用問題引領科學思維訓練的嘗試*

李永加

（吉林省蛟河市第一中學校 吉林蛟河 132500）

科學思維是生物學學科核心素養的要素之一，是形成生命觀念的重要途徑。生物學中的許多重要概念和規律都是科學思維的產物,而科學思維的形成，需要在問題的不斷提出和解決中完成，因此，課堂教學中進行適時、適量、適度的問題串設計，可有效培養和發展學生的科學思維。問題串是呈現教學內容的邏輯順序和學生認知能力的發展順序的“問題連續體”［1］，所設計的問題是環環相扣的，前一問題是后一問題的前提和基礎，后一問題是前一問題的延續、補充和拓展。教師通過連環式提問,能使學生的科學思維能力和品質不斷提升和發展。

1 問題串的呈現方式、方法及案例

1.1 激發興趣的問題串 利用學生的強烈求知欲，以其熟悉的生物學事實或現象進行連環提問，當興趣被充分地激發后,學生帶著愉悅的情緒進入學習狀態，能主動接受和處理有關信息，探求新知。例如，在“免疫學的應用——疫苗”的教學中，為激發興趣可設計如下問題：①只有被狂犬咬傷，才可能患狂犬病嗎？②若預防被狂犬咬傷，應注射什么藥物？③若已確定被狂犬咬傷，如何處理？④狂犬疫苗中，發揮免疫學作用的是什么？再如，有關“神經調節——反射”的教學內容中，激發學習興趣可設計如下問題：①高位截癱的人是否有膝跳反射、排尿反射等反射活動？②嬰幼兒為什么會尿床，為什么長大后知道去廁所排尿？③排尿反射是條件反射還是非條件反射？④吹口哨使嬰兒排尿，是條件反射還是非條件反射？④總結：條件反射與非條件反射（在刺激信號的形式上、參與的神經中樞等方面）主要區別有哪些？結合學生熟悉的生物學事實或現象進行連環提問,可充分激發學生的學習興趣,調動學習、討論、探索的積極性，提升科學思維。

1.2 引導探究的問題串 教材和教學設計給予探究活動的支撐過多,學生在有限的知識學習基礎上，沒有更多的機會思考討論，沒有機會親歷實驗觀察和發現新問題的過程,沒有機會探尋真正未知的問題,所以很難達到理性思維和學科方法訓練的目的［2］。鑒于此，為確保探究的興趣和探究內驅力,教師可設計具有一定深度和遞進性的問題，由表及里、層層深入地啟發學生發現、交流和解決問題,讓學生的思維過程在探究活動中得以充分展示，培養學生分析、綜合、評價和創新的高階思維能力。鼓勵學生提出與教材不同的新思路、新設計、新方法，引發學生提出新問題，保持學生的創新熱情［3］，讓學生頭腦中的知識脈絡在問題解決中逐漸清晰。例如在學習“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”實驗時，可設計一系列引導探究的問題：①本實驗的實驗目的和實驗原理是什么？②選材時應注意什么？③實驗的自變量、因變量是什么，主要的無關變量有哪些？④該實驗為什么要進行預實驗，預實驗能減少誤差嗎？⑤該實驗的對照組如何設置,預實驗和正式實驗都需要設置對照組嗎？⑥用生長素類似物處理插條的方法有哪些，有何區別？⑦該實驗的結果能否體現生長素類似物的作用特性？⑧所研究的生長素類似物促進植物生根的最適濃度,會因為季節的變化和枝條的老幼而有差異嗎？⑨該實驗設計的過程中遵循了哪些原則？讓學生從科學發現與探索的角度進行研究,能充分調動其參與學習的積極性，使之能觸類旁通、舉一反三，從而更好地提升問題求解、決策、批判性思維、創造性思維等高階思維能力。

1.3 突破難點的問題串 問題的設計圍繞重難點展開，教師要抓住教學的重難點層層設問，逐層發問，化難為易，使學生理解教材的深層內涵，厘清知識發生的本原，把握教材中最主要、最本質的內容，從而達到激發學生探究熱情、提高學生邏輯思維能力的目的。只有這樣，才能幫助學生突破難點,直達知識內容的本質。例如，“染色體數目變異”是教學中的難點，其中“三倍體無子西瓜的培育過程”是難中之難，突破該難點可設計如下問題串：①為什么以一定濃度的秋水仙素溶液滴在二倍體西瓜幼苗的芽尖？②秋水仙素的作用是什么？③獲得的四倍體西瓜為何要與二倍體雜交？④為什么要用二倍體西瓜的花粉刺激三倍體？⑤三倍體西瓜為什么沒有種子？⑥三倍體西瓜是否可能有種子（繪制細胞分裂圖像加以說明）？⑦每年制種非常麻煩，是否有別的替代方法？⑧三倍體無子西瓜培育的遺傳學原理是什么？⑨培育過程中，最初為什么用四倍體作母本,四倍體作父本能否培育成功（可作為課后作業，查閱相關資料，嘗試進行解釋）？這樣的問題能使學生沿著臺階步步深入，達到對知識深入、深刻的理解。問題設計緊扣教學的重點和難點,重視學生對知識點的理解與運用。當學生思維受阻時，連環提問能給學生思維引導，帶來恍然大悟的感覺。如此可有效剖析重點和突破難點。

1.4 鞏固復習的問題串 復習教學注重的是綜合運用所學知識解決具體問題,并在問題解決過程中提升學生思維能力和理解水平。要使復習課高效且精彩,問題的設置很重要。教師要深入研究，把握教材核心，在復習內容的重點和難點、易錯及易混處或延伸處設置連環問題,再現知識的形成過程，引導學生思考、分析與探索。在復習課中要將開發學生的智力、培養學生的思維能力作為主要任務，可適當運用連環式提問。例如，在進行“隔離與物種的形成”的復習教學時，可設計：①什么是物種？②馬和驢是否為同一物種？③馬和驢交配產生的后代騾子是否為新物種？④一定自然區域的所有騾子是不是種群？⑤物種形成的必要條件是什么？⑥什么是隔離？⑦地理隔離和生殖隔離的區別？⑧新物種形成的標志是什么？通過環環相扣的問題厘清“隔離”“物種”等概念及其聯系，建立并強化生命觀念，進而提高復習教學的效率。

2 關于“用問題引領科學思維訓練”的幾點教學建議

2.1 基于學情分析，對問題串的設計須準確定位 學習是學習者積極構建知識和經驗的過程，即通過新經驗與原有知識和經驗的反復雙向互動以充實、豐富和轉化其知識和經驗，從而提高能力。因此,教師設計問題串應在充分分析學情的基礎上準確定位,即問題的設計既要保證問題具有思維價值，又要控制好難度。只有在學生現有知識、經驗和能力的基礎上,貼近學生學習的內容設計問題,才能有效促進新知識的吸收,提高教學效率。太難的問題會讓學生感到無助，會失去探索的熱情，太容易的問題會讓學生感到無聊，會失去探索的興趣。因此，教師備課時應根據具體的教學內容，并結合實際學情設計問題串，這有利于引導學生的思維，提高學生的思維能力。

2.2 注重邏輯關聯，設計的問題要具有層次和梯度 生物學課程中的科學思維，要以生物學事實、概念為基礎，生物學概念是思維的細胞。在思維過程中，抽象與概括、歸納與演繹、分析與綜合，又彼此關聯［4］。因此，學生對問題的理解是基于多種思維方式的漸進過程。教師在了解學生的知識水平和思維能力的前提下而運用問題串進行教學，本質上是引導學生主動帶著問題思考,從淺至深構建知識體系的過程。其設計應以教學目標為基礎，使每個問題都成為學生思維的階梯。根據知識之間的內在聯系,將一些有一定思維價值的內容設計成一套層次化、分級化的問題，能將學生的思維逐步引向一個新的高度。引導學生多角度發散思考，以嚴密的思維形成結論，既可培養學生解決問題的能力,又發展學生的科學思維,以科學思維、科學探究的途徑樹立正確的生命觀念。這就要求教師對學生提出的問題應當是循序漸進的、有層次的和逐步深化的。通過這種方式，可促使學生關注某一主題，并逐步開展深入的探究活動。課堂的問題設置應體現教學內容的邏輯順序和學生認知能力的發展順序，因此，問題的難度、深度和廣度應以適當的速度前進,問題的設置既要關注橫向擴展，又要重視深度挖掘，使學生完成由知之甚少到漸多、從知之尚淺到漸深的轉變。

2.3 加強任務驅動，提供交流、討論的時間和空間 著名教育專家朱正威先生在“生物教學論壇”（2007年）在線研討中曾指出：將要學習的內容組成問題串的形式是任務驅動式的教學，應該提倡。但其也有缺點，特別是問題過細，學生思考的余地不大。有些內容變成若干問題可分組討論，然后再交流，讓學生的自主性更大些。因此，運用問題串應考慮與分組討論、合作探究、互動交流等方式的結合，以保證學習任務有充足的驅動力，有效、高效地驅動思考。

思考是頓悟的前提,也是學生感受知識形成的思維過程。連環式發問的內容具有豐富的知識信息量，學生自主解決問題需要足夠的時間。環環相扣的各個環節既要保證思維價值,也要保證問題的提出要面向全體學生,尊重和兼顧學生的個體差異，讓每位學生都有相應的收獲。在學生充分思考之后，對于難度較大的問題，教師可進行適當的提示、點撥，啟發學生思維。同時，也要盡可能為學生提供表達見解的機會和時間,讓學生在思維碰撞的過程中頓悟。此外，運用問題串進行教學不該是“滿堂問”，也不該是過于細致地問，而應該是適時、適量、適度地問。

2.4 關注動態生成，有效利用預設之外的教學資源 科學思維強調認知方式,還包含有激發學生“崇尚真知，追求科學知識”的認知動機［5］。學生基于這種認知動機下的積極思考,在連環式問題的提出和解決過程中,必然會出現各種質疑或對同一問題的不同見解。在師生互動交流時，會有超出預設之外的生成性課程資源。例如師生在教學過程中由于自身的理解而產生的新知識，新的體驗，情感、態度和價值觀的矛盾沖突等都可成為教學素材。生成性資源是課堂教學的寶貴財富，對之加以合理的使用,有利于加深學生對知識的深刻理解和熟練運用,有利于創設學生持續性思考和探索的教學氛圍,有利于培養學生的創造性思維和質疑精神。

此外,利用問題串還可增強學生對知識信息的記憶效果。學習的本質是在特定環境下，生活經驗帶來的神經通路改變。或者說，學習是人腦中命題網絡的重構，記憶則是重構的命題網絡存儲［6］。高中生物學教材中也指出,學習是神經系統不斷地接受刺激，獲得新的行為、習慣和經驗積累的過程。記憶則是將獲得的經驗進行貯存和再現。學習和記憶相互聯系，不可分割。問題串可提高知識信息的刺激強度和刺激頻率,進而提升知識信息的學習和記憶效果。在環環相扣的問題連續刺激下，學生形成長期記憶，甚至是永久記憶。

3 結語

課堂教學中適時、適量、適度的連環式提問，可激趣引導、互動深究、比較拓展,在基于層次性、漸進性、啟發性、適時性等課堂提問的原則下，會有效推進課堂教學。當然，問題串只是科學思維訓練方法中的一種,課堂教學中有效提問的方法繁多，正所謂“教學有法而教無定法”，沒有最好的方式,只有更適合的方式。無論是以趣設問，還是以疑設問，或是以需設問，其目的都是增強思維活動的情境化程度,促使學生積極參與教學活動,激發學生的靈感,引導學生進行獨立思考，強化學生對知識的領悟和理解，培養和發展學生的科學思維，進而達成預期的教育教學目標。