基于問題導引的探究式教學

張曉亞

探究式教學（亦稱探究性學習）是指學生在學習時，教師創設問題情境，讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論等，獨立學習，自行發現并掌握相應的原理或結論的教學種方法。其指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的概念。劉恩山教授說過：“探究性教學的要點：要有高質量的思考。”在中學生物學教學中，探究并不僅僅是實驗的探究，更多的應該是思維的探究。下面以“基因在染色體上”為例，闡述以問題導引的方式開展探究式教學。

1 教材分析

本節是人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》第二章第二節的內容。按照科學發展史的順序，該內容是遺傳因子發現、減數分裂過程發現的延續。按知識的邏輯關系，薩頓假說、摩爾根的果蠅雜交實驗是聯系“遺傳定律”與“減數分裂”的橋梁。教材敘述了從薩頓運用類比推理法，推測基因在染色體上，到摩爾根通過果蠅雜交實驗，提供基因在染色體上的實驗證據。這一科學探究的歷程對學生來說是較好的科學史教學材料，同時也是學習后續內容如伴性遺傳、人類遺傳病等的基礎。

2 學情分析

在學習本節課之前，學生已經學習了孟德爾遺傳定律和減數分裂，具備了“遺傳因子”（即基因）的概念，了解了染色體在配子形成過程中的變化規律。在此基礎上，解決基因與染色體的關系順理成章，符合學生的認知規律。學生已掌握孟德爾的遺傳定律、遺傳圖解、假說演繹法和減數分裂，為學習本節內容奠定了良好的認知基礎。但不同學生的思維方式不同，所以教師要進行充分的預設，并做好應對意外生成的準備。

3 教學目標

3.1 知識目標

（1） 說出基因位于染色體上的理論假說和實驗證據。

（2） 運用有關基因和染色體的相關知識，闡明孟德爾遺傳規律的實質。

3.2 能力目標

比較、推理、觀察、分析的能力。

3.3 情感、態度與價值觀目標

認同科學研究需要豐富的想象力，感受科學探索中的質疑、求實、創新精神，體驗科學探究過程中的樂趣。

4 教學設計思路

教師如果完全按照教材的編排方式講授，本節課會有以下不足：將“基因在染色體上”的推論和證明基因在染色體上的實驗證據直白地告訴學生，教學過程將平淡乏味，難以激發學生的學習興趣，更重要的是學生缺少了體驗“類比推理法”和“假說—演繹法”兩種重要科學研究方法的機會。這樣會使教學遠離課程標準中“倡導探究性學習”和“提高生物科學素養”的課程理念。

筆者將本節課設計成基于問題導引的探究式學習。通過承前啟后的系列化問題，既開啟了學生的思維，激發了學生學習的興趣;同時又給學生的探究學習指明了方向，避免課堂上學生盲從地探究。最終，學生在這些層次化問題的指引下，經過思考、討論、分析等思維的探究過程，體驗科學研究的兩種重要方法，深刻理解了本節課的結論。另外通過延伸的問題，使學生深刻地理解孟德爾遺傳定律的實質，為其學習后續內容打下堅實的鋪墊。

5 教學過程

5.1 引入

教師簡述孟德爾進行豌豆雜交試驗和魏斯曼提出的減數分裂過程的科學史，提出學案上“復習回顧”部分的3個問題：

（1） 依據孟德爾遺傳定律畫圖，并總結Y、y和R、r兩對遺傳因子在形成配子時的行為變化規律。

（2） 依據減數分裂的一般過程圖示，總結含兩對同源染色體的細胞在形成配子時，同源染色體的行為變化規律。

（3） 孟德爾提出的成對遺傳因子與減數分裂中的同源染色體之間有何聯系？

學生通過回顧、思考，不難總結出基因和染色體之間存在著對應關系。通過這三個問題的分析，學生無意識地運用了類比推理的科學思維方法。這比教師舉例講述什么是類比推理，更為深刻。而且，學生思維的興奮點很自然地聚焦在本節課的重點和難點上。

5.2 薩頓的假說

教師利用課件展示薩頓照片和實驗材料——蝗蟲，并展示提問學案上“課前預習”的3個問題：

（1） 薩頓假說的內容是什么？

（2） 薩頓假說的依據是什么？

（3） 薩頓假說的提出，運用的是什么研究方法？得出的結論一定是正確的嗎？

這一部分知識在課本上有較為詳細的文本敘述，且難度不大。所以筆者設計為讓學生課前預習，課堂上展示。

通過以上兩個環節，學生親自體驗了“薩頓假說”的發現過程，不僅體會到了成功的喜悅，而且學生的興奮點也自然轉移到了“基因位于染色體上的實驗證據”的探索。

5.3 基因位于染色體上的實驗證據

教師利用課件展示摩爾根和實驗材料——果蠅，并提出問題①：果蠅作為遺傳學研究的重要材料，有何優點？結合教材的文本描述和教師的提示，學生解決這個問題不是難事。

接下來，教師課件展示摩爾根的果蠅實驗和紅、白眼果蠅圖片，并提出問題②：摩爾根的果蠅雜交實驗的過程、結果分別是什么？對于這個問題的回答，學生需要把教材中的遺傳圖解轉換為規范的語言描述。

以上兩個問題的解決過程培養了學生從教材文本中提取信息的能力和知識遷移能力。此時，在教師的引導下，學生的學習自然過渡到“如果我們是摩爾根的研究助手，面對這樣的雜交結果，我們又該做何分析呢？”教師提出問題③：根據摩爾根的果蠅雜交實驗，分析：

① 紅眼和白眼這對相對性狀，哪個是顯性性狀？為什么？

② 實驗結果符合孟德爾的遺傳定律嗎？

③ F2中3∶1的性狀分離比，說明了什么？

④ 用孟德爾遺傳規律分析，什么現象不能得到合理解釋？

學生通過觀察、思考、推理，結合前面學習的知識，完全可以解決前3個小問題。但對第四個小問題充滿了疑惑。這時，教師適時講述果蠅體細胞染色體組成、性染色體及同源區段和非同源區段，并舉例說明性染色體上基因型的表示方法。

為下面探究環節做好知識的鋪墊。

然后提出問題④：如果基因位于染色體上，如何解釋摩爾根的果蠅雜交實驗的結果，有幾種可能的假設？與摩爾根的雜交實驗結果都相符嗎？

此時，學生探究的欲望被充分激發，學生的分組討論激烈展開。教師引導學生用遺傳圖解進行分析。學生先提出四種假設。假設Ⅰ：位于常染色體上（P：WW×ww）;假設Ⅱ：位于Y染色體的非同源區段上（P：XX×XYw）;假設Ⅲ：位于X染色體的非同源區段上（P：XWXW×XYw）;假設Ⅳ：位于X、Y染色體的同源區段（P：XWXW×XwYw）。給過討論，學生很快排除假設Ⅰ和假設Ⅱ。

教師提問，學習小組代表演板假設Ⅲ和Ⅳ的遺傳圖解，并分析結果。學生不難發現兩種假設都可以解釋摩爾根的實驗結果。此時，學生探究的熱情空前高漲。

教師順勢提出問題⑤，引導學生繼續討論分析：如何進一步設計實驗，以驗證各假設的合理性？學生通過激烈的討論，提出測交的實驗方案，并演板、分析。

至此，本節課的重點得以有效突破。通過這一系列邏輯關聯的問題的導引，學生的邏輯推理、實驗設計與分析、發散思維能力等都得到了有效鍛煉。同樣重要的是，學生雖沒有進行真正的實驗探究，卻親身體驗了“假說—演繹法”的科學研究過程。

5.4 孟德爾遺傳規律的現代解釋

教師利用課件展示細胞減數分裂模式圖，引導學生總結孟德爾遺傳定律的實質，并提出問題⑥：用細胞減數分裂模式圖，分析位于一對同源染色體上的兩對等位基因的遺傳，是否還符合孟德爾的自由組合定律？

教師通過設置新的認知沖突，進一步激發學生思考，開拓學生思維。通過師生的共同分析、總結，不僅加深學生對基因位于染色體上的理解，同時又突出了摩爾根的“基因連鎖和交換定律”。這一環節既解決了本節課的又一個重點，同時又拓展了學生的知識面，為學有余力的學生課后進一步拓展學習提出了任務。

6 教學反思

設計的問題串實現了教學內容問題化;層次化、漸進化的問題有效地激發了學生探究的欲望，使學生的思維始終處于積極活躍的狀態。學生始終是思維活動的主體，教師始終是引領者、組織者，有效提升了學生進行探究式學習的能力。

在基于問題導引的探究式課堂教學中，教師需要做大量的課前準備工作。首先，教師要精心設計問題串，既要體現教材知識問題化、問題設置層次化、層次預設漸進化，為學生課堂上的有效探究鋪路搭橋，又要考慮學生的接受程度，讓學生能夠“跳一跳，摘桃子”。此外，教師如何適時拋出問題，激發學生思維，引導學生探究，充分體現了學生的課堂主體地位，也是決定課堂教學成敗的關鍵。否則，整個課堂“我問你答”，精心設計的探究教學流于形式。最后，教師還要做好充分的預設，并做好對應意外生成的準備。