在問題探究中提升學生學科核心素養(yǎng)

陳鋒鋒

[摘? ?要]生物教師務必改變傳統(tǒng)的偏重知識講授的觀念，由引導學生在知識線索中學習知識轉變?yōu)橐龑W生在問題探究中學習知識，通過精心設計問題、組織開展活動、鼓勵學生發(fā)問，引導學生在實踐中由結果倒推原因、由結論探究過程、由現(xiàn)象探尋本質，著力發(fā)展學生的科學思維和科學探究能力，提升學生的學科核心素養(yǎng)。

[關鍵詞]問題;探究;學科核心素養(yǎng)

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）11-0081-03

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》強調課程的設計和實施追求“少而精”的原則，必修課程和選擇性必修課程的模塊內(nèi)容聚焦大概念，精簡容量、突出重點、切合學生年齡特點、明確學習要求，確保學生有相對充裕的時間主動學習，讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念，發(fā)展學生生物學學科核心素養(yǎng)。為此，生物教師務必改變傳統(tǒng)的偏重知識講授的觀念，由引導學生在知識線索中學習知識轉變?yōu)橐龑W生在問題探究中學習知識，積極開展各項課堂教學活動，著力提升學生的學科核心素養(yǎng)。

一、由結果倒推原因，精心設計問題

對于許多生命現(xiàn)象和生理過程的學習，以往教師多是習慣按照知識發(fā)現(xiàn)的線索，從頭到尾、原原本本、一五一十地介紹，教師講得很詳細，學生也能聽懂，但常常記不住，知識點之間也易混淆。例如，在教學生物必修1《細胞的增殖》時，教師習慣按照細胞有絲分裂的先后順序，依次介紹細胞分裂間期及分裂期前、中、后、末各時期的變化特點（有的教師還針對各時期的變化規(guī)律編了口訣，如“前期——膜仁消失顯兩體，中期——赤道板上排整齊，后期——點裂均分向兩極，末期——膜仁出現(xiàn)重開始”），最后總結出細胞有絲分裂的重要特征：將親代細胞的染色體經(jīng)過復制（實質為DNA的復制）之后，精確地平均分配到兩個子細胞中。這樣的教學，看起來先有過程的介紹，后有特征的總結，是順理成章的，也是符合學生的認知規(guī)律的。可事實上，學生很難記住各時期的變化特點，對于細胞有絲分裂的重要特征也難以準確理解。對此，可由結果倒推原因，精心設計問題，引導學生在問題探究中學習知識。如問題（1）：一個細胞增殖形成兩個子細胞，物質上肯定有所增加，細胞增殖先要做哪些物質上的準備？說出你的理由。學生能答出“蛋白質”等物質，因為蛋白質是生命活動的主要承擔者;問題（2）：洋蔥根尖細胞增殖后，形成的兩個子細胞相同，仍為洋蔥根尖細胞，為什么能拷貝不走樣？學生能答出“遺傳物質DNA復制后平均分配到兩個子細胞中”;問題（3）：DNA主要位于染色質上，染色質呈細長的絲狀，交織成網(wǎng)狀，如同一團亂毛線，怎樣才能保證復制后的DNA平均分配呢？引發(fā)學生進一步思考：染色質能否發(fā)生形態(tài)的變化，如形成一種比較整齊緊湊的形態(tài)，以便于平均分配？通過閱讀和查閱資料，學生能收集到“染色質絲可螺旋纏繞、縮短變粗，變成一定形態(tài)的染色體”等信息;問題（4）：分裂期又分為前、中、后、末四個時期，試想各時期染色體有哪些變化特點與DNA精確平均分配到兩個子細胞中有關？引發(fā)學生進一步思考：為什么前期要發(fā)生染色質向染色體形態(tài)的轉變？為什么中期染色體著絲點要在赤道板上排整齊？為什么后期要發(fā)生著絲點斷裂均分等拉向兩極？為什么末期染色體又要重新還原成染色質的形態(tài)？在上述一系列問題的探究過程中，學生能很好地理解各時期為什么要發(fā)生相應的變化，從而記住各時期的主要變化特點。此時，教師可引導學生歸納細胞有絲分裂的特征和意義。因為學生熟悉分裂期的變化特點，所以容易歸納概括出細胞有絲分裂的特征和意義，且記憶深刻長久。

又如，減數(shù)分裂概念的介紹，如按照書本知識的順序，先介紹生物學家魏斯曼的預測：“在卵細胞和精子成熟過程中，必然有一個特殊的過程使染色體數(shù)目減少一半。受精時，精子和卵細胞融合，恢復正常的染色體數(shù)目。”（這個預測在19世紀80年代已被其他科學家通過顯微鏡觀察所證實）然后引出減數(shù)分裂的概念：“減數(shù)分裂是進行有性生殖的生物在產(chǎn)生成熟生殖細胞時，進行的染色體數(shù)目減半的細胞分裂。在減數(shù)分裂過程中，染色體只復制一次，而細胞分裂兩次。減數(shù)分裂的結果是，成熟生殖細胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細胞的少一半。”由于概念比較長，會導致學生難以記憶和理解。對此，可先提出一個問題：細胞有絲分裂過程中，染色體復制幾次，細胞分裂幾次，結果子細胞中染色體的形態(tài)、數(shù)目與親代細胞相同？學生因為有細胞有絲分裂的知識基礎，一般都能回答出“各一次”。接著提問：“減數(shù)分裂是一種特殊方式的有絲分裂，分裂過程中染色體復制幾次？細胞分裂幾次？如還是各一次，行不行，為什么？”從而讓學生自己找到減數(shù)分裂的特殊性，這要比教師直接告訴學生效果要好得多。

再如，對DNA分子復制過程的學習，如按照書本知識的順序，先介紹DNA分子復制的過程，再總結出DNA分子復制需要的基本條件以及精確復制的原因，也可讓學生聽懂，但學生缺乏理解，記憶不深刻。對此，教師可精心設計問題，引導學生在問題探究中學習知識。如問題（1）：細胞有絲分裂中DNA分子進行復制并平均分配到兩個子細胞中，拷貝不走樣，結果子細胞與親代細胞相同，試問1個DNA分子是如何精確復制成2個相同的DNA分子的？需要哪些基本條件？原料是什么？除原料外還需要什么？問題（2）：DNA分子復制過程需要親代DNA分子作模板，而DNA分子具有規(guī)則的雙螺旋結構，要不要解旋？如果要解旋則需要什么條件？問題（3）：有了精確的模板和原料，怎樣才能保證DNA分子在復制過程準確無誤？問題（4）：在DNA分子復制過程中如何加快進程？在解決這些問題的過程中，學生自然加深了對DNA分子復制的理解。

轉換課堂教學方式，取得的效果就會大不一樣。讓學生在問題探究中學習生物學知識，可很好地培養(yǎng)學生的科學思維。

二、 由結論探究過程，組織開展活動

“授人以魚，不如授人以漁”，說的是傳授給人既有的知識，不如傳授給人學習知識的方法。道理大家都懂，一條魚能解一時之饑，卻不能解長久之饑，如果想永遠有魚吃，那就要學會釣魚的方法。然而，真正在教學中貫徹落實時，常常大打折扣。許多生命科學結論都是科學家經(jīng)過多年探究和研究所獲得的成果結晶。由于受實驗條件和技術手段的限制，很多中學都不具備相應的設備條件，多數(shù)教師在教學中常常照本宣科，將科學結論直截了當?shù)馗嬖V學生，僅充當了知識的傳授者，導致學生知其然而不知其所以然，而短時記憶的知識也會較快遺忘。現(xiàn)在信息技術快速發(fā)展，多媒體教學已經(jīng)普及，這為生物課堂教學提供了諸如圖片、視頻、模擬實驗等豐富多樣的教學資源。充分利用以“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的現(xiàn)代教育技術可在一定程度上減少學生學習活動中所需的實驗耗材及對相關場地條件的依賴，能讓學生通過模擬實驗重溫科學家科學研究的過程，加深對生命微觀結構的認識，深刻領悟科學研究的基本方法，并習得相關的實驗操作技能。

例如，在教學生物必修1《細胞膜——系統(tǒng)的邊界》時，對于“細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它有自己的邊界——細胞膜”這一知識點，教師常根據(jù)課本的介紹，采用舉例的方法直接給出結論：任何系統(tǒng)都有邊界。如使人體內(nèi)部與外界分隔開的皮膚和黏膜，便是人體的邊界;細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，細胞膜就是它的邊界。筆者覺得這樣的講授，盡管直截了當，但不具有說服力。比如說，學生會想為什么細胞壁不是植物細胞的邊界呢？對此，筆者設計了如下實驗探究活動：

（1）細胞膜是不是真實存在的？怎樣證明？請結合實驗材料（給學生提供相關材料和用具：顯微注射器、伊紅染料和變形蟲）進行實驗探究。經(jīng)小組交流討論，學生進行了實驗模擬展示：如圖1，用顯微注射器將伊紅染料注入變形蟲體內(nèi)，伊紅很快擴散到整個細胞，但并沒有很快逸出細胞。由此可以說明：細胞作為一個基本的生命系統(tǒng)，它有自己的邊界——細胞膜。

（2）上述實驗我們中學生能親自動手做嗎？能否找到替換材料？

學生活動：將雞蛋敲開，用蛋清分離器將蛋黃與蛋清分離（如圖3）。

實驗現(xiàn)象：轉動蛋清分離器中的蛋黃，蛋黃形狀改變，但沒有物質流出;用玻璃棒輕壓蛋黃，蛋黃膜有彈性，不破裂。由此得出結論：蛋黃膜為蛋黃的邊界，細胞膜為細胞的邊界。

對于“細胞膜成分”這一知識點，如教師照本宣科地介紹：“細胞膜主要由脂質和蛋白質組成，此外還有少量的糖類?！庇捎趯W生通過自主預習就能理解，教師再講一遍，學生毫無新鮮感，收獲也不大。而若教師先簡要介紹一下科學家的探究過程，則既便于學生接受知識，又能讓學生領悟科學研究的方法，同時知道：用蛋白酶處理細胞，能破壞細胞膜的結構;根據(jù)“酶的專一性”可得出細胞膜成分中含有蛋白質;用脂質溶劑處理細胞，細胞膜可被溶解;根據(jù)“相似相溶”原理可得出細胞膜成分中含有脂質;此時再讓學生結合科學家研究出的細胞膜結構模型示意圖（PPT展示）進行學習，學生便可分析得出結論：①在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富;②功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數(shù)量越多。

對于“細胞膜的功能控制物質進出細胞”這一知識點，如教師照本宣科地介紹“細胞需要的營養(yǎng)物質可從外界進入細胞，細胞不需要的或者對細胞有害的物質不容易進入細胞。細胞產(chǎn)生的分泌物、廢物可排到細胞外，但是細胞內(nèi)的核酸等重要成分卻不會流失到細胞外”，學生由于缺乏感性認識，只能被動地接受細胞膜的此項功能。而若引導學生先做一下對照實驗，結果就會大不一樣。如：取已分離的完整的雞蛋黃兩份，分別浸泡到黑墨水和中性紅染色液（活性染色劑）中，染色3分鐘;然后分別用蛋清分離器取出蛋黃，用清水輕輕沖洗蛋黃表面的浮色。結果浸泡到黑墨水中的蛋黃不變色，浸泡到中性紅染色液中的蛋黃變紅色。由此可得出結論：黑墨水分子不能通過蛋黃膜進入蛋黃，中性紅染色液分子能通過蛋黃膜進入蛋黃。由此說明蛋黃膜對物質的進出有選擇性，細胞膜具有“控制物質進出細胞”的功能。

“記錄在紙上的思想就如同某人留在沙地上的腳印，我們也許能看到他走過的路徑，但若想知道他在路上看見了什么東西，就必須用我們自己的眼睛去觀察?！弊⒅靥骄窟^程，組織開展活動，有助于提升學生的思維品質，讓學生更加熱愛和珍惜學習的機會，能在尊重事實的基礎上，客觀、審慎地看待問題，學會批判性思維。

三、 由現(xiàn)象探尋本質，鼓勵學生發(fā)問

生物學課程要求學生主動地參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗假設、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習得生物學知識，養(yǎng)成科學思維的習慣，形成積極的科學態(tài)度，發(fā)展終身學習及創(chuàng)新實踐的能力。教師應鼓勵學生發(fā)問，使發(fā)問成為一種教學常態(tài)。偉大的教育家陶行知說過：“發(fā)明千千萬，起點是一問。智者問得巧，愚者問得笨?！边@句話闡述了發(fā)問的重要性。因此，教學中教師應鼓勵學生自己觀察、思考、發(fā)問，并在提出假設的基礎上進行探究活動方案的設計和實施。在小組合作探究時，教師應兼顧不同發(fā)展水平的學生，小組成員之間的分工要明確并適時調整，使每一個成員都有機會擔任不同的角色。

例如，生物必修3《植物生長素的發(fā)現(xiàn)》這一節(jié)課的學習目標為：概述植物生長素的發(fā)現(xiàn)和作用;進行實驗設計和實驗結論的評價，訓練邏輯思維的嚴密性;體驗生長素發(fā)現(xiàn)過程中蘊含的科學精神。課堂上，學生重點提出四個問題：胚芽鞘產(chǎn)生生長素的是哪一部位？植物向光性生長的原因是什么？生長素促進生長的具體原因是什么？如何驗證生長素運輸?shù)姆较蛐裕窟@四個問題對應的探究活動在課本上沒有具體的設計，僅依靠學生個人的力量是難以解決的。而課本上有關生長素發(fā)現(xiàn)史的介紹中又能找到它們的“影子”。為此，教師可布置探究活動任務：各學習小組進行合作探究，以繪制草圖的形式設計出大致的實驗思路，然后進行活動展示?；顒咏Y束后，學生互評、教師點評，最后由學生對實驗設計進行再加工及修正完善。

綜上，發(fā)問不等同于提問，發(fā)問著眼于學生自主學習活動和學習行為，喚醒和組織學生在頭腦中產(chǎn)生問題、設計問題 ，把學生培養(yǎng)成提出問題的主體，促進學生主動參與教學活動，能勇于提問，敢于探究。對此，教師在生物教學中應引導學生自己提出問題，進行合作探究，透過現(xiàn)象探尋本質，讓學生在問題探究中提升自身的學科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]? 張卓鵬.一個雞蛋黃的三個實驗[J].教育與裝備研究，2017（5）：75-76.

[3]? 張卓鵬.自主課堂的品質提升路徑研究[J].教育視界，2018（1）：63-65.

（責任編輯 黃春香）