基于問題探究教學(xué)模式的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

李洪梅

［摘 要］問題探究教學(xué)模式被廣泛應(yīng)用在課堂教學(xué)中，以問題為導(dǎo)向的問題探究教學(xué)模式既可以提高教學(xué)效率，又可以充分鍛煉學(xué)生的思維能力和科學(xué)探究能力。文章闡述如何以問題探究及資料分析為主導(dǎo)展開課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，并多處引導(dǎo)學(xué)生通過建構(gòu)模型厘清知識(shí)的脈絡(luò)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)必備知識(shí)的掌握和關(guān)鍵能力的提升。

［關(guān)鍵詞］問題探究；教學(xué)模式；教學(xué)設(shè)計(jì)；環(huán)境因素；激素調(diào)節(jié)；基因表達(dá)調(diào)控

［中圖分類號(hào)］G633.91［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］?A［文章編號(hào)］ 1674-6058（2023）32-0086-04

一、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)情

“環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)”選自人教版（2019年）高中生物學(xué)選擇性必修1第5章第4節(jié)的內(nèi)容。學(xué)生在初中已經(jīng)掌握了植物的生長發(fā)育受光、溫度、水分等環(huán)境因素的影響等知識(shí)，但初中生物學(xué)教學(xué)側(cè)重讓學(xué)生了解生物現(xiàn)象，對(duì)具體的植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制并沒有涉及。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅應(yīng)明確光、溫度、重力等環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，還應(yīng)理解環(huán)境因素調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的部分機(jī)制，并能根據(jù)探究活動(dòng)得出的相關(guān)結(jié)論，獨(dú)立構(gòu)建植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型。

二、教學(xué)目標(biāo)

結(jié)合本節(jié)課的內(nèi)容，確定如下教學(xué)目標(biāo)：

生命觀念：通過對(duì)重力、光、溫度等環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育的學(xué)習(xí)，使學(xué)生形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。

科學(xué)思維：通過重力、光、溫度等環(huán)境因素參與植物的生長發(fā)育調(diào)節(jié)的實(shí)例分析，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

科學(xué)探究：通過相關(guān)資料引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題探究及分析歸納總結(jié)，鍛煉學(xué)生科學(xué)探究能力和分析與解決問題的能力。

社會(huì)責(zé)任：通過引導(dǎo)學(xué)生分析與解決生產(chǎn)生活中的一些實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)同光對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)作用及調(diào)節(jié)機(jī)制，認(rèn)同植物生長發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜性和整體性。

教學(xué)難點(diǎn)：認(rèn)同植物生長發(fā)育調(diào)控的復(fù)雜性和整體性。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課的教學(xué)以“環(huán)境因素對(duì)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”為主線，分別探究重力、光、溫度三種主要環(huán)境因素對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)作用，并把每個(gè)部分的探究結(jié)果相串聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型。教師以學(xué)生為主體，為學(xué)生設(shè)置探究問題，學(xué)生通過結(jié)合課本內(nèi)容及補(bǔ)充資料，小組討論分析得出相關(guān)結(jié)論，由此獲得了更多的表達(dá)機(jī)會(huì)，提高了課堂參與度。教師采用教具及建構(gòu)模型的方式幫助學(xué)生直觀理解光調(diào)控機(jī)制，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)與功能觀。教師以建構(gòu)植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型的方式使學(xué)生明確環(huán)境因素調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)和基因表達(dá)調(diào)控三者之間的關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生基于所學(xué)內(nèi)容分析與解決生產(chǎn)生活中的一些實(shí)際問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，從而培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

五、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教師播放視頻“2008北京奧運(yùn)會(huì)頒獎(jiǎng)瞬間”，介紹中國紅月季的美好寓意，并設(shè)問：“為什么原本在五月盛開的月季花會(huì)出現(xiàn)在八月的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上？”待學(xué)生思考后，教師說明原因：是由于專業(yè)人士通過科學(xué)的方法改變了月季花的培養(yǎng)溫度、光照時(shí)長等，進(jìn)而改變了月季花的花期。教師提出問題：“像溫度、光照、重力這樣的環(huán)境因素都會(huì)影響植物的生命活動(dòng)，那么這些環(huán)境因素是如何參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)的呢？”

（二）問題探究，逐步總結(jié)

1.探究重力對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)

教師先展示植物莖的背地性及根的向地性的有關(guān)圖片，再引導(dǎo)學(xué)生觀看圖片并提問：“這是植物的哪種生長現(xiàn)象？”學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)回答：“莖的背地性，根的向地性?！苯處熥穯枺骸皥D中植物的生長受哪種環(huán)境因素的調(diào)節(jié)？去除相應(yīng)的調(diào)節(jié)因素，植物會(huì)如何生長？”教師結(jié)合學(xué)生的回答繼續(xù)追問：“植物又是如何感受到重力作用，并對(duì)上下做出反應(yīng)的呢？”教師讓學(xué)生思考后嘗試說出自己認(rèn)為合理的假設(shè)。教師評(píng)價(jià)學(xué)生的回答并介紹人們普遍接受的解釋——“淀粉—平衡石假說”，同時(shí)展示“淀粉—平衡石假說”教具（如圖1）。

設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)學(xué)生已掌握的知識(shí)，向?qū)W生提出難度逐漸加深的問題，引發(fā)學(xué)生思考，在拉近學(xué)生與課堂知識(shí)的距離的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行深層次探究的欲望。通過教具直觀展示重力影響植物激素分布的過程，將抽象的生物學(xué)知識(shí)具體化、形象化，在幫助學(xué)生理解認(rèn)同重力參與植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的同時(shí)使學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)產(chǎn)生深刻的印象。

教師總結(jié)結(jié)論：重力可以通過影響生長素的分布調(diào)節(jié)植物的生長方向（板書①）。這也說明重力是調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和形態(tài)建成的重要環(huán)境因素。教師提出新問題：“那么除重力外，我們還學(xué)過哪種環(huán)境因素可以影響植物的生長方向呢？”

2.探究光對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)

學(xué)生回憶已學(xué)知識(shí)很容易地回答出：“光照（在單側(cè)光照射下胚芽鞘會(huì)向光生長）?！苯處煾鶕?jù)學(xué)生的回答繼續(xù)追問：“在單側(cè)光照射下植物會(huì)向光生長，外部因素是光照，內(nèi)部因素又是什么呢？”學(xué)生回答：“是生長素不均勻分布的結(jié)果。”教師總結(jié)并提出新的探討點(diǎn)：光照也可以通過影響生長素的分布影響植物的生長方向（板書②），由此可見光不僅僅為植物的光合作用提供所需的能量，還參與了植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，那么光具體參與植物哪些生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)呢？教師引導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)一。

［活動(dòng)一］探究光對(duì)植物生長發(fā)育的影響。

請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P105“思考·討論”欄目中的內(nèi)容，分組討論下列問題：

①那些需要光才能萌發(fā)的種子是需要光照給種子萌發(fā)提供能量嗎？

②從豆芽到豆苗，光對(duì)植物的顏色和形態(tài)有什么影響？

③有些植物根據(jù)晝夜長短“決定”是否開花，是哪種環(huán)境因素在起作用？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生分析光照影響植物生長發(fā)育的生命現(xiàn)象，總結(jié)出不同生命現(xiàn)象背后的共性規(guī)律，形成生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀念。通過資料探究，使學(xué)生認(rèn)同光作為一種信號(hào)，參與調(diào)控種子萌發(fā)及植物的生長、開花、衰老等過程。在此過程中，鍛煉學(xué)生的資料分析及歸納總結(jié)能力，使學(xué)生對(duì)光如何參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)產(chǎn)生興趣。

教師繼續(xù)追問：“光作為一種信號(hào)，是如何被植物感受到的呢？”

3. 探究光對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制

教師引導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)二。

［活動(dòng)二］探究光照對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)機(jī)制。

請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P106的相關(guān)內(nèi)容，分組討論下列問題：

①植物細(xì)胞通過哪種物質(zhì)感受到光信號(hào)？這種物質(zhì)主要分布在哪里？

②植物細(xì)胞感受到光后會(huì)發(fā)生怎樣的調(diào)控過程？依次是什么？

③請(qǐng)根據(jù)信息及材料包，建構(gòu)光調(diào)控植物生長發(fā)育反應(yīng)機(jī)制的模式圖。

學(xué)生通過閱讀課本及教師講解，了解光敏色素的結(jié)構(gòu)、化學(xué)本質(zhì)及功能，并認(rèn)同光敏色素是植物細(xì)胞感受光信號(hào)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)一步落實(shí)結(jié)構(gòu)與功能觀的培養(yǎng)。學(xué)生小組討論并嘗試以貼紙的形式在導(dǎo)學(xué)案上建構(gòu)光調(diào)控植物生長發(fā)育反應(yīng)機(jī)制的模式圖（如圖2）。學(xué)生積極分享模型建構(gòu)結(jié)果并講解光調(diào)控過程，教師及時(shí)對(duì)學(xué)生的模型建構(gòu)結(jié)果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)及適當(dāng)反饋。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過活動(dòng)二可以透過現(xiàn)象看到現(xiàn)象內(nèi)在的本質(zhì)，并在教師的引導(dǎo)下聯(lián)系已有知識(shí)，層層深入地不斷完善知識(shí)體系，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)光敏色素結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)同光敏色素是植物細(xì)胞感受光信號(hào)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生形成結(jié)構(gòu)與功能觀。通過光調(diào)控機(jī)制模型的建構(gòu)，訓(xùn)練了學(xué)生的圖文轉(zhuǎn)化能力，培養(yǎng)了學(xué)生的抽象思維能力。

光調(diào)控機(jī)制依次經(jīng)過感受信號(hào)、傳導(dǎo)信號(hào)、發(fā)生反應(yīng)三個(gè)過程。首先，植物細(xì)胞通過光敏色素感受到光信號(hào)，光敏色素被激活，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即感受信號(hào)階段。然后，經(jīng)過一系列的信號(hào)傳導(dǎo)將信號(hào)傳至細(xì)胞核，即傳導(dǎo)信號(hào)階段。最后，通過影響細(xì)胞核內(nèi)基因的表達(dá)影響激素的合成及分布來發(fā)揮作用，即發(fā)生反應(yīng)階段。教師總結(jié)：在光調(diào)控機(jī)制中，光可以通過影響基因表達(dá)，進(jìn)而影響激素的合成和分布，從而調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)（板書③）。教師提出新問題：“除重力、光外，溫度對(duì)植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)有什么影響呢？”

4. 探究溫度對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)三。

［活動(dòng)三］探究溫度對(duì)植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)。

資料1：研究表明，春化作用可能與赤霉素有關(guān)，小麥、油菜、燕麥等多種作物的種子經(jīng)過低溫處理后，體內(nèi)赤霉素含量升高。實(shí)驗(yàn)證明，一些需要春化的植物未經(jīng)低溫處理而施用赤霉素，也能開花［1］。

請(qǐng)同學(xué)們閱讀P107“思考·討論”欄目中的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合資料1，分組討論下列問題：

①樹木的年輪與季節(jié)的溫度變化有什么直接關(guān)系？

②有的植物需要經(jīng)過春化作用才能開花，這對(duì)于它們適應(yīng)生存環(huán)境有什么意義？

③資料1說明了溫度與激素的合成量有關(guān)嗎？

設(shè)計(jì)意圖：通過活動(dòng)三使學(xué)生了解到溫度也參與植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而對(duì)環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)產(chǎn)生更深刻的體會(huì)，同時(shí)理解春化作用的概念及意義，體會(huì)赤霉素與春化作用之間的關(guān)系，從而對(duì)溫度影響激素的合成達(dá)成共識(shí)。

教師總結(jié)并提出問題：“通過探究，我們了解到溫度與樹木年輪的形成、種子的春化作用密切相關(guān)，根據(jù)資料1我們發(fā)現(xiàn)，溫度可以通過影響激素的合成調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育（板書④）。探究到這里我們知道環(huán)境因素、激素的合成與分布、基因表達(dá)調(diào)控都會(huì)影響植物的生命活動(dòng)，那么植物生長發(fā)育的整體調(diào)控是怎樣的呢？

（三）模型建構(gòu)，鍛煉思維

1.建構(gòu)植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型

教師引導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)四。

［活動(dòng)四］建構(gòu)植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型。

請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P108的相關(guān)內(nèi)容，分組討論下列問題：

①植物生長發(fā)育的調(diào)控是如何進(jìn)行的？

②細(xì)胞與細(xì)胞之間、器官與器官之間如何傳遞信息？

③環(huán)境因素調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、基因表達(dá)調(diào)控之間有什么關(guān)系？如何建構(gòu)植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型？

學(xué)生閱讀課本并根據(jù)前期的探究結(jié)果繪制出植物生長發(fā)育的整體調(diào)控模型。教師補(bǔ)充講解（板書⑤）：重力、溫度分別通過影響激素的分布及合成調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)，光除直接影響激素的分布外，還通過基因表達(dá)調(diào)控影響激素的產(chǎn)生和分布進(jìn)而調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)，我們也把激素的合成及分布稱為激素調(diào)節(jié)。教師繼續(xù)提出問題：“那么激素調(diào)節(jié)又是如何調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)的呢？”

2.完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖

教師引導(dǎo)學(xué)生完成活動(dòng)五并根據(jù)資料2、資料3完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖。

［活動(dòng)五］完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖。

資料2：細(xì)胞分裂素（CTK）可直接調(diào)控細(xì)胞和基因分裂，從豌豆染色質(zhì)中分離出一種CTK受體蛋白，在RNA合成系統(tǒng)中加入CTK及這種蛋白質(zhì)，可以使RNA合成速度增加20%到150%，表明CTK受體蛋白能夠識(shí)別豌豆芽DNA中某些特異性起始片段，調(diào)控其轉(zhuǎn)錄［2］。

資料3：在種子發(fā)育的中、晚期，隨內(nèi)源脫落酸（ABA）升高，某些mRNAs大量增加，這些mRNAs的翻譯產(chǎn)物包括植物凝集素、酶抑制劑、脂質(zhì)體蛋白和儲(chǔ)藏蛋白［3］。

請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)資料2、資料3完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀資料完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖，幫助學(xué)生形成科學(xué)合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，在引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待問題的同時(shí)鍛煉學(xué)生的邏輯推理能力。在探究活動(dòng)中，使學(xué)生真切地體會(huì)到植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的整體性及復(fù)雜性并達(dá)到認(rèn)同，激發(fā)學(xué)生保護(hù)物種多樣性的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

教師與學(xué)生一起完善植物生長發(fā)育整體調(diào)控的概念圖（板書⑥，如圖3），并說明激素作為信息分子會(huì)影響細(xì)胞的基因表達(dá)，從而起到調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的作用。

（四）延伸拓展，學(xué)以致用

教師總結(jié)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生理解與掌握環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物的生命活動(dòng)的方式及過程，并認(rèn)同植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的整體性及復(fù)雜性。教師提出問題：“環(huán)境因素參與植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)這部分內(nèi)容在生產(chǎn)實(shí)踐中有什么應(yīng)用呢？”學(xué)生暢所欲言，結(jié)合生活中的見聞相互交流，分享生活中環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的例子。通過分析與解決生產(chǎn)生活中的一些實(shí)際問題，學(xué)生形成了社會(huì)責(zé)任意識(shí)，提升了核心素養(yǎng)。

六、教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)涉及多個(gè)探究點(diǎn)，教師以問題串的形式逐步向?qū)W生提出問題，通過問題探究與資料分析的方式推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，充分體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)作用。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過小組合作的方式參與探究活動(dòng)，體會(huì)環(huán)境因素參與調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的過程及重要意義。通過模型建構(gòu)建立環(huán)境因素調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、基因表達(dá)調(diào)控之間的聯(lián)系，使學(xué)生體會(huì)植物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)的整體性及復(fù)雜性，此過程中充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用。正式教學(xué)中基本完成了預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，課堂時(shí)間分配比較合理，學(xué)生有充足的時(shí)間參與課堂探究，情緒高漲。教師對(duì)學(xué)生的探究結(jié)果給予及時(shí)的反饋，逐步推進(jìn)整節(jié)課的教學(xué)進(jìn)程。本節(jié)課的教學(xué)成果十分顯著，在今后的教學(xué)中可多嘗試運(yùn)用問題探究教學(xué)模式開展教學(xué)。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 胡巍，侯喜林，史公軍. 植物春化特性及春化作用機(jī)理［J］.植物學(xué)通報(bào)，2004（1）：26-36.

［2］［3］? 孫長明. 植物激素對(duì)基因表達(dá)調(diào)控的研究［J］. 山東電大學(xué)報(bào)，2000（3）：32-33.

（責(zé)任編輯 黃春香）