論高中生物“問題提出型”課堂教學的構建

摘 要 “提出問題”是科學探究的核心要素，是目前的“問題解決型”課堂教學無法實現的。系統闡述了問題產生的途徑，在此基礎上分析歸納了影響學生“提出問題”的因素，進而有針對性地提出了構建“問題提出型”課堂教學的策略。

關鍵詞 高中生物 問題提出 教學策略 生物學教學

中圖分類號 G633.391 文獻標志碼 B

“問題提出型”課堂教學是以培養學生提出問題為主的，不同于傳統的以學生解決問題為主的“問題解決型”課堂教學。《普通高中生物課程標準（實驗）》要求培養學生“通過觀察或從現實生活中提出與生物學相關的、可以探究的問題”的能力。但在目前的生物學課堂教學中，教師比較注重設置高質量的問題或問題串驅動學生開展探究性教學，而忽視如何引導學生提出問題?，F在的課堂一般是教師問得精彩，學生討論得熱烈，圓滿地解決了教師提出的問題。其實，教師都明白“提出問題”比“解決問題”更重要，問題的提出是科學的起點，是知識的生長點，是學生主動求知的開端。培養學生“提出問題”的能力能促進學生知識的生成與建構，是培養學生核心科學素養重要內容?！皢栴}解決型”課堂教學形成的原因在于教師不了解問題產生的途徑，不清楚學生“提出問題”的能力構成要素，從而影響了教師對課堂教學策略的選擇，因而難以開展“問題提出型”課堂教學。

1 問題產生的途徑

1.1 解釋自然現象過程中與已有認知圖式的矛盾

用已有的認知圖式解釋自然現象的過程中產生的矛盾是思維與現實的碰撞，容易產生問題的火花。例如，由于細胞在高滲環境中失水，在低滲環境中吸水，因此，人們一直認為水分子通過細胞膜是自由擴散的。但在后來的研究中發現細胞膜的主要成分是蛋白質和磷脂，磷脂構成了細胞膜的基本支架，而水分子與脂質不溶，理應很難通過脂溶性的磷脂雙分子層，這就造成了已有的認知圖式（脂雙層的細胞膜骨架）難以解釋自然現象（水分子易于通過細胞膜）。于是，問題產生了：“水分子究竟是如何通過細胞膜的？”這才有了阿格雷對水通道蛋白的發現。在用已有認知圖式解釋自然現象的過程中，教師應要求學生有理性分析的思維、實事求是的態度，敢于質疑已有觀點，否則問題會被忽視。

1.2 對自然現象與實驗實踐現象的“尋根問底”

很多科學發現都源于對自然現象的“尋根問底”。科學家對生命現象的探索往往會從三個層面上提出問題：① “是什么”，這是對生物學現象的描述，用來闡明一個生物學事實或描述一個實驗結果；② “怎么樣”，這是實驗操作階段，通過人為的改變實驗條件，預期或證實生物學現象；③ “為什么”，是生物學原理的探索階段，是對生命本質的思考，科學家通常通過提出假設來解釋生物學現象，然后用實驗論證解釋的正確與否。

例如在“生長素發現”中，科學家通過“什么是向光性”“單側光怎樣引起植物向光彎曲生長”“單側光為什么會引起植物向光彎曲生長”3個問題闡明了植物的向光性及其原理。然后再進一步通過“生長素是什么”“生長素是怎樣促進植物生長的”“為什么生長素能促進植物生長”探索了生長素的作用機理。由此可以看出，“是什么”“怎么樣”和“為什么”的3個問題在探索生命現象的過程中可以不斷往復循環，推動科學研究不斷逼近生命本質。

1.3 從科研文獻資料中獲取

1.3.1 科研文獻資料中陳述的問題

在科研文獻資料中遺留著大量未解決的問題。因此，通過閱讀前人的研究，可以知道很多未知的東西。例如艾弗里研究了格里菲思的肺炎雙球菌活體轉化實驗，提出了格里菲思未解決的問題——轉化因子是什么。生物學文獻資料中存在著大量的理論模型與假說，這些往往是問題的來源。

1.3.2 對科研文獻資料的歸納和分析

通過對科研文獻資料進行列表分析、知識框架圖的構建等，可以提出一些有價值的科學問題。如在學習了“自由組合定律”后，分析孟德爾的假設，學生知道，孟德爾闡述的是控制兩對相對性狀的兩對等位基因互不干擾、獨立分配時的遺傳現象，即意味著這兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上，且兩對等位基因之間不存在相互作用。據此，教師可以引導學生列表分析兩對等位基因之間存在各種關系時的遺傳情況，從而提出有價值的問題（表1）。

1.3.3 對科研文獻資料的質疑

科學問題來自于懷疑精神。對已有的生物學知識和觀點的質疑推動著科學不斷地在糾錯中成長完善。如在對“遺傳物質是什么”的探索過程中，在20世紀20年代，基于人們對蛋白質的認識水平，人們認為：蛋白質是遺傳物質。到了30年代，開始有少數科學家對此表示懷疑，認為DNA是遺傳物質。于是，科學家開始尋找DNA是遺傳物質的證據。

1.4 來自于人際間的知識交流

科學問題可以在人際間的知識交流中產生。通過交流，會不斷地受到啟發，從而提出自己獨特的見解。例如科學家在研究了常染色體上的基因的遺傳方式后，同樣可以受到啟發產生問題：“如果這對等位基因在性染色體上，會出現什么樣的遺傳現象？”

1.5 來自于社會、生活的需求

科學的發現與研究離不開社會的需要，知識是在解決現實生活、生產中的實際問題過程中產生與生長的。例如屠呦呦對瘧疾的研究；對酶的研究最初也起源于19世紀50年代法國葡萄酒變酸的問題。

2 影響學生“提出問題”的因素

2.1 學生的動力因素

興趣和求知欲是學習的心理動機，支配著學生不斷提出問題、探索新知、探索真理。高中生對生物學習的興趣發展大致有四個層面：

① 直覺興趣，他們對呈現出來的生命現象或生物學實驗現象（包括演示實驗、模擬實驗）充滿好奇；

② 操作興趣，他們會對觀察到的生命現象動手操作，用以驗證或探究，大部分學生一上實驗課就情緒高漲；

③ 因果認識的興趣，他們不僅僅滿足于實驗操作，而傾向于對生命現象原因或機理的探索，渴望理解生命本質；

④ 概括認識的興趣，受個別生命現象的因果聯系的啟發，去探索其他的生命現象，總結歸納包容性更大的一般性規律。

因此，在生物學教學中，教師要遵循學生興趣發展的層次來設計教學。首先，教師要從從學生的直接興趣入手，從認識生命現象本身的興趣開始，創設真實的生物學情境，激發學生的好奇心；然后，讓學生動手操作來體驗生物學現象的形成過程，即調動學生的操作興趣，誘導學生產生探究生命現象形成原因的欲望，也就是因果認識的興趣；最終，使學生在好奇心和求知欲的驅使下，能夠積極主動地提出問題并探求問題的解決。

2.2 學生“提出問題”的能力結構

學生“提出問題”的能力結構主要包括學生的知識結構、認知技能與思維策略三方面。學生的知識結構是“提出問題”的前提。這里的知識結構包括學生已掌握的生物學知識（包括生物學概念、原理、生物學實驗知識、生產生活實踐知識等）與其他的學科知識。問題來源于學生已有的知識結構與生命現象之間的矛盾，驅動著學生由已知知識向未知知識的探究。豐富的知識能引發學生從不同的角度去分析生命現象，有利于問題的提出。例如“水通道蛋白”的發現中，如果學生利用化學學科相關的知識，分析水分子進出細胞膜的生命現象，就能提出“水分子是如何通過細胞膜”的問題。

認知技能包括觀察技能、實驗操作技能。生命科學是實驗科學，生命本質的探索離不開實驗與觀察。因此，在生命科學領域中，實驗觀察是提出問題的最重要、最基本的一種途徑。觀察和實驗技能是最基本的認知技能。

思維策略是對信息進行加工的思維方法，可促使學生通過觀察、分析具體的生物學情境，檢索并提取已有的知識結構，選擇一定的思維方法去思考問題。例如，學生在學完以DNA作為遺傳物質的生物體內的遺傳信息的傳遞后，通過列表分析，選擇類比的思維，提出“在以RNA作為遺傳物質的生物體內遺傳信息是如何傳遞”的問題（表2）。

2.3 學生的情感、態度與價值觀

科學源于生產、生活實踐，又應用于生產、生活實踐。這要求學生關注生活、關注社會、關愛他人。只有這樣，學生才具有使命感、社會責任感，才會關注社會生活中的生活學問題。只有具有強烈的使命感和社會責任感，學生才會實事求是，勇于質疑。通過關注困撓人類的瘧疾，才有了青蒿素的發現與提??；關注“惡苗病”，才有了赤霉素的發現。

學生“提出問題”的能力是能通過學習活動中培養起來的。因此，教師的課堂組織策略、教學設計、教學策略的選擇，及對學生所提問題的評價等都會影響學生“提出問題”的能力的發展。具體關系總結如圖1所示。

3 構建“問題提出型”課堂教學的策略

3.1 創設和諧教學氛圍，精心保護學生的好奇心

美國心理學家羅克斯認為：“成功的教學依賴于一種真誠的尊重和信任的師生關系，依賴于一種和諧安全的課堂氣氛?！币虼?，在課堂教學的組織策略上，教師必須要創設和諧民主的教學氛圍，使學生敢于展現自我。在這種氛圍下，學生的好奇心才會被點燃。例如將雙縮脲試劑放入蛋白質溶液中呈現紫色，學生會好奇：為什么會呈現紫色？

3.2 強調問題意識，激發學生的提問動機

通過對科學家“提出問題”的歷史事件進行教學編輯，讓學生了解科學發現始于問題，問題的提出促成了知識的生成與建構，從而使學生樹立問題意識，明確提出問題的重要性。例如，科學家在利用噬菌體作為實驗材料證明了DNA是遺傳物質后，美國學者庫蘭特對RNA病毒的遺傳物質產生了疑問，最終利用煙草花葉病毒的重建實驗證明了在RNA病毒中，RNA是遺傳物質的論點。又如科學家在揭示酶的化學本質是蛋白質后，切赫和奧特曼產生了疑問：“是不是所有的酶都是蛋白質？”最終通過實驗完善了對酶的化學本質的定義。

3.3 關注知識結構的開放性，促使學生問題的生成

“提出問題”的能力與知識結構的合理建構有關。教師習慣于向學生展示封閉式的知識結構體系，這不利于學生問題的生成。在生物學教學中，教師應指導學生將知識系統化和概括化，特別應指導學生建構起有序而開放的知識結構，促使學生提出問題。例如在學習了“生物體中的遺傳信息流，克里克歸納出了中心法則，并對其進行了補充”這些內容后，教師可以讓學生進一步完善知識結構，如在中心法則的基礎上，補充DNA、RNA、蛋白質等的功能，并借鑒克里克對中心法則的補充引導學生提出下列問題：① DNA和RNA均能復制，蛋白質在某些情況下能不能復制？② 蛋白質能調控DNA的復制、RNA的轉錄和翻譯，那么RNA能否調控DNA的復制、RNA的轉錄與翻譯？③ 有些蛋白質和RNA能作為催化劑，有些DNA是否也能起催化作用？這樣從而建立起開放型的中心法則的知識結構（圖2）。

3.4 注重思維方法的教學，使學生善于“提出問題”

有了良好的學習氛圍、強烈的提問動機與有序開放的知識結構后，學生可能仍然提不出問題，仍然無法從已知走向未知，究其原因是沒有掌握“提出問題”的思維方法。因此，在生物學教學中滲透“提出問題”的思維方法是極其重要的?！疤岢鰡栴}”的思維方法有很多：逆向思維法、類比聯想法、追因索果法、條件改變法、比較歸納法等等。下面就在“提出問題”過程中最普遍的重要思維方法作簡單介紹。

3.4.1 逆向思維法

從生物學問題的相反方面進行思考與探索，從而提出問題的一種質疑方法。例如孟德爾研究“分離定律”，研究的是“顆粒遺傳”，提出了體細胞中存在的兩個等位基因是各自獨立、互不混雜的。學完“分離定律”后，教師可以讓學生解釋自然界中的生命現象：紅花與白花雜交，其后代開出粉紅色的花。從而誘導學生從分離定律的對立面思考，進而提出問題：如果這對等位基因是相互作用的，可不可以解釋這種遺傳現象？

3.4.2 類比聯想法

通過類比聯想也是生物科學研究中常用的“提出問題”的思維方法。它是根據兩種事物在某些特征上的相似性，作出相似的假設。例如受“植物是由細胞構成”的啟發提出“動物是不是也由細胞構成”的問題；根據噬菌體（DNA病毒）的遺傳物質是DNA，提出“煙草花葉病毒（RNA病毒）的遺傳物質是不是RNA”的問題。

3.4.3 追因索果法

教師利用學生的好奇心與求知欲，引導學生對生命現象進行“是什么”“怎么樣”和“為什么”的提問，從而不斷促進學生對生命本質的思考，使學生不斷生成和建構認知結構。例如光合作用的發現過程中，科學家是緊緊圍繞著以下問題展開研究的：植物生長發育所需要的物質是什么，從哪里來？如果沒有光，植物的生長將會怎么樣？為什么植物的生長需要光照？……

3.5 合理評價，激勵學生提出可以探究的科學問題

教師需要“善待”學生提出的問題，應該對學生敢于提出問題及時給以肯定，強化他們的提問動機。評價問題的三個標準：① 問題提出的知識結構的綜合性（單一知識、單一學科知識？多學科知識？）；② 問題的深刻性（屬于感知水平？操作水平？指向生命機理？知識或技能應用水平？）；③ 問題表述的明確性與具體性。當然，學生提出問題時采用的思維方法也可以用于評價問題的價值。再讓學生對照評價標準進行自評、他評等，使學生學會提出“可以探究的科學問題”！

4 總結

由于教育的綜合性，教師在選擇某一材料展開教學時，可以從不同的側面來培養學生“提出問題”的能力。例如教師在利用科學發現史進行教學時，既可以激發學生的學習動機，又可以進行知識結構、認知技能、思維方法等“提出問題”的能力結構的培養，還能對學生進行情感、態度與價值觀的養成教育。

培養學生“提出問題”的能力，提升學生的學科核心素養，使生物學教學由“問題解決型”走向“問題提出型”是當今教育的需求！

參考文獻：

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