應用遞進式問題突破生物學學習難點的設計與思考
——以“細胞外液的滲透壓”為例

林豐開

（永春縣美嶺中學，福建 泉州 362618）

由于學生認知水平、學習能力的不同，幾乎每一節高中生物學教學內容皆有學生不易理解與掌握的概念及方法等學習難點，為了幫助學生突破學習難點，教師應指導學生運用“行之有效”的學習方法，否則不僅無法達成學習目標，還會給學生日后學習造成困擾，不利于生物學學科核心素養的形成與發展。在高中生物學教學實踐中，筆者嘗試設計遞進式問題，搭建學習“腳手架”，引導學生在解決問題過程中逐層“跨越”，突破學習難點。

一、概述遞進式問題

遞進式問題是指圍繞學生學習難點，創設一系列由易到難、由淺入深、逐步遞進的情境化問題。這種情境化問題以具體、生動、形象等形式呈現學習難點，從而激發學生的學習興趣，增強學習動力，促使學生在自主、合作學習的基礎上，在“饒有趣味”地解決遞進式問題的過程中，實現對生物學學習難點的領悟與突破，自主建構知識，發展學科核心素養。［1］

研究表明，遞進式問題教學相較于講授式教學，有助于學生深入地思考、印象深刻、理解到位且能長久地記憶。遞進式問題的質量越高，啟發學生思考與探究的效果越強，有助于學生有效習得知識，提升解決問題的能力。［2］

二、例析遞進式問題設計與教學

現以2020 年版人教社《高中生物學·選擇性必修1·穩態與調節》（下文簡稱教科書）第1 章第1 節“細胞生活的環境——細胞外液的滲透壓”教學為例，闡述遞進式問題教學。

（一）學習難點分析

細胞外液的滲透壓是指細胞外液中溶質微粒對水的吸引力，它是細胞外液的三個主要的理化性質之一。此概念抽象，學生難以理解與掌握，學習難度較大。在教學中，若僅利用示意圖或PPT 動畫呈現溶劑與溶質兩者微粒之間的關系，則無法幫助學生直觀地理解兩者微粒數量關系。學生已于高中生物學必修1模塊學習了滲透作用原理，初步了解“滲透作用中溶液濃度是質量百分比濃度”。而本節“細胞生活的環境”提出“影響細胞外液的滲透壓大小的溶液濃度是溶液的物質的量濃度，即單位體積中溶質微粒的數量，與微粒的大小無關。”這是學生學習困難之處，也是必須突破的學習“瓶頸”。

（二）遞進式問題教學

根據學生的認知水平，創設一系列遞進式問題情境，引導學生逐步深入地分析問題與解決問題，深刻理解“細胞外液的滲透壓”概念，突破學習難點。

1.認識“溶液的滲透壓”概念

問題1：如圖1 在分別裝有等量清水、濃度為0.9%和10%的NaCl 溶液的燒杯中，放入適量的哺乳動物紅細胞，仔細觀察，一段時間后，紅細胞的形狀出現了怎樣的變化，為什么？請解釋原因。

圖1 不同濃度溶液中哺乳動物紅細胞的變化

創設該問題情境，幫助學生直觀、形象地認識“紅細胞在不同濃度的溶液中出現吸水膨脹、形態不變及失水皺縮”等現象，引發認知沖突，激發探究學習興趣，為學生建立“溶液的滲透壓”概念奠定基礎。

問題2：如圖2，溶液中水分子可以自由通過半透膜，其他分子均不能通過半透膜，請預測一段時間后，U 形管兩側液面高度的變化？實驗結果是這樣嗎？為什么？

圖2 U 形管滲透作用裝置

相較于問題1，問題2 的難度有所上升。多數學生能預測一段時間后U 形管兩側液面高度不變。但是，分組實驗時，則發現實際情況并非如此。于是，教師引導學生閱讀課本相關內容，幫助學生理解“決定溶液的滲透壓大小的是物質的量濃度”。通過閱讀、實驗、小組討論，學生得出：U 形管左側液面下降、右側液面升高的正確結論。因為U 形管兩側溶液的百分比濃度相等，葡萄糖的相對分子質量約為蔗糖的1/2，U 形管右側溶液的葡萄糖分子數約為左側溶液的蔗糖分子數的2 倍，因此，右側的葡萄糖分子對水分的吸引力大于左側的蔗糖分子，也就是右側溶液滲透壓大于左側，水分從U 形管左側滲透到右側，導致右側液面升高。由此，學生建立溶液滲透壓概念，溶液的滲透壓是溶液中溶質微粒對水的吸引力，滲透壓的大小取決于物質的量濃度，即單位體積溶液中溶質微粒的數目，溶質微粒越多，物質量的濃度越大，滲透壓越大。溶液滲透壓與微粒的大小無關。

2.突破“血漿、細胞外液的滲透壓影響因素”學習難點

教科書指出：無機鹽、蛋白質的含量是形成血漿的滲透壓的主要因素。形成細胞外液的滲透壓的來源中Na+和Cl-占90%以上。針對這一學習難點，引導學生分析、解決下列遞進式問題，即可順利突破。

問題3：在問題2 裝置中，若葡萄糖分子和水分子能夠通過半透膜，蔗糖分子不能通過半透膜，而其他條件不變，仔細觀察一段時間后，U 形管兩側液面高度會發生變化嗎？

創設問題3 的意圖是要讓學生認識到：蔗糖不能通過半透膜，因而對維持U 形管蔗糖一側溶液的滲透壓起著決定作用；而葡萄糖能夠通過半透膜，對U 形管兩側溶液滲透壓的影響則是相同的。問題3 的解題依據是：溶液的滲透壓大小取決于物質的量的濃度。解題關鍵在于葡萄糖若能通過半透膜，則U 形管兩側液面高度將發生動態變化。由于學生已有問題2 的解答經驗，很快就解決問題3 了。

在此基礎上，結合血漿、組織液各成分的含量，引導學生推理分析血漿滲透壓大小與細胞外液滲透壓大小的影響因素，即蛋白質在血漿中的含量雖高達7-9%，因其是生物大分子，物質量的濃度反而更小，多數血漿蛋白質不能夠透過毛細血管進入組織液，蛋白質是形成血漿滲透壓的主要因素。無機鹽含量在血漿中雖僅約占1%，但由于其分子小，物質的量濃度要比蛋白質大得多，因而能夠自由地進出毛細血管，無機鹽是形成血漿滲透壓的重要因素。細胞外液中，蛋白質的含量相對較少，而無機鹽中Na+和Cl-的含量明顯占優勢，因此，Na+和Cl-是形成細胞外液滲透壓的主要來源。以問題1、問題2 為基礎，通過類比推理，學生易于理解教科書給出的有關“血漿、細胞外液的滲透壓影響因素”的結論了。同時，也表明教師不能單純機械地“教教材”，應挖掘教科書結論所蘊含的科學原理，學會“使用教材教”。

創設上述3 個遞進式問題情境，引導學生推理分析、觀察實驗，促進學生正確認識“細胞外液的滲透壓”概念，建立穩態與平衡觀，學會探究細胞滲透作用的實驗方法，發展邏輯思維能力，養成勇于質疑的習慣。

3.應用“細胞外液的滲透壓”概念解決實際問題

問題4：某電視臺在2020 年5 月11 日報道，因不法商販銷售以蛋白固體飲料冒充的嬰幼兒奶粉，導致部分依賴奶粉為營養的嬰幼兒出現“大頭”癥狀。請問“大頭”癥狀出現的原因是什么？（提示：低劣奶粉蛋白質含量低。）

教師補充說明：組織水腫是指組織液過多而引起的全身或身體的一部分腫脹的癥狀，嬰幼兒頭部相對更大，水腫更明顯而顯現“大頭”癥狀。此外，低劣奶粉蛋白質含量低。

創設問題4 情境，引導學生應用所學的有關“溶液的滲透壓”概念及穩態與平衡觀等生命觀念，解決社會性生物學問題，促進學生深刻理解與應用生物學知識，提高獲取信息能力、分析問題及解決問題能力，并且形成關愛身體健康、合法經營的社會責任意識及擔當。

創設遞進式問題為學生突破學習難點搭建了平臺，情境化的問題及問題的成功解決，不僅激發學生的學習興趣，使得思維始終處于活躍狀態，更為重要的是引導學生逐步深入地理解“滲透壓、血漿滲透壓、細胞外液滲透壓大小的主要影響因素”等生物學概念，并應用所學概念解決實際問題。在突破學習難點的同時，發展生物學學科核心素養。

三、遞進式問題設計的幾點思考

問題是“思維的引擎”，問題意識是問題解決的前提，設計高質量的遞進式問題是學習難點突破的重要條件和保障。

第一，問題應具有情境性。良好的問題情境能夠營造勇于探究的課堂氛圍，縮小思維與問題之間的跨度和距離，激發學生學習的興趣和解決問題的渴望，使得課堂教學充滿“磁性”，極大地吸引學生注意力，引發學生主動參與問題解決的探究活動。可以利用生物科學史、探究實驗、社會性生物學問題、生產實踐及生活經驗等方面素材創設問題情境，使得問題貼近學生的生活實際，激發學生探究，突破學習難點。［3］

第二，問題應具有遞進性。問題之間的難度梯度不能太大，應當循序漸進，讓學生“跳一跳，摘果實”，沿著“臺階”逐步深入地思考、探究及解決問題，從而實現學習難點突破，提高分析、評價、創造等高階思維能力。

第三，問題應具有針對性。不能隨意利用現成的習題或試題“生搬硬套”，應當有針對性地圍繞學習難點創設問題，促進學生準確地獲取有效信息，順利解決問題，達成預期目標。還可以針對生物學學科核心素養的生命觀念、科學思維、科學探究及社會責任等不同維度及其不同水平創設問題，促進學生突破學習難點的同時，發展學科核心素養。

總之，遵循高中生物學課程倡導的“核心概念為宗旨，聚焦大概念，教學過程重實踐”等課程基本理念，創設遞進式問題情境，引導學生思考、討論，開展探究性學習活動，突破學習難點，提高科學探究能力及科學思維能力。