基于問題導向培養(yǎng)學生科學思維的高中生物教學實踐

化國鵬

摘 要：本文旨在探討基于問題導向（PBL）的教學方法如何在高中生物課堂中培養(yǎng)學生的科學思維。以《細胞器之間的協(xié)調(diào)配合》為例，詳細敘述了從課題描述到學生問題提出、自主探究、教師指導，以及學生展示與評估的完整教學過程。實踐表明，PBL方法能有效激發(fā)學生的興趣，增強他們的批判性思考和自主學習能力，并為他們提供一個實踐科學方法論的平臺。同時，教師的角色從傳統(tǒng)的知識傳授者轉變?yōu)閷W習過程中的協(xié)助者和指導者，更有助于學生深入理解和掌握知識。

關鍵詞：問題導向教學；高中生物；細胞器；科學思維

在新時代教育背景下，傳統(tǒng)的“填鴨式”教育方式已經(jīng)不能滿足學生的學習需求和未來社會的發(fā)展要求?，F(xiàn)代教育越來越注重學生的主體性發(fā)展和綜合素質的培養(yǎng)。問題導向學習（Problem-Based Learning，PBL） 作為一種以學生為中心的、激發(fā)學生內(nèi)在學習動力的教學方法，日益受到教育工作者和學者們的重視?？茖W思維是學生在科學學習過程中必須培養(yǎng)的重要能力。它不僅是解決問題、分析事物的重要工具，更是一種看待世界、處理信息的思維方式[1]。尤其在生物學這門研究生命現(xiàn)象、解讀生命密碼的學科中，科學思維的培養(yǎng)顯得尤為重要。細胞是生物體的基本單位，而細胞器作為細胞內(nèi)部的各種功能組織，其之間的協(xié)調(diào)配合為細胞的各種生命活動提供了保障。通過對“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”這一話題的探究，可以更加深入地理解生命活動的微觀機制，同時也為培養(yǎng)學生的科學思維提供了極好的實踐場所。

一、細胞器的基本功能及生物學意義

（一）細胞器的基本功能介紹

細胞器是細胞內(nèi)的特定結構，每種細胞器都有其特定的功能，共同維持細胞的正常生理活動。細胞核是細胞的控制中心，負責儲存和傳遞遺傳信息。內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體參與蛋白質的合成、修飾和運輸。線粒體和葉綠體則是細胞的能量站，分別進行有氧呼吸和光合作用，提供細胞所需的能量。溶酶體含有各種酶，能夠分解細胞內(nèi)的廢棄物質。質膜不僅定義了細胞的界限，而且通過選擇性地允許物質進出來維持細胞內(nèi)外的物質平衡。這些細胞器各自承擔著獨特的功能，但同時也密切協(xié)作，共同維持細胞的正常運作。

（二）細胞器之間的協(xié)調(diào)配合的生物學意義

細胞器之間的協(xié)調(diào)配合是細胞生命活動的基礎。細胞的各種功能并不是由單一的細胞器獨立完成的，而是多個細胞器之間相互協(xié)作、相互制約，才能完成復雜的生命活動。例如：蛋白質的合成初步在粗糙內(nèi)質網(wǎng)上進行，然后被運輸?shù)礁郀柣w進行進一步的修飾和包裝，最后再通過囊泡運輸?shù)街付ǖ奈恢冒l(fā)揮作用。另外，線粒體產(chǎn)生的能量為其他細胞器提供動力，而溶酶體的分解功能確保細胞內(nèi)不會積累過多的廢棄物質。這種協(xié)調(diào)配合確保了細胞的穩(wěn)定性和效率，使得生物能夠在復雜多變的環(huán)境中生存和繁衍。

二、PBL在生物教學中的應用

（一）傳統(tǒng)教學方法與PBL的比較

傳統(tǒng)的生物教學方法往往是教師為主導的，教師傳授知識，學生則是被動的接受者。這種方式雖然能夠確保一定量的知識傳遞，但往往難以激發(fā)學生的學習興趣和動力，尤其在處理復雜的生物現(xiàn)象時，傳統(tǒng)方法可能導致學生對知識的理解僅停留在表面。相比之下，問題導向學習 （PBL） 是以問題為核心，鼓勵學生主動探索、討論和解決問題。在PBL的環(huán)境下，學生不再是被動的知識接受者，而是變成了主動的知識建構者。這種方法更能夠培養(yǎng)學生的獨立思考、合作交流和解決問題的能力[2]。

（二）PBL對于培養(yǎng)科學思維的優(yōu)勢

PBL作為一種以學生為中心的教學方法，它的核心是通過真實或仿真的問題場景，使學生投身于實際的探究中。這與科學家在研究中的工作方式極為相似，即基于現(xiàn)有的問題提出假設，然后進行實驗或研究，最后得出結論。在應用PBL的過程中，學生不僅要尋找和整合信息，還要進行批判性思考，區(qū)分事實與觀點，判斷信息的可靠性，這些都是科學思維的重要組成部分。此外，PBL還鼓勵學生與同伴合作交流，這有助于培養(yǎng)他們的團隊合作和交流溝通能力[3]?？偟膩碚f，PBL方法更能夠培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和科學思維方式，幫助他們成為真正的生命科學探索者。

三、以《細胞器之間的協(xié)調(diào)配合》為例的教學實踐

（一）課題描述與學生問題提出階段

在本次教學實踐中，首先向學生介紹了課題“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”。為了更形象地呈現(xiàn)這一主題并激發(fā)學生的好奇心，可以展示一個具體的生物現(xiàn)象，比如一個有趣的實驗現(xiàn)象。可以選擇展示受損細胞與正常細胞的差異，這通常會讓學生對細胞內(nèi)部的工作機制充滿好奇。面對這兩種顯著不同的細胞，學生自然會想知道導致這種差異的原因是什么。在這種背景下，鼓勵學生提出各種問題，這些問題涉及細胞器的功能、細胞器之間的相互關系，以及這些關系如何共同影響細胞的整體功能。

讓學生在課堂上自主提問是一個很好的策略，因為這樣可以讓他們感到自己是學習過程的主導者。對于提出的每個問題，教師都可以給予一些反饋，進一步指導學生思考的方向。這種教學方式使學生更加主動地參與到學習中，更愿意探索和尋找答案。

在此階段，最重要的目標是確保學生對課題產(chǎn)生濃厚的興趣，并開始思考他們想要深入探討的具體問題。這不僅僅是為了讓他們獲得知識，更重要的是，通過這種方式，學生能夠培養(yǎng)出自主學習和批判性思考的能力。

（二）學生自主探究階段

1.資料收集與整合

資料的收集和整合是PBL中至關重要的一環(huán)，它是學生從未知走向已知，從困惑走向明晰的關鍵過程。在確定要探討的問題后，學生首先需要確定可能的資料來源。雖然互聯(lián)網(wǎng)是一個廣泛且即時的信息來源，但教科書、學術文章、實驗報告以及相關的生物學數(shù)據(jù)庫等資源往往提供了更加深入、具體和權威的內(nèi)容。

在小組內(nèi)部，學生可以根據(jù)各自的興趣和專長進行分工。例如：一些學生可以負責搜索在線資料，而其他學生則可以專注于查閱教科書或實驗報告。有效的分工可以確保資料的全面性，同時也提高了工作效率。在收集到大量資料后，學生需要進行評估和篩選。這需要他們判斷資料的相關性、可靠性和準確性。一些關鍵的評估標準包括：資料的出版日期、來源的權威性、資料內(nèi)容是否與研究問題相關等。

在篩選出最有價值的資料后，學生需要對其進行整合。這意味著他們需要從各種不同的資源中提取信息，構建一個連貫、邏輯性強的知識框架。這可能涉及到制作思維導圖、整理筆記或創(chuàng)建

PPT等。

整合后的資料需要在小組內(nèi)部進行分享和討論。通過團隊的互動，學生可以互相補充和糾正信息，確保資料的完整性和準確性。此外，這也是一個互相學習和啟發(fā)的過程，有時候一個小組成員的觀點或發(fā)現(xiàn)可能為整個小組帶來新的靈感。

整個資料收集與整合的過程不僅幫助學生深入了解“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”這一主題，同時也培養(yǎng)了他們的信息處理、批判性思考和團隊合作能力。

2.小組內(nèi)部討論與推理

小組內(nèi)部的討論與推理環(huán)節(jié)是學生真正融會貫通學到的知識并互相碰撞思維火花的時刻。

一開始，小組成員們需要圍繞“細胞器如何協(xié)調(diào)工作來完成一個特定的細胞功能”來展開討論。例如：圍繞蛋白質合成、運輸和分泌的過程，討論核糖體、內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體等細胞器是如何協(xié)同工作的。每位成員可以先分享關于某個細胞器的資料。例如：一位同學可能分享關于核糖體在蛋白質合成中的作用，而另一位同學則解釋高爾基體在蛋白質加工和包裝中的角色。隨后，小組內(nèi)可以討論這些細胞器是如何互相配合的。

在對各細胞器的功能有了初步了解后，小組開始討論它們之間的交互。如：蛋白質在核糖體上合成后，是如何被運輸?shù)絻?nèi)質網(wǎng)，并最終經(jīng)過高爾基體進行加工和分泌的。為了使討論更加生動，小組可以選擇某些特定的細胞功能，如激素分泌或ATP產(chǎn)生，模擬細胞器間的交互過程。這樣的活動能夠幫助學生更直觀地理解細胞器的協(xié)調(diào)工作機制。在討論中，學生需要確保他們的論述基于所收集的資料，并使用邏輯推理來解釋細胞器之間的互動。此外，他們還需要學會傾聽同伴的觀點，對其進行補充或有建設性的批評。在深入探討了細胞器的協(xié)同作用后，小組總結了他們的發(fā)現(xiàn)，并可能提出進一步的問題，如：“如果某個細胞器功能受損，會對整個細胞功能產(chǎn)生怎樣的影響？”這為今后的學習留下了思考的空間。

通過小組討論，學生不僅更深入地理解了“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”，還鍛煉了他們的批判性思維、溝通技巧和團隊協(xié)作能力。

（三）教師指導與反思階段

在基于問題導向的學習模式中，盡管學生主導著自己的學習過程，但教師仍然起到了至關重要的作用。他們不僅提供關鍵的指導和支持，還幫助學生進行反思，確保深度學習的發(fā)展。教師需密切觀察學生的探究過程，及時發(fā)現(xiàn)他們可能走入的誤區(qū)或忽略的重點。例如：如果某個小組過于專注一個細胞器的功能，而忽略了它與其他細胞器的相互作用，教師可以通過提問或提供示例來重新調(diào)整他們的焦點。

當學生遇到難題或陷入困境時，教師不直接給出答案，而是通過提出開放性的問題來引導他們。這種方法鼓勵學生運用已有知識和邏輯思維，獨立找到答案。例如：當學生對于細胞器之間的某種交互關系存在疑惑時，教師可以問：“你認為這兩個細胞器之間存在什么樣的物質交換？”

在探究活動的某個階段或結束時，教師會組織學生進行反思會議。在此過程中，學生會分享他們的研究經(jīng)驗、探究策略，以及他們?nèi)绾慰朔щy的方法。這不僅幫助學生認識到他們的進步，還鼓勵他們學會從經(jīng)驗中學習，為今后遇到類似問題做好準備。教師鼓勵學生深入思考他們在探究過程中的學習體驗，以及他們?nèi)绾文茉谖磥淼膶W習中應用所獲得的知識和技能。例如，學生可能會思考：“如何在其他的生物學議題中應用我們學到的關于細胞器交互的知識？”教師還會給予學生及時的反饋，指出他們的優(yōu)點和需要改進的地方。這種反饋旨在幫助學生明確自己的學習目標，了解自己在哪些方面需要繼續(xù)努力。

（四）學生展示與評估階段

學生的展示和評估環(huán)節(jié)是探究學習過程的收尾階段，但同樣也是非常重要的一環(huán)。在這一階段，學生有機會公開展示他們的學習成果，并從同伴和教師那里獲得寶貴的反饋。

學生小組根據(jù)自己的探究成果選擇最合適的展示方式。有的小組可能選擇制作PPT來展示關于“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”的研究過程和結論，而有的小組則可能通過制作模型來模擬細胞器間的交互作用。還有的小組可能會通過實驗演示來展現(xiàn)某種細胞功能的形成過程，而其他小組則可能撰寫詳細的報告來總結他們的發(fā)現(xiàn)。在每個小組的展示結束后，其他同學和教師都會提供反饋。這種反饋不僅僅是對于內(nèi)容的評價，也包括對于展示技巧和團隊合作的評論。學生需要學會聽取并認真思考這些建議，以便進一步完善自己的工作。

展示環(huán)節(jié)不僅僅是為了分享知識，更是一個培養(yǎng)學生公開演講能力的機會。在準備和進行展示的過程中，學生學會了如何組織和表達自己的思想，如何吸引聽眾的注意，以及如何回應聽眾的問題或質疑。對于許多學生來說，接受和處理他人的反饋可能是一項挑戰(zhàn)。在這個階段，他們學會了如何從批評中尋找有助于自己成長的信息，而不是僅僅看到負面的信息。他們也學會了如何對反饋進行反思，以及如何將這些建議應用于自己的學習過程中。展示和評估環(huán)節(jié)結束后，學生還需要進行自我評價，思考自己在這次探究中的表現(xiàn)，以及哪些地方可以在下次做得更好。這種自我反思能夠幫助學生更好地認識自己，明確自己的學習目標，以及如何達到這些目標。

四、教學實踐的效果與評價

（一）學生的學習成果

通過PBL的方式對“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”進行教學，學生在知識掌握上顯示出明顯的提高。他們不僅理解了各細胞器的基本功能，而且能夠深入分析這些細胞器之間的相互作用和配合。實踐中，很多學生在小組展示中都能夠提出一些富有創(chuàng)意的見解，這些見解很可能在傳統(tǒng)教學方法中難以體現(xiàn)。

（二）學生科學思維能力的提升

與傳統(tǒng)教學方法相比，采用PBL方法的學生在科學思維能力上有了明顯的提升。他們學會了如何定義問題、如何系統(tǒng)地收集和評估信息，以及如何進行批判性思考。在小組討論中，他們展現(xiàn)出更強的邏輯推理能力和問題解決能力。許多學生在反思時表示，這種教學方式幫助他們更好地理解了科學研究的過程，也培養(yǎng)了他們的獨立思考能力[4]。

（三）課程滿意度與反饋

在教學結束后進行的問卷調(diào)查中，大部分學生對這種基于問題導向的教學方法表示高度的滿意。他們認為這種方法更加有趣、更具挑戰(zhàn)性，也更有助于他們深入理解生物學知識。同時，也有少數(shù)學生提到，由于需要自主尋找資料和進行小組討論，他們在時間管理和組織協(xié)作上遇到了一些挑戰(zhàn)。對此，未來可以考慮提供更多的時間管理和團隊合作的培訓和指導，以幫助學生更好地適應這種新的教學方法。

結束語

通過《細胞器之間的協(xié)調(diào)配合》這一課的教學實踐，能夠深切體會到基于問題導向的教學方法在高中生物課堂中的價值。這種方法不僅幫助學生建立扎實的知識體系，更重要的是，它培養(yǎng)了學生的科學思維和自主學習能力，使他們更好地為未來的學習和工作做好準備。這為我們提供了一個重要的啟示：教育的核心不僅僅是傳授知識，更重要的是培養(yǎng)學生的思考方式和學習方法。

參考文獻

[1]田晉飴.高中生物學PBL實驗教學模式的應用研究[D].伊寧：伊犁師范大學，2023.

[2]馬婕.問題導向學習在高中生物學概念教學中的應用與實踐[D].鄭州：河南大學，2023.

[3]王敏.基于問題導向引領深度學習：以人教版高中生物教學為例[J].高考，2021（36）：112-114.

[4]敬紅星，李艷紅，胡杰，等.基于問題導向培養(yǎng)學生科學思維的高中生物教學實踐：以“細胞器之間的協(xié)調(diào)配合”一課為例[J].科學咨詢（教育科研），2023（6）：170-173.