)動(dòng)因素，能夠最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升及科學(xué)思維的培養(yǎng)具有十分重要的意義。本文以“DNA 分子的結(jié)構(gòu)”一課的教學(xué)為例，探討了依托問(wèn)題導(dǎo)學(xué)進(jìn)行模型構(gòu)建的策略。

一、設(shè)疑激趣，導(dǎo)入新課

心理學(xué)研究表明，人們對(duì)事物的印象是先入為主的。首次的認(rèn)知環(huán)節(jié)對(duì)后繼的學(xué)習(xí)具有重要作用，因此導(dǎo)入得越精彩，就越能吸引學(xué)生的注意力。當(dāng)導(dǎo)入新課時(shí)，教師應(yīng)盡量結(jié)合生活中的實(shí)例和當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)具體化、形象化的問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生求知的內(nèi)驅(qū)力和探索熱情。例如，在“DNA 分子結(jié)構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師利用當(dāng)前時(shí)事熱點(diǎn)新聞——基因編輯事件導(dǎo)入新課，并向?qū)W生提出問(wèn)題：基因有什么功能？在學(xué)生作答的基礎(chǔ)上，教師補(bǔ)充介紹基因是有遺傳效應(yīng)的DNA 片段，繼而引導(dǎo)學(xué)生思考DNA 分子結(jié)構(gòu)是怎樣的。

此環(huán)節(jié)以學(xué)生熟知的時(shí)事熱點(diǎn)為實(shí)例，讓學(xué)生帶著問(wèn)題剖析基因能夠控制性狀必與其特定結(jié)構(gòu)有關(guān)，能有效地落實(shí)生物學(xué)核心素養(yǎng)中的“結(jié)構(gòu)與功能觀”。學(xué)生在尋求解決問(wèn)題的過(guò)程中，由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)探究學(xué)習(xí)，從而真正成為概念的主動(dòng)建構(gòu)者。

二、問(wèn)題引導(dǎo)，分步構(gòu)建

教學(xué)的過(guò)程就是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用高級(jí)思維活動(dòng)來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程，即讓學(xué)生“通過(guò)問(wèn)題解決來(lái)學(xué)習(xí)”。這就要求教學(xué)問(wèn)題的設(shè)置符合學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、能力水平。教師應(yīng)通過(guò)連續(xù)設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生不斷地進(jìn)行思考，并加工和轉(zhuǎn)換各種信息和觀念，通過(guò)新、舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的相互作用完成對(duì)新知識(shí)的建構(gòu)。

（一）構(gòu)建一個(gè)脫氧核苷酸

在“DNA 分子的結(jié)構(gòu)”模型構(gòu)建中，教師通過(guò)如下問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生：脫氧核苷酸是由三個(gè)小分子構(gòu)成，它們是如何連接的？然后讓學(xué)生以小組合作的方式進(jìn)行模型建構(gòu)，從所給材料中自主選擇所需要的材料，構(gòu)建一個(gè)脫氧核苷酸。之后教師進(jìn)一步提問(wèn)：脫氧核苷酸中五碳糖的碳原子的排布情況如何？學(xué)生對(duì)此產(chǎn)生了疑問(wèn)，積極地回顧與思考，同時(shí)教師及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥釋疑。

（二）構(gòu)建一條脫氧核苷酸鏈

首先，教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料“DNA 分子是以4 種脫氧核苷酸為單位連接而成的長(zhǎng)鏈”，并提出問(wèn)題：怎樣將多個(gè)脫氧核苷酸連接成一條鏈？是這個(gè)脫氧核苷酸的堿基與下一個(gè)堿基相連，還是把磷酸基團(tuán)連接，抑或是連接脫氧核糖？學(xué)生根據(jù)上一環(huán)節(jié)中脫氧核糖所連接的基團(tuán)情況進(jìn)行猜想并提出各自的觀點(diǎn)，之后教師組織學(xué)生分組驗(yàn)證猜想。

其次，在模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生回憶有機(jī)化學(xué)知識(shí)：磷酸基團(tuán)與羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，脫水連接成鍵。教師出示化學(xué)圖解，磷酸二酯鍵實(shí)際上是磷酸基團(tuán)與兩個(gè)酯鍵的整體。之后師生討論新問(wèn)題：雙鏈DNA 是如何構(gòu)建的？

（三）構(gòu)建DNA 雙鏈

教師依序展示DNA 晶體的X 射線衍射照片及化學(xué)家歐文·查伽富的發(fā)現(xiàn)，以信息引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思考：推測(cè)堿基在DNA中的位置；四種堿基的數(shù)量關(guān)系及其在DNA上如何排布。學(xué)生通過(guò)辯論分析，得出結(jié)論。以此為基礎(chǔ)，教師進(jìn)一步提問(wèn)并引導(dǎo)學(xué)生完成DNA 雙鏈平面模型的建構(gòu)。

本環(huán)節(jié)運(yùn)用了模型與建模的方法，在提升學(xué)生興趣的同時(shí)，系統(tǒng)地培養(yǎng)了其科學(xué)思維能力。教師通過(guò)問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生討論探索DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程，總結(jié)科學(xué)史中包含的科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神，啟迪學(xué)生要善于利用研究人員的研究成果和新技術(shù)所帶來(lái)的研究突破，以此培養(yǎng)分析、解決問(wèn)題的能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的主動(dòng)構(gòu)建。

三、課堂生成，剖析問(wèn)題

課堂是動(dòng)態(tài)的場(chǎng)所，學(xué)生應(yīng)是真正的學(xué)習(xí)主體。課堂生成，是學(xué)生借助語(yǔ)言表達(dá)的思維活動(dòng)、傳遞的情感態(tài)度與價(jià)值觀。在以生為本的思想引領(lǐng)下，教師可適當(dāng)?shù)貙?duì)教材進(jìn)行補(bǔ)充、延伸和重組，使教材更開(kāi)放，從而給學(xué)生留下足夠的時(shí)間和空間。本環(huán)節(jié)中，教師創(chuàng)設(shè)指向明確的問(wèn)題情境，分析學(xué)生活動(dòng)中生成的問(wèn)題，有助于學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的深度理解。

例如，在構(gòu)建一條脫氧核苷酸鏈時(shí)，課件只顯示部分脫氧核苷酸，其他以“……”表示。在學(xué)生連接了部分結(jié)構(gòu)后，教師適時(shí)指引連接得是否正確，然后師生共同完成模型修正。在進(jìn)行這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師即時(shí)創(chuàng)設(shè)深度思考問(wèn)題：圖中存在幾個(gè)磷酸二酯鍵？磷酸二酯鍵的斷裂方式有哪些？進(jìn)而讓學(xué)生理解DNA 初步水解與徹底水解概念的區(qū)別，深化課堂生成，使教學(xué)內(nèi)容更豐富。

四、拓展問(wèn)題，活化知識(shí)

生物課堂的延伸思考在教學(xué)中占據(jù)著舉足輕重的地位，能夠增加學(xué)生思維的深度、拓展學(xué)生思維的廣度。

例如，在構(gòu)建DNA 分子結(jié)構(gòu)后，教師引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)開(kāi)展小組活動(dòng)：構(gòu)建單鏈中只含有2 個(gè)脫氧核苷酸的DNA 片段。之后，教師設(shè)計(jì)問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生延伸思考：比較不同組的DNA 片段有什么不同？以上的排列方式有多少種？假設(shè)有n個(gè)堿基對(duì)，可能的排列方式有多少種？比較不同組的DNA片段有什么相同？

在此種教學(xué)模式下，學(xué)生們都很重視自己DNA 建模的成果，充分發(fā)揮了小組間的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)與合作意識(shí)，在回答及修正問(wèn)題的過(guò)程中，激發(fā)了學(xué)生更廣闊的思維空間。

五、以導(dǎo)促學(xué)，教學(xué)相長(zhǎng)

本課是在學(xué)生初步認(rèn)識(shí)DNA 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上展開(kāi)的。教師篩選、展示部分科學(xué)家的研究成果，設(shè)計(jì)建模實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生逐步探究。學(xué)生在認(rèn)知脫氧核苷酸后，嘗試構(gòu)建單鏈，進(jìn)而構(gòu)建平面雙鏈和立體空間結(jié)構(gòu)，完成了DNA 分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)到特性的推理歸納的過(guò)程。模型建構(gòu)與問(wèn)題導(dǎo)學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，不僅能提高學(xué)生的課堂參與度，還能加深學(xué)生對(duì)DNA 分子結(jié)構(gòu)的深化理解。受限于教學(xué)時(shí)間，在本次課堂上只構(gòu)建了DNA 平面結(jié)構(gòu)，教師還可安排課后延伸構(gòu)建DNA 分子結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽活動(dòng)。本節(jié)課上，教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，使學(xué)生產(chǎn)生積極、有效的解答行為，讓學(xué)生在平等、開(kāi)放的交流中“無(wú)疑處生疑”，進(jìn)而產(chǎn)生積極的認(rèn)知共鳴，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，問(wèn)題導(dǎo)學(xué)是提高學(xué)生思維水平、提升課堂教學(xué)效率的有效方式。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生認(rèn)知水平和教材內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引領(lǐng)學(xué)生自主探尋相關(guān)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生參與課堂教學(xué)活動(dòng)的積極性，進(jìn)而不斷提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。