問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用

周建武

摘 要：高中生物實驗課程作為學生了解自然與生命奧秘的重要途徑，必須引入有效的教學理念與方法，逐步培養學生的科學思維和探究實踐能力。對此，問題式教學通過一系列啟發式問題，逐步引導學生主動參與到實驗探究中，以深入理解生物學的原理和現象，這種深度學習有助于學生更好地應對高中生物課程的挑戰。基于此，文章對問題式教學的內涵意義和應用原則進行解讀，重點探究了其在高中生物實驗課堂上的應用策略，旨在提高學生的學習效果，希望為相關教育教學創新提供有益借鑒。

關鍵詞：問題導向式；高中生物；實驗教學；應用策略

隨著新課標的深入實施，教育教學的重心逐漸從傳統的知識傳授向學生主動參與過程的體驗轉變。然而，在傳統的生物實驗課堂上，學生往往是被動跟隨實驗步驟執行，而不深入思考背后的科學原理和目的。同時，課程內容也過度強調知識傳遞，忽視了學生的批判性思維和問題解決能力的培養。這些問題迫切需要教師尋找新的教學方法和理念，以提高高中生物實驗課堂的教育質量。

一、問題導向式教學內涵與意義

（一）內涵

問題導向式教學是一種教學策略，強調學生在學習過程中通過提出問題來引導和推動學習。它著重于學生積極參與知識的構建，以問題為中心，驅動他們主動思考、探索和解決問題。其核心理念是通過積極參與問題的提出、探索和解決，培養學生的探究精神、批判性思維和科學方法論。

（二）意義

問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用具有多重重要意義。第一，它能夠激發學生的興趣和好奇心，使他們更加積極主動地參與實驗學習。通過提出問題，學生更容易看到知識的實際應用和價值，增強了學習的動力。第二，問題導向式教學強調學生的自主學習和探究實踐，培養他們的獨立思考和解決問題的能力。這有助于學生在面對新的挑戰和問題時更加自信和有韌性，培養他們的終身學習能力[1]。第三，問題導向式教學能夠更好地將實驗與理論知識相結合，使學習更具實際性和深度。學生不僅僅是被動接受知識，還能夠通過實驗親身體驗和應用所學概念，更好地理解和記憶。第四，問題導向式教學有助于培養學生的批判性思維和科學方法論。通過提出問題、制訂假設、設計實驗方案、收集數據和分析結果，學生學會了如何用科學的方式思考和解決問題，這對他們未來的學術和職業發展至關重要。這一方法對于提高生物實驗課堂的教育質量和學生綜合素質的發展具有積極意義。

二、問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用原則

（一）目標性原則

目標性原則強調問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的問題提出必須具備明確的目標和方向。在實驗課程中，問題應當與教學目標和學科要求相一致。這意味著問題應該有明確的學習和探究方向，有助于學生深入理解生物學概念，掌握實驗技能，以及培養科學思維。學生在解決明確目標的問題時，能夠更集中精力，避免陷入模糊的思維狀態。問題的明確性使學生更容易確定實驗的步驟和數據收集方式，更加高效地完成實驗任務。

（二）啟發性原則

在高中生物實驗課堂中，問題具有啟發性意味著問題應該引導學生思考和探索生物學概念的本質，激發他們對生命科學的興趣。這種啟發性問題可能涉及實驗現象的不尋常之處、與生物學領域前沿相關的問題，或者與學生個人經驗和興趣相關的話題。通過提出這樣的問題，教師可以喚起學生的好奇心，使他們更加主動地參與到實驗中，追求問題的答案[2]。這種問題常常需要學生跳出傳統思維模式，尋找創新的方法來解決，促進了他們的思維靈活性和創新性思考。這有助于提高生物實驗課堂的教育質量，促進學生的全面發展。

（三）分層式原則

分層式原則強調問題應該根據學生的知識水平和能力分層設定，以確保問題既具有挑戰性，又能夠適應不同學生的需求和能力水平。在高中生物實驗課堂中，學生的知識和技能水平各不相同。有些學生可能已經掌握了一定的生物學知識，而另一些學生可能剛剛開始學習。因此，問題導向式教學應該為不同層次的學生提供適當的挑戰。分層設定問題可以確保每個學生都有機會參與到實驗探究中，不論他們的知識水平如何。問題的不同層次可以包括基礎級、中級和高級問題，每個學生可以根據自己的水平選擇適當的問題來解答。這有助于提高學生的自信心，使他們能夠逐步建立起對生物學的深刻理解。在分層問題的設置上，可以促進學生相互協助，分享知識和經驗，促進學習思維的全面發展。

三、問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用策略

（一）創設問題情境，激發實驗興趣

高中生往往對抽象、復雜而煩瑣的實驗操作有抵觸情緒，但如果實驗教學與他們的日常生活或個人興趣相關，設置相關問題情境，就會引發他們的好奇心。創設問題情境需要將學生置于一個具有挑戰性和探究性的學習環境中。它不僅僅是問題的陳述，更是一種能夠激發學生思考、探索和實驗的背景故事或情景描述[3]。這些情境可以基于實際生活或科學研究中的案例，讓學生感到問題具有實用性和重要性，如生態保護、食品健康等話題情境。通過情境中的故事情節、真實案例或具體的問題背景，學生能夠更容易地產生情感聯系，感到問題的重要性。這種情感聯系可以激發學生的興趣，使他們更有動力去解決問題。

以學習“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”相關知識的探究實驗為例，可以創設一個與食品健康相關的問題情境，如“假設有一位學生，他平常特別喜歡吃花生，但最近他注意到自己體重增加了。他開始懷疑是不是花生引起了體重增加。這位學生提出了一個問題：是否經常吃花生真的容易導致體重增加？”針對這個問題，可以進行花生中的糖類、脂肪和蛋白質的存在及含量檢測，以了解花生對體重的潛在影響。這個情境引入了一個有趣且實際的問題，涉及日常生活中的飲食習慣和健康問題，讓學生感到問題的重要性。學生可能會產生各種問題和假設，如花生是否含有大量脂肪？糖類和蛋白質在花生中的比例如何？它們是否會導致體重增加？通過這個問題情境，學生進行主動思考，希望通過實驗來驗證或推翻這些假設。這個問題情境激發了學生的探究欲望，將實驗與生活聯系起來，使學習過程更加有趣和有意義。

（二）設置表層問題，建立探究信心

實驗通常具有一定的難度和復雜性，而設置表層問題旨在幫助學生在面對這些挑戰時建立信心和穩固基礎。通過設置表層問題，可以降低實驗的學習難度，使學生更容易投入實驗探究中。這些表層問題通常涉及基本概念或實驗技能，如介紹實驗儀器、如何進行數據記錄和分析等。通過解決這些相對簡單的問題，學生能夠迅速獲得成功體驗，建立起對實驗探究的信心。同時，在實驗課堂中，學生需要掌握一定的實驗技巧和科學方法，以便進行更深入的探究。通過解決表層問題，學生可以逐步積累這些基礎知識和技能，為后續的學習打下堅實的基礎。

以學習“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”相關知識為例，可以提出問題“如何正確設置和校準高倍顯微鏡以觀察微觀結構？”這個問題涉及基本的儀器操作和顯微觀察技能，是學生掌握的第一步。通過解決這個問題，學生可以迅速熟悉顯微鏡的使用，確保它們能夠準確地放大細胞樣本。接下來，可以再提問“在顯微鏡下觀察細胞質的流動，你認為會看到什么現象？為什么？”這個問題要求學生運用他們的科學思維，提出假設并解釋觀察結果。雖然問題相對簡單，但它們鼓勵學生積極參與到實驗中，掌握基本的觀察和解釋能力。通過這一系列表層問題，學生逐漸建立了對高倍顯微鏡操作、觀察技能和實驗設計的信心和基礎，使他們能夠更好地應對后面更為復雜的實驗和問題。

（三）挖掘深層問題，助力深入探究

在學生掌握了基礎的實驗問題知識后，教師需要深入挖掘與核心素養培養目標相一致的問題，以幫助學生更深入地理解生物學概念，滿足他們

的求知欲望，培養他們的批判性思維和獨立探究能力[4]。這需要教師結合學生的實驗情況，提出更加復雜、更具挑戰性的問題，引導學生收集和分析相關的實驗資料，進行實驗或模擬研究，以回答這些問題。他們需要思考如何設計實驗來驗證假設，并收集、解釋和展示數據。這種過程鍛煉了學生的科學探究能力，使他們成為更有競爭力的學習者。同時，也需要學生運用批判性思維，評估不同觀點和證據，形成獨立的見解。這種深入探究的過程培養了學生的科學素養和解決復雜問題的能力。這些問題通常沒有明確的答案，需要學生提出自己的研究方向和方法。這種探索性的學習經驗可以培養學生的創新思維和問題解決能力，使他們具備更強的科學探究精神。

例如，在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質的流動”相關實驗教學中，在學生學會用高倍顯微鏡觀察現象的基本操作后，教師可以引導學生思考更深層次的問題，如，“葉綠體和細胞質的流動是否受到溫度、光照或細胞類型的影響？”這個問題需要學生思考如何設計實驗來驗證不同假設，以及如何收集、記錄和分析實驗數據。然后，學生自主設計實驗方案，考慮不同溫度條件下的細胞觀察，不同類型細胞的比較，或者不同光照條件下的影響等。學生需要思考實驗的控制變量、數據采集方法和分析技巧。學生在完成實驗后，需要收集并分析數據，比較不同條件下的觀察結果，并嘗試解釋差異。最終，他們會得出一些結論，如“細胞類型對細胞質流動有顯著影響，而溫度對葉綠體的流動速度產生較大影響”。這一系列深層問題引導過程，有助于培養學生的科學研究能力，讓他們能夠獨立思考和評估實驗結果，有效培養了學生的創新思維和問題解決能力。

（四）延伸實際問題，促進生活應用

學習的根本目的之一是為了將所獲知識和技能應用于實際生活中。因此，問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用需要特別注意引導學生進行生活上的思考和應用。生物學與其他學科如化學、物理、醫學等密切相關。通過將生物實驗與其他學科相結合，如探討生物化學反應、生物物理現象或醫學應用，學生能夠培養跨學科思維，更全面地理解生物學的復雜性和多樣性。同時，生活中存在著許多生物學相關的挑戰，如健康管理、環境保護、食品安全、人類倫理等。通過面對具體的生活問題，學生需要運用所學的知識和技能來解決問題。這鍛煉了他們的應用思維和解決實際問題的能力，為將來的職業和社會參與做好準備。

以學習“證明DNA半保留復制的實驗”相關知識為例，在實驗中，教師可以引導學生思考DNA分子的化學性質和復制過程中的生化反應。他們可以探討DNA的堿基配對、核苷酸結構以及脫氧核苷酸聚合反應等生物化學概念。這有助于學生理解DNA復制的分子層面機制，并將生物學與化學有機地結合在一起。此外，也可以引導學生思考DNA復制研究中的倫理問題，如隱私保護、基因編輯等。他們可以探討在生物學研究中涉及的倫理挑戰，以及科學家和醫生在處理這些問題時需要考慮的道德原則。這有助于培養學生的倫理思考能力，使他們成為有責任感的社會公民。這種綜合性的學習體驗不僅豐富了生物實驗課堂的內容，還使學生更好地準備了未來的學術和職業挑戰。

（五）提出反思問題，強化學習效果

在問題式教學模式下，教學評價可以通過提出反思問題，促使學生在實驗過程中深入思考、總結經驗、發現錯誤，并形成更深刻的理解。它要求學生回顧和評估自己的學習過程，學生需要思考他們的學習策略、問題解決方法以及實驗設計的合理性。這樣的反思有助于提高學生的自主學習和元認知監控能力，使他們成為更加高效和自主的學習者[5]。通過反思性問題，學生可以思考哪些部分取得了成功，哪些部分存在困難或錯誤。這有助于鞏固學習效果，使知識和經驗更牢固地儲存在長期記憶中。通過反思和調整，學生可以更具針對性地提高實驗技能和解決問題的能力。

例如，針對實驗設計和策略，可以要求學生回顧實驗設計，思考是否選擇了正確的實驗條件和方法。他們可以自問，是否充分考慮了實驗變量的控制，是否有更好的實驗方案可供選擇。這種反思有助于學生理解實驗設計的重要性，提高實驗策略的合理性。針對數據分析和結果，可以要求學生檢查實驗數據，并思考結果是否與他們的預期一致。如果結果與預期不符，他們可以探究可能的原因。學生還可以思考實驗中的數據記錄是否準確，是否遺漏了關鍵信息。通過這種反思，學生可以提高數據分析技能，更好地理解實驗結果。這種反思不僅有助于提高實驗技能和知識水平，還培養了學生的自主學習和問題解決能力。

結束語

問題導向式教學不僅是一種教學方法，更是一種教育理念，強調了學生的參與和主動性。通過創設問題情境、設置表層與深層問題、延伸實際問題、反思學習過程等策略，可以使學生更積極地參與實驗，更深刻地理解生物學知識，并培養了他們的科學素養和解決問題的能力。因此，問題導向式教學在高中生物實驗課堂中的應用，具有重要的教育意義和實踐價值，將有助于培養更具科學素養的新一代學生。

參考文獻

[1]楊武.新課標背景下問題導向式教學法在高中生物課程中的應用[J].求知導刊，2022（35）：20-22.

[2]湯浚羽.問題導向式教學模式在高中生物教學中的應用[J].求知導刊，2021（9）：33-34.

[3]王敏.基于問題導向引領深度學習：以人教版高中生物教學為例[J].高考，2021（36）：112-114.

[4]張麗.高中生物學教學中應用“問題導向式教學”的行動研究[D].蘭州：西北師范大學，2022.

[5]李歡歡.新課程標準下對高中生物實驗教學的思考[J].高考，2023（10）：59-61.