基于問題探究教學模式的課堂教學設計

李洪梅

［摘 要］問題探究教學模式被廣泛應用在課堂教學中，以問題為導向的問題探究教學模式既可以提高教學效率，又可以充分鍛煉學生的思維能力和科學探究能力。文章闡述如何以問題探究及資料分析為主導展開課堂教學設計，并多處引導學生通過建構模型厘清知識的脈絡，實現學生對必備知識的掌握和關鍵能力的提升。

［關鍵詞］問題探究；教學模式；教學設計；環境因素；激素調節；基因表達調控

［中圖分類號］G633.91［文獻標識碼］?A［文章編號］ 1674-6058（2023）32-0086-04

一、教學內容及學情

“環境因素參與調節植物的生命活動”選自人教版（2019年）高中生物學選擇性必修1第5章第4節的內容。學生在初中已經掌握了植物的生長發育受光、溫度、水分等環境因素的影響等知識，但初中生物學教學側重讓學生了解生物現象，對具體的植物生命活動調節機制并沒有涉及。通過本節課的學習，學生不僅應明確光、溫度、重力等環境因素參與調節植物的生長發育，還應理解環境因素調節植物生長發育的部分機制，并能根據探究活動得出的相關結論，獨立構建植物生長發育的整體調控模型。

二、教學目標

結合本節課的內容，確定如下教學目標：

生命觀念：通過對重力、光、溫度等環境因素參與調節植物的生長發育的學習，使學生形成穩態與平衡觀。

科學思維：通過重力、光、溫度等環境因素參與植物的生長發育調節的實例分析，培養學生的邏輯思維能力。

科學探究：通過相關資料引導學生進行問題探究及分析歸納總結，鍛煉學生科學探究能力和分析與解決問題的能力。

社會責任：通過引導學生分析與解決生產生活中的一些實際問題，培養學生的社會責任意識。

三、教學重難點

教學重點：認同光對植物生長發育的調節作用及調節機制，認同植物生長發育調控的復雜性和整體性。

教學難點：認同植物生長發育調控的復雜性和整體性。

四、教學設計思路

本節課的教學以“環境因素對植物生命活動的調節”為主線，分別探究重力、光、溫度三種主要環境因素對植物生長發育的調節作用，并把每個部分的探究結果相串聯，引導學生建構植物生長發育的整體調控模型。教師以學生為主體，為學生設置探究問題，學生通過結合課本內容及補充資料，小組討論分析得出相關結論，由此獲得了更多的表達機會，提高了課堂參與度。教師采用教具及建構模型的方式幫助學生直觀理解光調控機制，進一步培養學生的結構與功能觀。教師以建構植物生長發育的整體調控模型的方式使學生明確環境因素調節、激素調節和基因表達調控三者之間的關系。教師引導學生基于所學內容分析與解決生產生活中的一些實際問題，實現學以致用，從而培養學生的社會責任意識。

五、教學過程

（一）創設情境，導入新課

教師播放視頻“2008北京奧運會頒獎瞬間”，介紹中國紅月季的美好寓意，并設問：“為什么原本在五月盛開的月季花會出現在八月的領獎臺上？”待學生思考后，教師說明原因：是由于專業人士通過科學的方法改變了月季花的培養溫度、光照時長等，進而改變了月季花的花期。教師提出問題：“像溫度、光照、重力這樣的環境因素都會影響植物的生命活動，那么這些環境因素是如何參與調節植物的生命活動的呢？”

（二）問題探究，逐步總結

1.探究重力對植物生長發育的調節

教師先展示植物莖的背地性及根的向地性的有關圖片，再引導學生觀看圖片并提問：“這是植物的哪種生長現象？”學生根據已有的知識回答：“莖的背地性，根的向地性?！苯處熥穯枺骸皥D中植物的生長受哪種環境因素的調節？去除相應的調節因素，植物會如何生長？”教師結合學生的回答繼續追問：“植物又是如何感受到重力作用，并對上下做出反應的呢？”教師讓學生思考后嘗試說出自己認為合理的假設。教師評價學生的回答并介紹人們普遍接受的解釋——“淀粉—平衡石假說”，同時展示“淀粉—平衡石假說”教具（如圖1）。

設計意圖：根據學生已掌握的知識，向學生提出難度逐漸加深的問題，引發學生思考，在拉近學生與課堂知識的距離的同時，激發學生對問題進行深層次探究的欲望。通過教具直觀展示重力影響植物激素分布的過程，將抽象的生物學知識具體化、形象化，在幫助學生理解認同重力參與植物生命活動調節的同時使學生對這部分知識產生深刻的印象。

教師總結結論：重力可以通過影響生長素的分布調節植物的生長方向（板書①）。這也說明重力是調節植物生長發育和形態建成的重要環境因素。教師提出新問題：“那么除重力外，我們還學過哪種環境因素可以影響植物的生長方向呢？”

2.探究光對植物生長發育的調節

學生回憶已學知識很容易地回答出：“光照（在單側光照射下胚芽鞘會向光生長）。”教師根據學生的回答繼續追問：“在單側光照射下植物會向光生長，外部因素是光照，內部因素又是什么呢？”學生回答：“是生長素不均勻分布的結果?！苯處熆偨Y并提出新的探討點：光照也可以通過影響生長素的分布影響植物的生長方向（板書②），由此可見光不僅僅為植物的光合作用提供所需的能量，還參與了植物生命活動的調節，那么光具體參與植物哪些生命活動的調節呢？教師引導學生完成活動一。

［活動一］探究光對植物生長發育的影響。

請同學們閱讀課本P105“思考·討論”欄目中的內容，分組討論下列問題：

①那些需要光才能萌發的種子是需要光照給種子萌發提供能量嗎？

②從豆芽到豆苗，光對植物的顏色和形態有什么影響？

③有些植物根據晝夜長短“決定”是否開花，是哪種環境因素在起作用？

設計意圖：引導學生分析光照影響植物生長發育的生命現象，總結出不同生命現象背后的共性規律，形成生物與環境相適應的觀念。通過資料探究，使學生認同光作為一種信號，參與調控種子萌發及植物的生長、開花、衰老等過程。在此過程中，鍛煉學生的資料分析及歸納總結能力，使學生對光如何參與植物生長發育的調節產生興趣。

教師繼續追問：“光作為一種信號，是如何被植物感受到的呢？”

3. 探究光對植物生長發育的調節機制

教師引導學生完成活動二。

［活動二］探究光照對植物生長發育的調節機制。

請同學們閱讀課本P106的相關內容，分組討論下列問題：

①植物細胞通過哪種物質感受到光信號？這種物質主要分布在哪里？

②植物細胞感受到光后會發生怎樣的調控過程？依次是什么？

③請根據信息及材料包，建構光調控植物生長發育反應機制的模式圖。

學生通過閱讀課本及教師講解，了解光敏色素的結構、化學本質及功能，并認同光敏色素是植物細胞感受光信號的結構基礎，進一步落實結構與功能觀的培養。學生小組討論并嘗試以貼紙的形式在導學案上建構光調控植物生長發育反應機制的模式圖（如圖2）。學生積極分享模型建構結果并講解光調控過程，教師及時對學生的模型建構結果進行合理評價及適當反饋。

設計意圖：學生通過活動二可以透過現象看到現象內在的本質，并在教師的引導下聯系已有知識，層層深入地不斷完善知識體系，形成完整的知識結構。通過對光敏色素結構和功能的學習，使學生認同光敏色素是植物細胞感受光信號的結構基礎，促進學生形成結構與功能觀。通過光調控機制模型的建構，訓練了學生的圖文轉化能力，培養了學生的抽象思維能力。

光調控機制依次經過感受信號、傳導信號、發生反應三個過程。首先，植物細胞通過光敏色素感受到光信號，光敏色素被激活，結構發生改變，即感受信號階段。然后，經過一系列的信號傳導將信號傳至細胞核，即傳導信號階段。最后，通過影響細胞核內基因的表達影響激素的合成及分布來發揮作用，即發生反應階段。教師總結：在光調控機制中，光可以通過影響基因表達，進而影響激素的合成和分布，從而調節植物的生命活動（板書③）。教師提出新問題：“除重力、光外，溫度對植物生命活動的調節有什么影響呢？”

4. 探究溫度對植物生長發育的調節

教師引導學生完成活動三。

［活動三］探究溫度對植物生長發育的調節。

資料1：研究表明，春化作用可能與赤霉素有關，小麥、油菜、燕麥等多種作物的種子經過低溫處理后，體內赤霉素含量升高。實驗證明，一些需要春化的植物未經低溫處理而施用赤霉素，也能開花［1］。

請同學們閱讀P107“思考·討論”欄目中的相關內容，并結合資料1，分組討論下列問題：

①樹木的年輪與季節的溫度變化有什么直接關系？

②有的植物需要經過春化作用才能開花，這對于它們適應生存環境有什么意義？

③資料1說明了溫度與激素的合成量有關嗎？

設計意圖：通過活動三使學生了解到溫度也參與植物生命活動的調節，進而對環境因素參與調節植物生命活動產生更深刻的體會，同時理解春化作用的概念及意義，體會赤霉素與春化作用之間的關系，從而對溫度影響激素的合成達成共識。

教師總結并提出問題：“通過探究，我們了解到溫度與樹木年輪的形成、種子的春化作用密切相關，根據資料1我們發現，溫度可以通過影響激素的合成調節植物的生長發育（板書④）。探究到這里我們知道環境因素、激素的合成與分布、基因表達調控都會影響植物的生命活動，那么植物生長發育的整體調控是怎樣的呢？

（三）模型建構，鍛煉思維

1.建構植物生長發育的整體調控模型

教師引導學生完成活動四。

［活動四］建構植物生長發育的整體調控模型。

請同學們閱讀課本P108的相關內容，分組討論下列問題：

①植物生長發育的調控是如何進行的？

②細胞與細胞之間、器官與器官之間如何傳遞信息？

③環境因素調節、激素調節、基因表達調控之間有什么關系？如何建構植物生長發育的整體調控模型？

學生閱讀課本并根據前期的探究結果繪制出植物生長發育的整體調控模型。教師補充講解（板書⑤）：重力、溫度分別通過影響激素的分布及合成調節植物的生命活動，光除直接影響激素的分布外，還通過基因表達調控影響激素的產生和分布進而調節植物的生命活動，我們也把激素的合成及分布稱為激素調節。教師繼續提出問題：“那么激素調節又是如何調節植物的生命活動的呢？”

2.完善植物生長發育整體調控的概念圖

教師引導學生完成活動五并根據資料2、資料3完善植物生長發育整體調控的概念圖。

［活動五］完善植物生長發育整體調控的概念圖。

資料2：細胞分裂素（CTK）可直接調控細胞和基因分裂，從豌豆染色質中分離出一種CTK受體蛋白，在RNA合成系統中加入CTK及這種蛋白質，可以使RNA合成速度增加20%到150%，表明CTK受體蛋白能夠識別豌豆芽DNA中某些特異性起始片段，調控其轉錄［2］。

資料3：在種子發育的中、晚期，隨內源脫落酸（ABA）升高，某些mRNAs大量增加，這些mRNAs的翻譯產物包括植物凝集素、酶抑制劑、脂質體蛋白和儲藏蛋白［3］。

請同學們根據資料2、資料3完善植物生長發育整體調控的概念圖。

設計意圖：引導學生通過閱讀資料完善植物生長發育整體調控的概念圖，幫助學生形成科學合理的知識結構，在引導學生辯證地看待問題的同時鍛煉學生的邏輯推理能力。在探究活動中，使學生真切地體會到植物生命活動調節的整體性及復雜性并達到認同，激發學生保護物種多樣性的社會責任意識。

教師與學生一起完善植物生長發育整體調控的概念圖（板書⑥，如圖3），并說明激素作為信息分子會影響細胞的基因表達，從而起到調節植物生命活動的作用。

（四）延伸拓展，學以致用

教師總結本節課的教學內容，使學生理解與掌握環境因素參與調節植物的生命活動的方式及過程，并認同植物生命活動調節的整體性及復雜性。教師提出問題：“環境因素參與植物生命活動的調節這部分內容在生產實踐中有什么應用呢？”學生暢所欲言，結合生活中的見聞相互交流，分享生活中環境因素參與調節植物生命活動的例子。通過分析與解決生產生活中的一些實際問題，學生形成了社會責任意識，提升了核心素養。

六、教學反思

本節課的教學設計涉及多個探究點，教師以問題串的形式逐步向學生提出問題，通過問題探究與資料分析的方式推進教學進程，充分體現了教師的主導作用。在教師的引導下，學生通過小組合作的方式參與探究活動，體會環境因素參與調節植物生命活動的過程及重要意義。通過模型建構建立環境因素調節、激素調節、基因表達調控之間的聯系，使學生體會植物生命活動調節的整體性及復雜性，此過程中充分體現了學生的主體作用。正式教學中基本完成了預設的教學目標，課堂時間分配比較合理，學生有充足的時間參與課堂探究，情緒高漲。教師對學生的探究結果給予及時的反饋，逐步推進整節課的教學進程。本節課的教學成果十分顯著，在今后的教學中可多嘗試運用問題探究教學模式開展教學。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 胡巍，侯喜林，史公軍. 植物春化特性及春化作用機理［J］.植物學通報，2004（1）：26-36.

［2］［3］? 孫長明. 植物激素對基因表達調控的研究［J］. 山東電大學報，2000（3）：32-33.

（責任編輯 黃春香）