利用問題驅(qū)動教學(xué)法 提升學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)

劉麗華

摘要：生物經(jīng)典實驗教學(xué)不應(yīng)局限于對人物、結(jié)論的識記，而應(yīng)利用問題驅(qū)動教學(xué)法，促進學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。文章以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例，在教學(xué)中以問題為導(dǎo)向，重現(xiàn)科學(xué)發(fā)展歷程，圍繞生物學(xué)基本概念、實驗過程等內(nèi)容，論述如何引導(dǎo)學(xué)生探究經(jīng)典實驗的發(fā)現(xiàn)歷程，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高生物教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué)；問題驅(qū)動教學(xué)法；核心素養(yǎng)；問題鏈；教學(xué)效率；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G633.91文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1008-3561（2022）27-0073-04

在生物經(jīng)典實驗教學(xué)中，有些實驗由于受到材料、設(shè)備等因素的影響，無法全面開展，尤其是一些經(jīng)典的科學(xué)史實驗，包含科學(xué)家們的科學(xué)態(tài)度、探究精神、設(shè)計思路等，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的重要途徑。對于一些經(jīng)典的科學(xué)史實驗，我們雖然無法還原實驗操作，但可以還原科學(xué)家們的探索歷程，能讓學(xué)生在掌握生物學(xué)概念的同時，領(lǐng)悟科學(xué)家的思路，培養(yǎng)科學(xué)思維及科學(xué)態(tài)度。

第一，在授課之前，部分教師并未充分了解學(xué)生，雖創(chuàng)設(shè)了教學(xué)情境，但所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境脫離實際，導(dǎo)致學(xué)生很難進入預(yù)設(shè)的思維軌道，學(xué)習(xí)積極性不高，影響教學(xué)質(zhì)量。

第二，學(xué)生過于依賴教師，不做知識的整合，很少自主構(gòu)建知識，缺少獨立思考的能力，也就是缺少核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維。

第三，課堂上經(jīng)常出現(xiàn)“滿堂問”或者“一問一答”的現(xiàn)象，問題與問題之間沒有跨度。學(xué)生雖然能夠緊跟教師的教學(xué)節(jié)奏，但沒有獨立思考的空間，缺少探究意識。

實踐證明，教師在有關(guān)科學(xué)史的生物實驗教學(xué)中利用問題驅(qū)動教學(xué)法，能取得顯著的教學(xué)效果。問題驅(qū)動教學(xué)法是用問題為學(xué)生提前鋪好思考的臺階，通過“問題鏈”的設(shè)置，將學(xué)生的思維引向深處，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)。現(xiàn)以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”為例，對問題驅(qū)動教學(xué)法在科學(xué)史實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用進行探究。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，明確核心觀念

創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，并在此基礎(chǔ)上呈現(xiàn)問題，加以引導(dǎo)，是運用問題驅(qū)動教學(xué)法的先決條件。高中生在學(xué)習(xí)中遇到一些晦澀難懂的知識概念時，一旦處理不好，很容易出現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象。在教學(xué)中，教師充分利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗，創(chuàng)設(shè)問題情境，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，教師在上課之前，要對學(xué)生有一定的了解，并在課堂上用圖片、故事、視頻等方式創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

生物核心觀念是教師講好一節(jié)課的基礎(chǔ)，是生物學(xué)核心素養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容的“中介”。例如，在“植物生長素”一節(jié)知識內(nèi)容的教學(xué)過程中，教師可聯(lián)系日常生活創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。在授課過程中，教師可提出以下問題：窗臺上的盆栽為什么向光生長？生長素是什么？生長素是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？引發(fā)學(xué)生思考。窗臺上的盆栽學(xué)生比較常見，教師引導(dǎo)學(xué)生思考盆栽為什么向光生長，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲。學(xué)生通過閱讀教材可知，植物向光生長是因為植物具有向光性，植物向光性與內(nèi)部的生長素有關(guān)。通過對本節(jié)知識內(nèi)容進行分析，學(xué)生可知道生長素的發(fā)現(xiàn)歷程是本節(jié)知識內(nèi)容的核心觀念。

2.依據(jù)核心觀念，構(gòu)建有效問題鏈

問題驅(qū)動教學(xué)法的關(guān)鍵在于如何設(shè)計合理的問題鏈。問題鏈的設(shè)計，不僅要貼合教學(xué)內(nèi)容，還要激發(fā)學(xué)生探究欲望，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。在本節(jié)課教學(xué)中，筆者圍繞核心觀念構(gòu)建了問題鏈。

3.剖析實驗問題鏈，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

（1）問題鏈———達爾文父子的實驗。第一，實驗過程。19世紀(jì)末，達爾文父子運用金絲雀虉草進行實驗（圖1）。實驗發(fā)現(xiàn)在受單側(cè)光照射時，植物胚芽鞘向光彎曲；去掉胚芽鞘尖端，植物不發(fā)生彎曲；遮住胚芽鞘尖端，植物不發(fā)生彎曲并直立生長；遮住胚芽鞘尖端以下部分，植物向光彎曲。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）分析達爾文父子的實驗，提出問題：對照組和實驗組的區(qū)別是什么？哪一組是對照組？哪一組是實驗組？教師在課堂上提出問題，能激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思考。但所提出的問題必須與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，并有一定的邏輯性，還要給學(xué)生留有思考探究的空間。對于這串問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生先明確對照組和實驗組的區(qū)別。學(xué)生在了解實驗組、對照組區(qū)別后，很容易判斷出哪一組是對照組，哪一組是實驗組。2）分析達爾文父子的實驗結(jié)論，提出“‘影響’一定是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的嗎？‘影響’的產(chǎn)生需要光嗎？為什么不是胚芽鞘尖端以下部位產(chǎn)生的呢？依據(jù)哪兩組實驗?zāi)苷f明”等問題。在上課之前，教師要掌握學(xué)生已有的知識水平，根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)進行教學(xué)。學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過控制變量法，因此可根據(jù)各組植物的生長狀況進行分析。第二組和第三組可說明這種“影響”是由胚芽鞘尖端產(chǎn)生的，第三組實驗中胚芽鞘尖端被錫箔紙遮住后，植物依舊能生長，這說明“影響”的產(chǎn)生不需要光。3）提出“這四組實驗缺一不可嗎？去掉其中的某一組可以嗎”等問題，引發(fā)學(xué)生思考。問題由淺入深，從兩組比較上升到整個實驗，能激發(fā)學(xué)生探究欲望。

事實上，學(xué)生也會有自己的想法和實驗方案。例如，有學(xué)生提出讓光束從植物的上方向植物照射，也可以加入本次實驗，作為其中的一組。這時，教師要抓住時機，讓學(xué)生討論是否有必要加入這組實驗。這樣，會讓學(xué)生對這組實驗理解得更加透徹。

（2）問題鏈———鮑森·詹森的實驗。第一，實驗過程。1913年，鮑森·詹森將胚芽鞘尖端切掉后將瓊脂塊放在尖端與尖端下部之間，并給予單側(cè)光照射，植物向光彎曲（圖2）。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）鮑森·詹森做實驗時，為什么要選擇瓊脂作為實驗材料？用云母片、玻璃片可以代替瓊脂片嗎？選擇正確的實驗材料是實驗成功的關(guān)鍵，對實驗者選材的實驗材料進行分析能更好地理解實驗。學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)，云母片及玻璃片會阻擋“影響”的運輸，而瓊脂塊不會。在探究過程中，有學(xué)生提到其他材料。這時，教師要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想溶解度，在學(xué)生提出各自的觀點后，再進行總結(jié)。2）實驗說明了什么？瓊脂不會阻止這種“影響”的運輸，那瓊脂能夠儲存“影響”嗎？上述實驗說明這種“影響”能夠透過瓊脂片從胚芽鞘尖端運輸?shù)脚哐壳始舛艘韵虏课?，進一步引導(dǎo)學(xué)生思考，既然“影響”可以透過瓊脂塊，那么瓊脂塊是否可以儲存這種“影響”，引導(dǎo)學(xué)生展開討論，并進行總結(jié)。3）第一組實驗為什么不選擇正常生長的胚芽鞘，而選擇切去胚芽鞘尖端的植株作為對照組？在達爾文父子的實驗中，學(xué)生已經(jīng)掌握了實驗組和對照組的概念，在這個實驗中再次提及和對照組有關(guān)的問題，能加深學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

在生物教學(xué)中，教師呈現(xiàn)問題后，學(xué)生會產(chǎn)生強烈的解決問題的愿望，這時教師進行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)尤為重要。在學(xué)生無法順利解決難題時，教師給予適當(dāng)?shù)狞c撥，能引導(dǎo)學(xué)生深度思考與探究。

（3）問題鏈———拜爾的實驗。第一，實驗過程。1918年，拜爾將胚芽鞘尖端切下后，將尖端放在一側(cè)胚芽鞘上，植物就會向另一側(cè)彎曲。實驗證明：胚芽鞘的彎曲生長是尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的（圖3）。

第二，問題鏈的設(shè)置構(gòu)建。1）科學(xué)實驗探究的五個步驟是什么？教材只給出了實驗過程和實驗結(jié)論，是否可以根據(jù)實驗過程和實驗結(jié)果，推測該實驗的假設(shè)？本節(jié)課是選擇性必修1的內(nèi)容，在之前的課程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過許多實驗，因此很容易回想起科學(xué)實驗探究的五個步驟：提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計實驗、完成實驗、得出結(jié)論。拜爾將胚芽鞘尖端切去，又將尖端分別放于被切去尖端的胚芽鞘的左右兩端。拜爾之所以這么做，是因為在實驗前，他有一個假設(shè)，那么這個假設(shè)是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生進行推測，推測的過程能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。有的學(xué)生會提出該實驗的假設(shè)是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響會促進尖端以下部位的生長，但是不夠準(zhǔn)確。為此，教師可引導(dǎo)學(xué)生從影響分布不均進行思考，從而得出該實驗的假設(shè)是：這種影響能夠使背光面比向光面生長快。2）拜爾是將胚芽鞘尖端切下進行實驗，同學(xué)們還有其他的實驗設(shè)計嗎？并預(yù)測實驗結(jié)果。有學(xué)生提出將胚芽鞘尖端及以下部位都切下，和拜爾的實驗一樣，將切下的部分放在胚芽鞘的一側(cè)。有學(xué)生提出將胚芽鞘尖端的一側(cè)切掉，留下另一側(cè)。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，提出各種假設(shè)，并與學(xué)生一起推測實驗結(jié)果。

一節(jié)優(yōu)質(zhì)課絕不僅限于給學(xué)生傳授了多少知識，解決了多少問題，更多的是能夠啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生提出新的問題，這對于師生共同進步和科學(xué)發(fā)展都是極其重要的。

（4）問題鏈———溫特的實驗。第一，實驗過程。1926年，溫特對植物生長素做了進一步研究，他將胚芽鞘尖端切掉，并放在瓊脂塊上，一段時間后，將這些瓊脂塊放在胚芽鞘的一側(cè)，發(fā)現(xiàn)胚芽鞘朝對側(cè)生長，放置沒有接觸過尖端的瓊脂塊，胚芽鞘不發(fā)生變化（圖4）。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）實驗中，生長素從胚芽鞘尖端基部進入瓊脂塊的方式是什么？為什么？問題的提出，能引導(dǎo)學(xué)生思考物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞蕉加心男┓N類，不同方式的區(qū)別是什么。學(xué)生對以上問題進行激烈討論，教師與學(xué)生一起分析，并引導(dǎo)學(xué)生得出正確的結(jié)論。2）生長素從胚芽鞘尖端進入胚芽鞘尖端以下部分也是自由擴散的方式嗎？為什么？這個問題與第一個問題相關(guān)聯(lián)，有利于引發(fā)學(xué)生的思考。生長素從胚芽鞘尖端基部進入瓊脂塊時，瓊脂塊內(nèi)沒有生長素，是從高濃度到低濃度運輸，而生長素從胚芽鞘尖端進入胚芽鞘尖端以下部分時，由于植物的頂端優(yōu)勢，尖端以下部分生長素濃度要高于胚芽鞘尖端，因此是逆濃度梯度進行運輸，為主動運輸。

教師一定要熟悉教材，對每一章、每一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容都要了如指掌，并能夠把它們串聯(lián)起來。上面兩個問題雖是本節(jié)所學(xué)的知識，但與之前所學(xué)的物質(zhì)跨膜運輸方式相關(guān)聯(lián)，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識的同時，對舊知識進行鞏固。教師只有熟悉教材、熟悉學(xué)生才能設(shè)計出具有邏輯性、層次性的問題。

（5）問題鏈———科學(xué)家們進一步的實驗。第一，實驗結(jié)果。1934年，科學(xué)家從人的尿液中分離出與生長素相似的化學(xué)物質(zhì)———吲哚乙酸，直到1946年，科學(xué)家才從高等植物中分離出生長素，并確認(rèn)它也是吲哚乙酸。第二，問題鏈的構(gòu)建。1）根據(jù)之前所學(xué)知識，討論和分析生長素與生長激素有什么不同。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易將類似的知識點混淆，將新學(xué)習(xí)的知識與原有知識放在一起進行比較很有必要。學(xué)生在第三章已經(jīng)學(xué)習(xí)了生長激素，在這里提出疑問，能引導(dǎo)他們進行思考，從而找到生長素和生長激素的不同點。教師對學(xué)生提出的不同點要進行歸納與總結(jié)，以表格的形式呈現(xiàn)。2）生長素最初是在人的尿液中分離出來的，那為什么生長素來源于植物？學(xué)生進行討論，從而明確人尿液中的生長素來源于食物，人食用后機體沒有分解生長素的酶，所以將其從尿液排出。通過討論，學(xué)生對生長素的含義理解得更加透徹。

目前，關(guān)于植物向光性的原因還存在爭議，有人認(rèn)為根據(jù)實驗結(jié)果，也可以認(rèn)為植物向光性的原因是：單側(cè)光照射引起某些抑制生長的物質(zhì)分布不均勻。這個結(jié)論會引起學(xué)生對科學(xué)發(fā)現(xiàn)的思考，認(rèn)識到人類有許多偉大的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一代代人的艱苦探究，才一步步接近真相，每位科學(xué)家前進一小步，科學(xué)就會前進一大步。有些專業(yè)知識依舊存在爭議，需要我們這代人不斷探索，借此激發(fā)學(xué)生強烈的社會責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神。

總之，生物經(jīng)典實驗教學(xué)不應(yīng)局限于對人物、結(jié)論的識記，而應(yīng)利用問題驅(qū)動教學(xué)法，促進學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。因此，在生物教學(xué)中，教師要積極利用問題驅(qū)動教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]鄭曉璇.基于問題驅(qū)動的生物經(jīng)典實驗教學(xué)[J].中學(xué)生物教學(xué)， 2017（15）.

[2]陳燕，侯存建.基于“問題驅(qū)動”發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維[J].中學(xué)生物教學(xué)，2021（03）.

[3]楊媛.問題驅(qū)動教學(xué)，提升生物學(xué)科素養(yǎng)———以“生物膜的流動鑲嵌模型”復(fù)習(xí)課為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2017（23）.

[4]葛玉海.“高階思維課堂”讓“深度學(xué)習(xí)”真實發(fā)生[J].人民教育， 2019（24）.

[5]吳惠劍.問題驅(qū)動教學(xué)構(gòu)建核心概念———以“滲透作用的概念”教學(xué)設(shè)計為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2020（05）.

[6]鐘傳平，郁獻軍.運用問題情境實現(xiàn)高中美術(shù)課程內(nèi)容的組織與生成[A].課程·教材·教法，2019（07）.

[7]魏瑋，沈浩寧.論證式教學(xué)在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用———以“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)為例[J].中學(xué)生物學(xué)，2016（03）.

[8]韓艷良，范成明.問題驅(qū)動模式下的生物學(xué)核心概念教學(xué)———以“細胞的能量‘通貨’———ATP”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2018（18）.

[9]閆麗.問題鏈教學(xué)模式在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].華中師范大學(xué)，2019.

[10]曹惠敏，周裕志.巧教巧學(xué)，多維培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)———《植物生長素的發(fā)現(xiàn)》教學(xué)賞析[J].教育科學(xué)論壇，2020（16）.

[11]柏雪.問題啟發(fā)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物教學(xué)， 2021（11）.

[12]張志祥，趙沛榮.基于“三段式”和“探究式”教學(xué)模式的學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)———“植物激素調(diào)節(jié)”一節(jié)第一課時[J].中學(xué)生物學(xué)，2018（12）.

Using Problem Driven Teaching Method and Improve Students’ Core Competence of Biology

———Take "the Discovery of Auxin" as an Example

Liu Lihua

（Jilin Normal University， Siping 136000， China）

Abstract： The teaching of classical biological experiments should not be limited to the memorization of characters and conclusions， but should use the problem driven teaching method to promote the development of students’ scientific thinking， cultivate students’ inquiry spirit， and improve students’ core biological literacy. Taking the "discovery of plant auxin" as an example， this paper takes the problem as the guide in teaching， reproduces the process of scientific development， and discusses how to guide students to explore the discovery process of classical experiments around the basic concepts of biology and experimental process， so as to stimulate students’ interest in learning， adjust students’ enthusiasm and initiative in learning， improve the efficiency and quality of biology teaching， develop students’ scientific thinking， and cultivate students’ spirit of inquiry， improve students’ core academic literacy.

Key words： biology teaching； problem driven teaching method； core competence； problem chain； teaching efficiency； teaching quality