基于問題驅動的高中生物課堂自主學習能力的培養

岳忠芳

摘要“光合作用探究歷程”是生物科學史上重要案例之一。教師在引導學生學習過程中，可以基于問題驅動學習，引導學生深入探究科學實驗過程，學習科學家科學實驗的思維方式。通過問題驅動，不僅可以讓學生經歷科學探索的過程，還可培養學生自主學習能力和自主學習習慣。

關鍵詞：科學發展史;問題驅動;自主學習

根據學生發展核心素養的表現描述。六大要素之學會學習和實踐創新指出：能自主學習，具有終身學習的意識和能力。問題解決重點是善于發現和提出問題，有解決問題的興趣和熱情;能依據特定情境和具體條件，選擇制訂合理的解決方案;具有在復雜環境中行動的能力等。

光合作用的探究歷程中的經典實驗，既呈現了科學探究中遇到的問題，又涉及解決這些問題的方法。而在學習光合作用探究歷程相關內容時，課堂存在以下幾種現狀：

（1）教師將實驗內容、科學家的姓名、時間和實驗現象及實驗結論等進行列表比較。主要強調機械記憶。

（2）學生過分依賴老師的的講解和教輔資料的歸納、整理內容，沒有自己的深入思考，沒有理解知識的內在聯系，更沒有領會生命觀念。

（3）教師與學生脫離教材，通過資料的總結和大量做題替代知識的分析，雖然能應付平時考試，但是很難適應當今高考對思維能力的要求。

很顯然，這樣的課堂很難培養具備生物學科素養的高端人才，學生沒有掌握靈活應用知識解決實際問題的方法，理性思維、科學探究能力沒有得到培養。在生物學習過程中，學生和教師不能滿足于記憶經典實驗，而是要打破砂鍋問到底，例如，實驗的問題背景是什么？為何選用該種材料為研究對象？得到了什么結論？操作關鍵是什么？實驗中自變量、因變量、無關變量、對照組、實驗組分別是什么等等？

下面以“光合作用的探究歷程”為例，闡述如何在生物課堂教學中提升學生的生物學科素養，進行深度自主學習。以“光合作用的探索歷程”為主線，但并非局限于時間、科學家、現象和結論的識記上，關鍵的是以當時科學家所做實驗為情境，引導學生討論實驗原理和方法，對探究歷程中遇到的問題進行剖析。

1.教師預設問題，優化學習過程

教師通讀教材，不難發現，教材探究歷程是以時間為主線的，每位科學家都是前任科學家的結論為問題突破口進行研究的。教師從實驗者的角度分析，從每位科學家探究的問題背景，實驗過程，實驗結論，所采用的的科學技術和方法，實驗操作要點等角度進行分析，設計了相關問題：

（1）普利斯特利植物更新空氣實驗：只有土壤中的水分是植物建造自身的原料嗎？植物能否從空氣中得到什么？實驗裝置為什么要密閉？有沒有考慮光對實驗的影響？英格豪斯重復普利斯特利實驗時得到完全相反的結論，認為綠色植物也能使空氣混濁。那么空氣為什么會變渾濁？需要在什么條件下發生？英格豪斯應該在哪些條件下重復普利斯特利的實驗才得到“在有光條件下植物才能更新空氣;植物只有綠葉才能更新空氣”的實驗結論？

這一串問題邏輯關系強，思路清晰，對學生的思維的大很好的訓練。設計這些問題的理念是通過引導學生通過自主探究科學發現的過程，學習科學研究的方法并培養科學思維能力。

學生通過學習普利斯特利和英格豪斯的兩個實驗，在教師的引導下自主歸納出科學實驗的基本思路和方法，達到提高學生科學素的目的。

在設個基礎上進一步分析薩克斯、恩格爾曼和魯賓和卡門的實驗。

（2）薩克斯天竺葵遮光實驗的實驗目是什么？為什么葉片要饑餓處理？一半遮光一半曝光的目的是什么？如果實驗目的為“探究天竺葵葉片光合作用是否需要光？”，實驗應該怎么做？如果將天竺葵葉片遮光處理還可以探究什么問題？應該怎么做？

（3）恩格爾曼水綿實驗的實驗目的是什么？為什么要選擇水綿和好氧性細菌作為實驗材料？如果用其他一般的實驗材料可以嗎？結果又會如何？對照設置時，黑暗中極細光束照射的部位與沒有光束照射的部位已形成對照，還有必要進行臨時裝片暴露在光下的對照嗎？如何設計實驗探究其他植物材料光合作用是否產生氧呢？檢測指標是什么？實驗應該怎么設計？

通過以上問題的提出和分析，學生能夠體會到科學探究過程必須具備嚴謹的邏輯和推理能力，某個問題的研究往往不只是從一個角度展開的，看問題要多角度，分析問題要全面。

2.學生推理分析，掌握實驗原理和方法

如果進行到這里，認為光合作用的探究歷程已經掌握透了，可以進行練習鞏固結束，那就大錯特錯了。這些并非高考考查的重要內容，實驗原理、實驗思路、實驗操作和實驗結論才是高考真正的命題點。師生還需要在此基礎上進行理論提升，以達到應用所學知識解決實際問題的目的。

在上一節內容學習時已經學習了實驗相關理論。如自變量、因變量、無關變量、對照組、實驗組等。學生可進一步進行方法的探究。

普利斯特利植物更新空氣實驗中自變量、因變量檢測指標分別是什么？無關變量有哪些？體現何種對照？學生相互討論，交流。歸納出：自變量是綠色植物的有無，因變量為小鼠存活時間（或存活狀態）或蠟燭燃燒時間，無關變量是光照、溫度、小鼠健康程度、蠟燭的種類和實驗前燃燒程度等，整個實驗為相互對照。在此基礎上學生分析指出：缺少空白對照，實驗結果說服力不強，應將點燃的蠟燭和小鼠分別單獨置于玻璃罩內，作為空白對照;沒有認識到光在植物更新空氣中的作用，而將空氣的更新歸因于植物的生長;沒有明確植物更新氣體的成分。

方法明了啦，剩下實驗迎刃而解。在問題的分析過程中，將探究實驗的講授過程優化成實驗問題的分析過程，通過設問啟發學生進行科學思維，通過分析現象，提出新的問題，在解決問題的過程中掌握科學理論。使學生在掌握科學研究方法的同時，養成嚴謹的科學態度，同時增強了學生的學習自信。

結語：本節課從知識的角度，主要通過探究光合作用的分析歷程，學習科學探究的方法，掌握光合作用的原理。教師可以通過沒問的方式，引導學生于閱讀，開展自主學習，主動獲得知識。更重要的是，可以通過對相關實驗的剖析，使學生在培養科學思維的同時掌握科學研究的基本方法和思路，體會科學的嚴謹性，培養學生的生物學科素養，激發對生命科學的求知欲。

參考文獻：

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