“情境—問題—探究—遷移”教學模式在高中生物教學中的實踐研究

【摘 要】隨著學科核心素養的提出，對課堂教學情境的運用和問題的創設提出了更高的要求。知識需要從解決問題中獲取，素養需要通過知識在情境中應用提升。文章建構了“情境—問題—探究—遷移”教學模式，通過創設情境、提出問題、探究釋疑和遷移應用四個螺旋式上升的課堂活動，不斷深化學生的思維層次，最終達成發展學生學科核心素養的目標。

【關鍵詞】情境;問題;建構;學科核心素養

【作者簡介】胡海群，一級教師，廣西生物學科中心組成員，主要研究方向為課堂教學研究。

新課程改革的中心是落實學生學科核心素養的培養，《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中明確提出：“生物學學科核心素養是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度與價值觀的綜合體現。”[1]同時，學科核心素養的不同水平也是通過學生在簡單情境、復雜情境中對知識的運用能力進行劃分的。因此，教師在教學過程中要懂得如何合理地運用情境創設問題，引導學生在情境中解決問題，這既是學生獲取知識的途徑，也是提升學生學科核心素養的過程。目前，在高中生物課堂教學中教師情境創設不準確、問題創設隨意、重知識傳授而輕知識應用等現象還時有發生。為此，筆者結合實際教學經驗，建構“情境—問題—探究—遷移”的教學模式，并論述其在教學中的應用。

一、“情境—問題—探究—遷移”教學模式的建構

“情境—問題—探究—遷移”教學模式以培養學生解決問題的能力為核心，遵從適切原則、問題原則、層次原則、真實原則和整體原則，倡導教師導學，突出學生的主體地位。首先，教師要從知識內容、學生學情出發，創設符合學生認知水平的、最能激發學生學習熱情的、直切主題的情境，并提出需要探討的學科相關問題，如此學生獲得的知識才具有活性，其遷移的范圍才更廣泛、更準確。其次，教師通過對某一情境中的生物學現象及事實進行層層分析，不斷挖掘，提煉出符合學生思維發展的問題，依托問題構建具有梯度的探究性學習任務，以任務驅動學生思維品質的提升。學生通過融入情境，產生好奇心，并不斷地思考自身遇到的各種問題，運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等方法，對生命現象進行探討和闡釋，在解決問題的過程中獲取知識。最后，教師精選與知識密切相關的真實情境為背景，考查學生的知識掌握程度，使學生在運用知識的過程中也得以活化思維，真正將知識與能力轉化為學科核心素養?！扒榫场獑栴}—探究—遷移”教學模式環環相扣，以情境為載體，問題為導向，探究為手段，遷移為目標，形成一個整體（如圖1），最終達成發展學生高階思維及培養學生解決問題能力的教學目標。

二、“情境—問題—探究—遷移”教學模式的應用

科學實驗是較好的情境素材，其中蘊含了豐富的生物學現象和問題，學生需要運用生物學特有的思維方法和探究手段進行科學實驗?，F行教材中對許多科學實驗的研究過程進行了簡化，但真實的實驗研究過程是曲折的，實驗現象是不確定的。筆者

認為，教師在教學中應對科學實驗的研究過程進行適當的補充，創設適當的情境，使學生身臨其境般地體驗實驗過程，引發學生的認知沖突，激發好奇心和求知欲，喚醒學生思維，落實發展學生學科核心素養的任務。本文以人教版高中生物學必修1中“傘藻的嫁接與核移植實驗”為例，探究“情境—問題—探究—遷移”教學模式的應用。

1.情境：創設情境，啟發興趣

建構主義理論認為，學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是學生自己建構知識的過程。教學中只有啟發學生積極參與，才能更好地實現學生對知識的內化和吸收，而真實的、富有啟發性和層次性的情境更能激發學生的學習興趣，引發學生的探究欲望和啟發學生思考[2]。首先，教師通過動畫和圖片導入傘藻的相關信息（如圖2）。傘藻是一種大型的單細胞藻類，由帽、柄和假根三部分構成，細胞核位于假根內。根據帽形的不同，傘藻分為菊花形帽傘藻和傘形帽傘藻。教師將動畫和圖片相結合，既展示了真實的傘藻，又用教具模擬了傘藻的結構，真實、豐富、生動形象地介紹了不同傘藻的差異性和共同性，更易啟發學生思考，使學生快速地融入課堂。其次，教師介紹傘藻的生長特性：傘藻的帽具有再生能力，切除后還能再生長出來，且再次生長的帽形與原帽形相同。最后，教師提出問題：“傘藻的帽形是由哪部分結構決定的？”以此激發學生的好奇心和探究欲望，同時又為后續提出遞進式問題做好鋪墊。

2.問題：疑難細化，構建任務

問題是激發學生學習動機和學習欲望的載體，是引導學生進行探究的基石，而切合教學內容、指向明確、遞進式的設問，更易促進學生思維和認知的發展。傘藻細胞核的功能是本課的重難點內容，對于“傘藻的嫁接與核移植”實驗，教材僅用兩幅圖呈現傘藻的嫁接和核移植過程，沒有具體的文字描述。在教學中，教師容易將兩個實驗當作重復實驗，從而提出“傘藻的帽形是由柄、假根，還是細胞核決定的？請設計實驗證明”的問題。該問題指向性不明確，很多學生假設過多，無法進行后續探究實驗的設計。其實這兩個實驗研究是層層深入的關系，嫁接實驗說明假根決定傘藻的帽形，但是假根中也含有少量細胞質，無法得出細胞核決定傘藻帽形的結論，必須進一步設計核移植實驗。據此可以將該實驗分解成兩個符合學生思維、遞進式的探究任務。實驗一：傘藻的帽形是由傘藻的柄還是假根決定的呢？請提出你的假設，并根據假設設計實驗驗證。實驗二：假根中含有細胞核，能否說明傘藻的帽形就是由細胞核決定的呢？請設計實驗驗證。

教師通過分解任務，以情境中生成問題的方式，將學生需要掌握的知識點蘊含在探究任務中，避免只是簡單的知識傳授。在學生進行實驗的過程中，教師可以根據學生反饋的情況進行適當引導。通過動手實驗，學生了解了傘藻細胞核的功能，理解了科學探究的嚴謹性和準確性，提升了科學思維能力。

3.探究：認知沖突，探究釋疑

認知沖突是指認知發展過程中原有認知結構與現實情境不符時在心理上所產生的矛盾與沖突[3]。認知沖突是個體思維發展不平衡的一種狀態，這種狀態能最大限度地激發學生的自主求知和探究欲望。在教學中，教師首先要深入了解學生的已有認知水平，在此基礎上合理創設問題情境;其次關注學生在進行探究釋疑過程中所需要的背景知識，為學生順利完成探究搭建好“腳手架”;最后需要巧妙地利用學生的假設，引導學生相互啟發，共同生成知識。真實的情境是復雜的、不確定的，教材對很多的科學實驗研究過程與結果均進行了簡化，如此設計雖然也可以讓學生按照預設軌道得出相應結論，但學生的思維活動被極大地縮減，導致學生在面對復雜的現實問題時，無法靈活應用所學知識，甚至會得出相反的結論。教師在創設教學情境時不能隨意簡化、剪裁實驗，應盡量呈現最真實的原始數據，達到提升學生解決實際問題能力的目的。

在傘藻核移植實驗中，學生會理所當然地認為帽形由細胞核決定，此時教師可以通過圖文形式向學生呈現科學家實驗的結果：德國藻類學家黑默林的傘藻核移植實驗發現，第一次長出的傘帽帽形呈“中間帽形”（介于傘形和菊花形之間）。由此，使學生形成認知沖突，從而激發學生的自主求知和探究欲望。但面對新問題，學生缺乏相應的背景知識，很難進行后續的實驗探究。為此，教師可以為學生提供一些資料。

資料1：DNA主要位于細胞核內，其攜帶的遺傳信息通過RNA這個媒介傳遞到細胞質中，在細胞質中合成蛋白質，進而控制生物的性狀。

資料2：線粒體和葉綠體存在于細胞質中，含有少量的DNA。

根據資料，教師可以構建探究任務：傘藻核移植實驗第一次生長為“中間帽形”，請做出合理的解釋，并設置實驗進行驗證。學生通過從資料中獲取的事實與證據，推理實驗結果，并設計探究實驗進行驗證，提升解決實際問題的能力。

4.遷移：知識內化，遷移應用

遷移是檢測和鞏固習得知識的重要途徑，也是提升解決問題能力的重要手段。學生學科核心素養的落實不僅是知識的生成過程，更是在新情境中運用的過程。不同的學習刺激越相似，越容易發生正遷移。因此，教師對于遷移的問題情境設置，要注意深入挖掘同一生物學概念相關聯的某一生命活動現象與事實情境中的各種信息，在相同主題前提下，創設遷移環境，讓學生圍繞課堂的核心知識和思維方法進行研究，使學生思維處于持續的活化狀態。如在傘藻的嫁接與核移植實驗中，教師可以設置如下的遷移問題情境，使學生更好地進行實驗。

當傘藻的帽狀體長到一定大小時，就不再繼續長大，而是開始發生細胞分裂。于是有人提出假說：細胞分裂與細胞核、細胞質的體積的比例有關，當細胞核的體積與細胞質的體積比值太小時，細胞就會發生分裂，反之，就不會發生分裂。并且，他還做了如下實驗：在傘藻的傘帽已經長出，細胞核將要分裂時，將傘帽切去，細胞核的分裂就受到抑制，直到新的傘帽長出來，細胞核才恢復分裂。請你利用傘藻設計一個實驗，作為上述實驗的補充，進一步證明上述假說。

上述情境中以傘藻為材料進行關于細胞核功能的實驗設計，雖然還是以傘藻為材料，但提供了新的信息，即細胞核和細胞質的體積比對細胞分裂的影響。在新情境中，繼續考查細胞核的功能及實驗設計，能很好地檢測和鞏固學生習得的知識，并幫助學生形成知識的應用能力和解決問題的能力，這些能力最終內化為學生的學科核心素養。

三、總結

“情境—問題—探究—遷移”教學模式通過教師的導學充分激發學生學習的內驅力，將問題融于情境，知識獲取融于問題解決，知識內化融于遷移應用中。問題驅動是該教學模式的核心，教師需要在與學生的接觸中不斷了解學生現有的認知結構，提出符合學生思維發展的、富有層次的“問題串”，同時需要多關注課堂中生成的問題，以問促問，以問促答。學生在經歷情境信息獲取、問題提出、問題解決的過程中獲取知識，在知識的遷移應用中發展思維。實踐證明，以情境為導向的問題設計，能激發學生的思維潛能、優化學生的思維品質、拓展學生的思維深度，進而有效提升學生的科學思維能力，發展學生的學科核心素養。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]姚國平.初中生物學教學中社會責任素養的培養[J].中小學課堂教學研究，2021（8）：47-48.

[3]吳銀銀，陳志偉.認知沖突理論對生物教學的啟示[J].教學與管理，2009（5）：104-105.

（責任編輯：羅小熒）