在問題探究中提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)

陳鋒鋒

[摘? ?要]生物教師務(wù)必改變傳統(tǒng)的偏重知識(shí)講授的觀念，由引導(dǎo)學(xué)生在知識(shí)線索中學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生在問題探究中學(xué)習(xí)知識(shí)，通過精心設(shè)計(jì)問題、組織開展活動(dòng)、鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)問，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中由結(jié)果倒推原因、由結(jié)論探究過程、由現(xiàn)象探尋本質(zhì)，著力發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]問題;探究;學(xué)科核心素養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2019）11-0081-03

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強(qiáng)調(diào)課程的設(shè)計(jì)和實(shí)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(jiǎn)容量、突出重點(diǎn)、切合學(xué)生年齡特點(diǎn)、明確學(xué)習(xí)要求，確保學(xué)生有相對(duì)充裕的時(shí)間主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠深刻理解和應(yīng)用重要的生物學(xué)概念，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。為此，生物教師務(wù)必改變傳統(tǒng)的偏重知識(shí)講授的觀念，由引導(dǎo)學(xué)生在知識(shí)線索中學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生在問題探究中學(xué)習(xí)知識(shí)，積極開展各項(xiàng)課堂教學(xué)活動(dòng)，著力提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

一、由結(jié)果倒推原因，精心設(shè)計(jì)問題

對(duì)于許多生命現(xiàn)象和生理過程的學(xué)習(xí)，以往教師多是習(xí)慣按照知識(shí)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(xì)，學(xué)生也能聽懂，但常常記不住，知識(shí)點(diǎn)之間也易混淆。例如，在教學(xué)生物必修1《細(xì)胞的增殖》時(shí)，教師習(xí)慣按照細(xì)胞有絲分裂的先后順序，依次介紹細(xì)胞分裂間期及分裂期前、中、后、末各時(shí)期的變化特點(diǎn)（有的教師還針對(duì)各時(shí)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(diǎn)裂均分向兩極，末期——膜仁出現(xiàn)重開始”），最后總結(jié)出細(xì)胞有絲分裂的重要特征：將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制（實(shí)質(zhì)為DNA的復(fù)制）之后，精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。這樣的教學(xué)，看起來先有過程的介紹，后有特征的總結(jié)，是順理成章的，也是符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律的。可事實(shí)上，學(xué)生很難記住各時(shí)期的變化特點(diǎn)，對(duì)于細(xì)胞有絲分裂的重要特征也難以準(zhǔn)確理解。對(duì)此，可由結(jié)果倒推原因，精心設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生在問題探究中學(xué)習(xí)知識(shí)。如問題（1）：一個(gè)細(xì)胞增殖形成兩個(gè)子細(xì)胞，物質(zhì)上肯定有所增加，細(xì)胞增殖先要做哪些物質(zhì)上的準(zhǔn)備？說出你的理由。學(xué)生能答出“蛋白質(zhì)”等物質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者;問題（2）：洋蔥根尖細(xì)胞增殖后，形成的兩個(gè)子細(xì)胞相同，仍為洋蔥根尖細(xì)胞，為什么能拷貝不走樣？學(xué)生能答出“遺傳物質(zhì)DNA復(fù)制后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中”;問題（3）：DNA主要位于染色質(zhì)上，染色質(zhì)呈細(xì)長的絲狀，交織成網(wǎng)狀，如同一團(tuán)亂毛線，怎樣才能保證復(fù)制后的DNA平均分配呢？引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考：染色質(zhì)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(xué)生能收集到“染色質(zhì)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(gè)時(shí)期，試想各時(shí)期染色體有哪些變化特點(diǎn)與DNA精確平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中有關(guān)？引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考：為什么前期要發(fā)生染色質(zhì)向染色體形態(tài)的轉(zhuǎn)變？為什么中期染色體著絲點(diǎn)要在赤道板上排整齊？為什么后期要發(fā)生著絲點(diǎn)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(zhì)的形態(tài)？在上述一系列問題的探究過程中，學(xué)生能很好地理解各時(shí)期為什么要發(fā)生相應(yīng)的變化，從而記住各時(shí)期的主要變化特點(diǎn)。此時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生歸納細(xì)胞有絲分裂的特征和意義。因?yàn)閷W(xué)生熟悉分裂期的變化特點(diǎn)，所以容易歸納概括出細(xì)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(shí)的順序，先介紹生物學(xué)家魏斯曼的預(yù)測(cè)：“在卵細(xì)胞和精子成熟過程中，必然有一個(gè)特殊的過程使染色體數(shù)目減少一半。受精時(shí)，精子和卵細(xì)胞融合，恢復(fù)正常的染色體數(shù)目。”（這個(gè)預(yù)測(cè)在19世紀(jì)80年代已被其他科學(xué)家通過顯微鏡觀察所證實(shí)）然后引出減數(shù)分裂的概念：“減數(shù)分裂是進(jìn)行有性生殖的生物在產(chǎn)生成熟生殖細(xì)胞時(shí)，進(jìn)行的染色體數(shù)目減半的細(xì)胞分裂。在減數(shù)分裂過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞分裂兩次。減數(shù)分裂的結(jié)果是，成熟生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目比原始生殖細(xì)胞的少一半。”由于概念比較長，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以記憶和理解。對(duì)此，可先提出一個(gè)問題：細(xì)胞有絲分裂過程中，染色體復(fù)制幾次，細(xì)胞分裂幾次，結(jié)果子細(xì)胞中染色體的形態(tài)、數(shù)目與親代細(xì)胞相同？學(xué)生因?yàn)橛屑?xì)胞有絲分裂的知識(shí)基礎(chǔ)，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(fù)制幾次？細(xì)胞分裂幾次？如還是各一次，行不行，為什么？”從而讓學(xué)生自己找到減數(shù)分裂的特殊性，這要比教師直接告訴學(xué)生效果要好得多。

再如，對(duì)DNA分子復(fù)制過程的學(xué)習(xí)，如按照書本知識(shí)的順序，先介紹DNA分子復(fù)制的過程，再總結(jié)出DNA分子復(fù)制需要的基本條件以及精確復(fù)制的原因，也可讓學(xué)生聽懂，但學(xué)生缺乏理解，記憶不深刻。對(duì)此，教師可精心設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生在問題探究中學(xué)習(xí)知識(shí)。如問題（1）：細(xì)胞有絲分裂中DNA分子進(jìn)行復(fù)制并平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，拷貝不走樣，結(jié)果子細(xì)胞與親代細(xì)胞相同，試問1個(gè)DNA分子是如何精確復(fù)制成2個(gè)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(fù)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(jié)構(gòu)，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(fù)制過程準(zhǔn)確無誤？問題（4）：在DNA分子復(fù)制過程中如何加快進(jìn)程？在解決這些問題的過程中，學(xué)生自然加深了對(duì)DNA分子復(fù)制的理解。

轉(zhuǎn)換課堂教學(xué)方式，取得的效果就會(huì)大不一樣。讓學(xué)生在問題探究中學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，可很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

二、 由結(jié)論探究過程，組織開展活動(dòng)

“授人以魚，不如授人以漁”，說的是傳授給人既有的知識(shí)，不如傳授給人學(xué)習(xí)知識(shí)的方法。道理大家都懂，一條魚能解一時(shí)之饑，卻不能解長久之饑，如果想永遠(yuǎn)有魚吃，那就要學(xué)會(huì)釣魚的方法。然而，真正在教學(xué)中貫徹落實(shí)時(shí)，常常大打折扣。許多生命科學(xué)結(jié)論都是科學(xué)家經(jīng)過多年探究和研究所獲得的成果結(jié)晶。由于受實(shí)驗(yàn)條件和技術(shù)手段的限制，很多中學(xué)都不具備相應(yīng)的設(shè)備條件，多數(shù)教師在教學(xué)中常常照本宣科，將科學(xué)結(jié)論直截了當(dāng)?shù)馗嬖V學(xué)生，僅充當(dāng)了知識(shí)的傳授者，導(dǎo)致學(xué)生知其然而不知其所以然，而短時(shí)記憶的知識(shí)也會(huì)較快遺忘。現(xiàn)在信息技術(shù)快速發(fā)展，多媒體教學(xué)已經(jīng)普及，這為生物課堂教學(xué)提供了諸如圖片、視頻、模擬實(shí)驗(yàn)等豐富多樣的教學(xué)資源。充分利用以“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的現(xiàn)代教育技術(shù)可在一定程度上減少學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)中所需的實(shí)驗(yàn)耗材及對(duì)相關(guān)場(chǎng)地條件的依賴，能讓學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)重溫科學(xué)家科學(xué)研究的過程，加深對(duì)生命微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，深刻領(lǐng)悟科學(xué)研究的基本方法，并習(xí)得相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作技能。

例如，在教學(xué)生物必修1《細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界》時(shí)，對(duì)于“細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它有自己的邊界——細(xì)胞膜”這一知識(shí)點(diǎn)，教師常根據(jù)課本的介紹，采用舉例的方法直接給出結(jié)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(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，細(xì)胞膜就是它的邊界。筆者覺得這樣的講授，盡管直截了當(dāng)，但不具有說服力。比如說，學(xué)生會(huì)想為什么細(xì)胞壁不是植物細(xì)胞的邊界呢？對(duì)此，筆者設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)：

（1）細(xì)胞膜是不是真實(shí)存在的？怎樣證明？請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)材料（給學(xué)生提供相關(guān)材料和用具：顯微注射器、伊紅染料和變形蟲）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。經(jīng)小組交流討論，學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M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(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞，但并沒有很快逸出細(xì)胞。由此可以說明：細(xì)胞作為一個(gè)基本的生命系統(tǒng)，它有自己的邊界——細(xì)胞膜。

（2）上述實(shí)驗(yàn)我們中學(xué)生能親自動(dòng)手做嗎？能否找到替換材料？

學(xué)生活動(dòng)：將雞蛋敲開，用蛋清分離器將蛋黃與蛋清分離（如圖3）。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動(dòng)蛋清分離器中的蛋黃，蛋黃形狀改變，但沒有物質(zhì)流出;用玻璃棒輕壓蛋黃，蛋黃膜有彈性，不破裂。由此得出結(jié)論：蛋黃膜為蛋黃的邊界，細(xì)胞膜為細(xì)胞的邊界。

對(duì)于“細(xì)胞膜成分”這一知識(shí)點(diǎn)，如教師照本宣科地介紹：“細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有少量的糖類。”由于學(xué)生通過自主預(yù)習(xí)就能理解，教師再講一遍，學(xué)生毫無新鮮感，收獲也不大。而若教師先簡(jiǎn)要介紹一下科學(xué)家的探究過程，則既便于學(xué)生接受知識(shí)，又能讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法，同時(shí)知道：用蛋白酶處理細(xì)胞，能破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu);根據(jù)“酶的專一性”可得出細(xì)胞膜成分中含有蛋白質(zhì);用脂質(zhì)溶劑處理細(xì)胞，細(xì)胞膜可被溶解;根據(jù)“相似相溶”原理可得出細(xì)胞膜成分中含有脂質(zhì);此時(shí)再讓學(xué)生結(jié)合科學(xué)家研究出的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型示意圖（PPT展示）進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生便可分析得出結(jié)論：①在組成細(xì)胞膜的脂質(zhì)中，磷脂最豐富;②功能越復(fù)雜的細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量越多。

對(duì)于“細(xì)胞膜的功能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞”這一知識(shí)點(diǎn)，如教師照本宣科地介紹“細(xì)胞需要的營養(yǎng)物質(zhì)可從外界進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞不需要的或者對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)不容易進(jìn)入細(xì)胞。細(xì)胞產(chǎn)生的分泌物、廢物可排到細(xì)胞外，但是細(xì)胞內(nèi)的核酸等重要成分卻不會(huì)流失到細(xì)胞外”，學(xué)生由于缺乏感性認(rèn)識(shí)，只能被動(dòng)地接受細(xì)胞膜的此項(xiàng)功能。而若引導(dǎo)學(xué)生先做一下對(duì)照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果就會(huì)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(jié)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(jié)論：黑墨水分子不能通過蛋黃膜進(jìn)入蛋黃，中性紅染色液分子能通過蛋黃膜進(jìn)入蛋黃。由此說明蛋黃膜對(duì)物質(zhì)的進(jìn)出有選擇性，細(xì)胞膜具有“控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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。”注重探究過程，組織開展活動(dòng)，有助于提升學(xué)生的思維品質(zhì)，讓學(xué)生更加熱愛和珍惜學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，能在尊重事實(shí)的基礎(chǔ)上，客觀、審慎地看待問題，學(xué)會(huì)批判性思維。

三、 由現(xiàn)象探尋本質(zhì)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)問

生物學(xué)課程要求學(xué)生主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實(shí)踐的能力。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)問，使發(fā)問成為一種教學(xué)常態(tài)。偉大的教育家陶行知說過：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問。智者問得巧，愚者問得笨。”這句話闡述了發(fā)問的重要性。因此，教學(xué)中教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生自己觀察、思考、發(fā)問，并在提出假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行探究活動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。在小組合作探究時(shí)，教師應(yīng)兼顧不同發(fā)展水平的學(xué)生，小組成員之間的分工要明確并適時(shí)調(diào)整，使每一個(gè)成員都有機(jī)會(huì)擔(dān)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(xué)習(xí)目標(biāo)為：概述植物生長素的發(fā)現(xiàn)和作用;進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的評(píng)價(jià)，訓(xùn)練邏輯思維的嚴(yán)密性;體驗(yàn)生長素發(fā)現(xiàn)過程中蘊(yùn)含的科學(xué)精神。課堂上，學(xué)生重點(diǎn)提出四個(gè)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(jìn)生長的具體原因是什么？如何驗(yàn)證生長素運(yùn)輸?shù)姆较蛐裕窟@四個(gè)問題對(duì)應(yīng)的探究活動(dòng)在課本上沒有具體的設(shè)計(jì)，僅依靠學(xué)生個(gè)人的力量是難以解決的。而課本上有關(guān)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(dòng)任務(wù)：各學(xué)習(xí)小組進(jìn)行合作探究，以繪制草圖的形式設(shè)計(jì)出大致的實(shí)驗(yàn)思路，然后進(jìn)行活動(dòng)展示。活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)，最后由學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)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(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)行為，喚醒和組織學(xué)生在頭腦中產(chǎn)生問題、設(shè)計(jì)問題 ，把學(xué)生培養(yǎng)成提出問題的主體，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，能勇于提問，敢于探究。對(duì)此，教師在生物教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自己提出問題，進(jìn)行合作探究，透過現(xiàn)象探尋本質(zhì)，讓學(xué)生在問題探究中提升自身的學(xué)科核心素養(yǎng)。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

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

[2]? 張卓鵬.一個(gè)雞蛋黃的三個(gè)實(shí)驗(yàn)[J].教育與裝備研究，2017（5）：75-76.

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

（責(zé)任編輯 黃春香）