問題序列驅動的高中生物學項目式學習探索

核心素養是學生關鍵能力、必備品格的綜合體現，這就意味著課堂教學的使命并不是“有效地傳遞知識”，而是要從“知識傳遞”轉向“知識建構”]。項目式學習近年來在科學教育領域備受關注，作為一種新型教學范式，它從根本上巔覆了以教師為中心的教學，強調學生在真實情境中借助“協同學習”，主動建構知識并解決問題。與傳統教學設計相比，項目式學習設計有以下特征：指向對核心知識的深度理解，注重創建真實的問題情境，強調用高階學習包裹低階學習和持續性的學習實踐。項目式學習是一種“已知”與“未知”的對話，關注學生在真實情境中解決問題的過程，在此過程中凝結著學生對概念的深度理解、對技能的掌握，體現了與素養一致的價值取向[2]

然而，當前的高中教學實踐中普遍存在“只動手不動腦”“先學知識后運用”“只做內容拼盤，不指向核心概念”等淺項目化學習的現象。筆者以為，解決相關問題的有效做法之一，便是教師為學生提供高質量的驅動性問題串，即教師根據學科核心知識和學生現有水平將本質問題轉化為問題序列。這不僅能給學生提供一個廣闊的多向度的探索空間，激發學生的內在學習動力，而且能提綱挈領地為學生指出持續思考、自我探究的方向[4]。基于這樣的認識，筆者在“體驗傳統發酵一一利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋\"實驗的教學中，進行了問題序列驅動的“體驗傳統發酵：亦酒亦究”項目式學習實踐探索。下面以此為例，對問題序列驅動的高中生物學項目式學習的設計與實施作一闡述，并基于問題序列在項目式學習實踐中應用效果的分析來討論相關問題、提出相應的教學建議

一、問題序列驅動的高中生物學項目式學習設計與實施

（一）背景與目標設計

“體驗傳統發酵一一利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋\"實驗耗時較長，且實驗過程受原材料、菌種、溫度、雜菌和氣壓等多方面因素的影響。對于這一內容的教學，傳統的做法通常有以下兩種。一種是“紙上談兵\"教學，即通過講解發酵原理、分析實驗裝置圖以及播放實驗過程視頻等方式，幫助學生建立基礎認知。這種方式容易導致學生缺乏對傳統發酵技術的實踐操作能力，難以針對實踐過程中可能出現的問題作深人思考。另一種是讓學生在假期自行完成釀酒過程。這種體驗式活動雖給予學生較大的創造空間，但由于缺乏教師的過程引導，使得學生的學習往往僅停留在觀察記錄或活動體驗層面，未能深人進行科學思維訓練，并非真正意義上的科學探究。

為改善這一現狀，遵循“以果酒發酵實踐活動為外在表現，將觀察思考、質疑求證、歸納概括等科學思維作為科學探究的內在主線\"這一思路，筆者設計了“體驗傳統發酵：亦酒亦究\"項目式學習，并將該項目式學習的目標確立如下。

目標1：通過知識梳理和實踐操作，深度掌握果酒制作的生物學原理與步驟

目標2：在問題序列的引導下，通過觀察、思考、交流等線上線下學習活動，提高歸納分析、演繹推理、批判創新等科學思維品質。

目標3：通過“品酒會”的展示活動，體驗項目式科學探究的樂趣，認識到科技發展在人類健康、社會生產等方面的重要意義。

（二）項目框架與問題序列設計

傳統發酵技術實驗旨在幫助學生從“淺表學習\"邁向“問題解決”。為此，“體驗傳統發酵：亦酒亦究\"項目式學習分為“立項一人項—出項”三個階段，并通過情境預熱、問題解決、修正方案、評價交流等環節，引導學生主動發現問題，質疑實驗過程，思考和討論解決問題的方案，從而創造性地生成新的科學認知，提升探究能力，真正實現從“學會\"到“會學”的轉變。其框架如圖1所示。

該項目式學習的框架基于STEAM教育理念與科學探究流程（觀察 $$ 假設 $$ 實驗 $$ 驗證$$ 遷移）設計，遵循目標導向（如立項階段關注情境創設，入項階段側重假設生成，出項階段強調遷移應用）認知適配、開放生成三大原則，旨在通過“問題支架”逐步提升思維復雜度。這種設計不僅有助于學生主動建構知識、發展高階思維，還能促進教師從傳統的知識傳授者轉變為學習的引導者、支持者與促進者。為保障“體驗傳統發酵：亦酒亦究\"項目式學習的順利實施，筆者又在立項、人項、出項三個階段，嵌入了有針對性的問題序列（如表1所示）。

（三）實施片段

下面，筆者呈現項目實施的三個片段，它們分別屬于立項階段、入項階段和出項階段

【片段1立項階段：發布項目活動

項目式學習強調通過知識的遷移應用去解決真實問題，而實現這一目標的關鍵就是依托真實情境的創設[5。在“體驗傳統發酵：亦酒亦究\"項目式學習的立項階段，筆者提前向學生預告假期后的開學第一課將要舉辦“品酒會”，并著重介紹“品酒會”環節的精彩安排：通過小組展示匯報的形式，評選出最佳科探組和最美果酒作品。這一預告瞬間點燃了學生的探究熱情，為項目的開展營造了積極的氛圍。

創設情境問題是開展項目式學習的起點。為引導學生夯實知識基礎，筆者精心設計了問題序列，提出“葡萄表皮的‘白霜'是什么？”“如何平衡雜菌控制與菌種保留？”等問題。這些問題緊密圍繞果酒發酵的關鍵知識，能有效促使學生主動探索。在問題的驅動下，學生借助發酵工程基礎知識梳理表（如表2所示）系統梳理果酒發酵中菌種及其來源、代謝類型、適宜溫度、通氧控制、雜菌控制、反應原理等相關基礎知識。隨后，各小組以課本實驗為起點，結合梳理的知識，制訂詳細的項目任務單，設計專屬實驗記錄表，為后續實驗的順利開展作好充分準備。

【片段2】入項階段：開展實驗，觀察記錄過程

入項階段，實驗正式開始。筆者明確實驗記錄要求，指導學生從看、聽、聞、品四個維度，運用視頻、照片和文字相結合的方式，全面記錄探究過程。無論是原料處理方式、裝置搭建過程，還是氣泡產生、色澤變化以及實驗中出現的異常現象，都要求學生進行詳細記錄，同時用文字記錄觀察時間、異常分析和解決方法。此外，筆者還特別提醒學生，失敗也是寶貴的學習資源，出現異常時不要輕易終止實驗或刪除相關圖片，而要善于從失敗中總結經驗。

在此階段，問題序列的實施分為兩部分。一部分是學生借助網絡平臺，根據實驗中出現的各種現象自發提出一系列問題，如“發酵前期為什么塑料瓶向內癟了，而第四天發酵罐蓋子被頂起？\"“發酵罐內氣泡為什么前期劇烈，后期較少且慢？”“為什么釀出的汁液不像市面上的葡萄酒那樣清澈，而是非常渾濁？”等，然后通過討論，互助解決問題。這些源自實踐的問題充分展現了學生敏銳的觀察力和積極的思考態度。另一部分是對學生討論后仍未明確且具有探究價值的問題，筆者通過問題點撥，助力學生深入思考、把握核心。比如，面對第二天長出白色菌膜的現象，筆者通過追問（白色菌膜的可能污染途徑是什么？），引導學生梳理控制發酵條件的知識，當學生對發酵液渾濁分層現象感到困惑時，筆者設置問題（白色沉淀可能是什么？如何驗證？），啟發學生進一步設計實驗驗證假設，培養學生的科學探究能力。

【片段3】出項階段：成果展示，重構邏輯

出項階段，成果展示與交流成為學生深度思考、總結提升的重要契機。對學生而言，實踐過程中發現問題的價值遠超得出實驗結果。

在充分的交流討論中，學生對實驗的各個環節進行深入剖析。實驗失敗組能夠虛心借鑒他人的分析和舉證，認真審視自身不足，從裝置設計、無菌控制、原料品質及配比、溫控等方面入手，優化調整實驗方案，重新開展實驗，努力解決問題。而實驗成功組則不滿足于現有成果，跳出教材框架，對實踐中生成的新問題展開更深入的探究。

在此階段，學習結果的評價不能只以作品為衡量標準。因此，筆者引導學生結合預實驗、再實驗以及交互展示中的新收獲，嘗試從過程的科學性，實驗者的觀察思考力、解決問題力以及果酒的品質等方面設計評價維度，并參考國家標準《葡萄酒、果酒通用分析方法》（GB/T15038—2006）補充修正內容，自制評價量表（如表3所示）。利用評價量表，學生進行自評、互評，以“問一答一評”促進深度學習。

針對不同小組的情況，筆者采用差異化的提問策略。例如，對實驗失敗組，筆者著重幫助學生抓住問題關鍵，通過設計一系列層層遞進的問題，引導學生找到解決問題的方向。以實驗裝置的優化問題為例，筆者提出“如何兼顧現象觀察？”“如何減少雜菌污染？”“如何保證排氣？”“如何取樣監測？”四個問題，引導學生對不同小組根據教材中的裝置模型設計的裝置（如圖2所示）進行細致分析，從而篩選出最佳方案，提升學生解決實際問題的能力。再如，對實驗成功組，筆者側重引導學生歸納實驗過程中產生的新問題，并將其設計成三個具有研究價值的探究性課題“比較以上四種發酵裝置設計的科學性與實用性”“探究發酵時間對果酒品質的影響”“酵母菌接種量對果酒發酵的影響”，鼓勵學生繼續開展實驗，探索未知，培養學生的創新思維和科研精神。

項目小結后，筆者引入短片《揭秘葡萄酒的完整生產過程一探訪加州最大的釀酒廠》，帶領學生全面了解現代生產工藝流程，體會科技進步對解決生產生活問題的重要作用，并提出以下問題：傳統發酵技術與現代發酵工藝有哪些異同？針對教材提供的實驗方案，你覺得有哪些可改進之處？如何實現？如要進行大規模生產，傳統發酵技術還要解決哪些實際問題？如果請你投資建廠，你會考慮哪些問題？請借助DeepSeek等AI工具設計一個發酵車間的建設方案，并與同學一起討論其可行性。上述問題能夠引導學生運用比較歸納等科學思維方法來梳理核心知識，嘗試提出改進方案，并借助AI工具等來設計工程方案及予以評價。

二、問題序列在項目式學習實踐中的應用效果分析

（一）促進學生知識的內化：從碎片到系統

立項階段的提問環節緊密圍繞果酒發酵的基礎知識有序展開。以制作果酒的實踐活動為依托，學生并非被動接受知識，而是在問題的引導下積極主動地參與到知識的梳理中。為了將這些碎片化知識整合為系統性認知，學生采用表格形式進行梳理。在表格中，他們清晰地列出菌種及其來源、代謝類型、適宜溫度、通氧控制、雜菌控制和反應原理等項目，并對應填入相關內容。這種方式不僅有助于學生更好地記憶知識，更能讓他們在實踐過程中，根據表格中的知識體系有條不紊地開展實驗，如選擇合適的發酵裝置、控制發酵條件等，真正實現理論與實踐的深度融合。

在出項階段，筆者并未局限于項目完成后的簡單小結，而是通過提出比較類、方案設計類等具有啟發性的問題，引導學生深度思考，促使學生將所學知識與實踐活動緊密相連，幫助學生更高效地實現知識的內化，進而提升綜合素養。

（二）發展學生的科學思維：從觀察到創新

科學思維是生物學核心素養的重要組成部分，包括歸納推理、假設驗證和批判性思考等能力。問題序列通過引導學生觀察現象、提出假設并設計實驗驗證，有效促進了學生科學思維的發展。

1.歸納推理

在入項階段，學生以觀察發酵過程中的異常現象為突破口，將實驗中遭遇的各類問題分享至交流群，大家共同查找問題產生的原因。比如發現“白色菌膜”現象后，學生以此為線索，深入思考并歸納雜菌污染的潛在途徑。在這一過程中，多元問題的出現為學生的思考與交流提供了良好平臺，極大地拓展了學習的深度和廣度。

面對學生尚未明確答案且具有探究價值的問題，筆者發揮引導作用，鼓勵學生通過作出假設來解釋這些現象和問題。比如，在觀察到\"渾濁的發酵液逐漸出現分層一一上層變得澄澈，底部白色沉淀不斷增多”現象時，筆者提出“白色沉淀是什么，如何驗證？”這一問題，激發學生展開熱烈討論并進行合理推測。學生經過思考，大膽假設白色沉淀可能是死亡的酵母菌。隨后，通過顯微鏡鏡檢這一科學方法進行驗證，最終證實了假設的正確性。進而，學生逆向推理得出，此前發酵液呈現“渾濁\"狀態，是因為其中含有存活的酵母菌，隨著發酵的進行，酒精濃度逐漸升高，酵母菌因不適應環境而死亡并沉淀，發酵液才逐漸變得澄清

在這一系列的探究活動中，問題成為引導學生聚焦現象核心的關鍵因素。學生從對現象的細致觀察出發，逐步深人到對現象的科學解釋，有效鍛煉和提升了歸納與推理能力，在實踐中不斷深化對科學探究的理解與運用。

2.批判創新

在遇到復雜問題時，能否將復雜問題分解成一個個學習問題，是問題序列設計的關鍵。分解學習問題需要按照一定的邏輯順序進行，可采取遞進式、并列式以及混合式（即“先并列再遞進或者先遞進再并列”）等三種路徑進行分解[6。以在實驗裝置的優化環節為例，為引導學生深入思考并實現創新，筆者精心設置了“如何兼顧現象觀察”“如何減少雜菌污染”“如何保證排氣\"“如何取樣監測\"等四個層層遞進的問題。這一系列問題促使學生全面考量裝置設計的關鍵要素，明確了排氣、雜菌污染以及食品安全問題在裝置設計中的重要性。基于學生的思考與討論，筆者最終保留了四個小組各具特色的設計，并進一步圍繞這些設計提出研究課題，鼓勵學生深入探究。到了出項階段，各小組進行成果展示，其中“比較四種發酵裝置設計的科學性與實用性”這一展示極具價值。在展示過程中，學生發現新裝置3“玻璃保鮮盒”出現了雜菌污染的情況，經過分析推測，很可能是橡膠圈氣密性不足所致。同時，從監測發酵過程的角度出發，學生還敏銳地觀察到新裝置1和4的排水管相較于新裝置2，能更直觀地呈現產氣速率的變化。在這一過程中，學生不斷對現有的裝置設計進行審視、質疑和改進，并通過一系列深入探討提升了批判性思維和創新能力。

（三）實現學生的差異化學習：從分層到進階

差異化教學是項目式學習的重要特征，旨在滿足不同層次學生的學習需求，促進每個學生的個體發展。在“體驗傳統發酵：亦酒亦究”項目式學習過程中，考慮到學生在預實驗中的不同表現，筆者采用分層提問策略，以滿足不同層次學生的學習需求，助力每個學生實現進階式發展。對實驗失敗組，筆者聚焦問題診斷，提出如“原料處理是否恰當\"這類針對性問題，引導學生對實驗過程進行全面反思，精準定位失敗原因，進而合理修正實驗方案，幫助他們在后續實驗中逐步掌握正確的實驗方法和技巧。而對實驗成功組，筆者則提出拓展性問題，例如“接種量如何影響發酵效率”，鼓勵學生突破教材的局限，深人挖掘實驗中潛在的研究方向，推動他們將實驗成果進一步深化為探究性課題。這種分層提問的方式，充分尊重學生的個體差異，讓每個學生都能在自己的最近發展區獲得成長和進步。

三、討論與建議

（一）問題序列的設計優化

在高中生物學項目式學習中，問題序列的設計對學生學習效果起著關鍵作用。在階段適配性方面，入項階段可進一步豐富問題類型，增加“假設生成類\"問題。比如，提出“若溫度波動，如何設計對照實驗？”這類問題，引導學生在實驗過程中主動思考變量控制和實驗設計，提升其科學探究能力。同時，問題序列應具備動態調整的靈活性，教師要根據學生在學習過程中的反饋實時補充問題。例如在討論“用塑料瓶釀酒存在增塑劑溶出風險\"這一問題時，教師可及時展開延伸討論，引導學生深人思考食品安全等相關問題，使提問更好地契合學生的學習需求，激發學生探索的積極性。

（二）實踐反思與建議

從實踐效果來看，精心設計的問題序列在“體驗傳統發酵：亦酒亦究”項目式學習中發揮了積極作用，顯著提升了學生的參與度。學生通過自主思考、合作探究來解決問題，項自成果（如學生自制的評價量表）充分體現了學生思維的深度和廣度。問題序列能夠有效優化高中生物學項目式學習的設計與實施過程，對促進學生核心素養發展具有重要意義。然而，項目實施過程中也面臨一些挑戰。一方面，項自實施周期較長，在暑期開展時，教師監控存在一定困難，難以實現及時指導，這就需要平衡教師指導與學生自主探究的關系。另一方面，部分生成性問題（如“用塑料瓶釀酒存在增塑劑溶出風險”涉及跨學科知識，教師在設計問題序列時，可以打破學科界限，拓寬學生的知識視野，提升學生綜合運用知識的能力。□

參考文獻：

[1]鐘啟泉.最近發展區：課堂轉型的理論基礎[J].全球教育展望，2018（1）：11-20，34.

[2]夏雪梅.素養時代的項目化學習如何設計[J].江蘇教育，2019（22）：7-11.

[3][4]夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐M].北京：教育科學出版社，2018：16，57.

[5]喬詩琪，葉黎明.項目化學習中情境創設的誤區及改進[J].教育研究與評論，2021（1）：62-66.

[6]陳麗麗.項目化學習問題鏈的設計[J].教學與管理，2024（29）：21-24.