利用问题驱动教学法 提升学生生物学科核心素养

刘丽华

摘要：生物经典实验教学不应局限于对人物、结论的识记，而应利用问题驱动教学法，促进学生科学思维发展，培养学生探究精神，提升学生的生物学核心素养。文章以“植物生长素的发现”为例，在教学中以问题为导向，重现科学发展历程，围绕生物学基本概念、实验过程等内容，论述如何引导学生探究经典实验的发现历程，以激发学生学习兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，提高生物教学效率和教学质量，发展学生科学思维，培养学生探究精神，提升学生学科核心素养。

关键词：生物教学；问题驱动教学法；核心素养；问题链；教学效率；教学质量

中图分类号：G633.91文献标志码：A文章编号：1008-3561（2022）27-0073-04

在生物经典实验教学中，有些实验由于受到材料、设备等因素的影响，无法全面开展，尤其是一些经典的科学史实验，包含科学家们的科学态度、探究精神、设计思路等，是培养学生科学思维、科学探究等核心素养的重要途径。对于一些经典的科学史实验，我们虽然无法还原实验操作，但可以还原科学家们的探索历程，能让学生在掌握生物学概念的同时，领悟科学家的思路，培养科学思维及科学态度。

第一，在授课之前，部分教师并未充分了解学生，虽创设了教学情境，但所创设的教学情境脱离实际，导致学生很难进入预设的思维轨道，学习积极性不高，影响教学质量。

第二，学生过于依赖教师，不做知识的整合，很少自主构建知识，缺少独立思考的能力，也就是缺少核心素养中的科学思维。

第三，课堂上经常出现“满堂问”或者“一问一答”的现象，问题与问题之间没有跨度。学生虽然能够紧跟教师的教学节奏，但没有独立思考的空间，缺少探究意识。

实践证明，教师在有关科学史的生物实验教学中利用问题驱动教学法，能取得显著的教学效果。问题驱动教学法是用问题为学生提前铺好思考的台阶，通过“问题链”的设置，将学生的思维引向深处，培养学生的科学思维、科学探究等核心素养。现以“植物生长素的发现”为例，对问题驱动教学法在科学史实验教学中的具体应用进行探究。

1.创设问题情境，明确核心观念

创设有效的问题情境，并在此基础上呈现问题，加以引导，是运用问题驱动教学法的先决条件。高中生在学习中遇到一些晦涩难懂的知识概念时，一旦处理不好，很容易出现厌学现象。在教学中，教师充分利用学生已有的生活经验，创设问题情境，能激发学生学习的积极性。因此，教师在上课之前，要对学生有一定的了解，并在课堂上用图片、故事、视频等方式创设相应的问题情境，激发学生学习兴趣。

生物核心观念是教师讲好一节课的基础，是生物学核心素养与教学内容的“中介”。例如，在“植物生长素”一节知识内容的教学过程中，教师可联系日常生活创设问题情境，激发学生学习热情。在授课过程中，教师可提出以下问题：窗台上的盆栽为什么向光生长？生长素是什么？生长素是怎样被发现的？引发学生思考。窗台上的盆栽学生比较常见，教师引导学生思考盆栽为什么向光生长，有利于激发学生的求知欲。学生通过阅读教材可知，植物向光生长是因为植物具有向光性，植物向光性与内部的生长素有关。通过对本节知识内容进行分析，学生可知道生长素的发现历程是本节知识内容的核心观念。

2.依据核心观念，构建有效问题链

问题驱动教学法的关键在于如何设计合理的问题链。问题链的设计，不仅要贴合教学内容，还要激发学生探究欲望，发展学生科学思维。在本节课教学中，笔者围绕核心观念构建了问题链。

3.剖析实验问题链，培养核心素养

（1）问题链———达尔文父子的实验。第一，实验过程。19世纪末，达尔文父子运用金丝雀虉草进行实验（图1）。实验发现在受单侧光照射时，植物胚芽鞘向光弯曲；去掉胚芽鞘尖端，植物不发生弯曲；遮住胚芽鞘尖端，植物不发生弯曲并直立生长；遮住胚芽鞘尖端以下部分，植物向光弯曲。

第二，问题链的构建。1）分析达尔文父子的实验，提出问题：对照组和实验组的区别是什么？哪一组是对照组？哪一组是实验组？教师在课堂上提出问题，能激发学生兴趣，引发学生思考。但所提出的问题必须与教学内容密切相关，并有一定的逻辑性，还要给学生留有思考探究的空间。对于这串问题，教师可引导学生先明确对照组和实验组的区别。学生在了解实验组、对照组区别后，很容易判断出哪一组是对照组，哪一组是实验组。2）分析达尔文父子的实验结论，提出“‘影响’一定是胚芽鞘尖端产生的吗？‘影响’的产生需要光吗？为什么不是胚芽鞘尖端以下部位产生的呢？依据哪两组实验能说明”等问题。在上课之前，教师要掌握学生已有的知识水平，根据学生的最近发展区进行教学。学生在此之前已经学习过控制变量法，因此可根据各组植物的生长状况进行分析。第二组和第三组可说明这种“影响”是由胚芽鞘尖端产生的，第三组实验中胚芽鞘尖端被锡箔纸遮住后，植物依旧能生长，这说明“影响”的产生不需要光。3）提出“这四组实验缺一不可吗？去掉其中的某一组可以吗”等问题，引发学生思考。问题由浅入深，从两组比较上升到整个实验，能激发学生探究欲望。

事实上，学生也会有自己的想法和实验方案。例如，有学生提出让光束从植物的上方向植物照射，也可以加入本次实验，作为其中的一组。这时，教师要抓住时机，让学生讨论是否有必要加入这组实验。这样，会让学生对这组实验理解得更加透彻。

（2）问题链———鲍森·詹森的实验。第一，实验过程。1913年，鲍森·詹森将胚芽鞘尖端切掉后将琼脂块放在尖端与尖端下部之间，并给予单侧光照射，植物向光弯曲（图2）。

第二，问题链的构建。1）鲍森·詹森做实验时，为什么要选择琼脂作为实验材料？用云母片、玻璃片可以代替琼脂片吗？选择正确的实验材料是实验成功的关键，对实验者选材的实验材料进行分析能更好地理解实验。学生在探究中发现，云母片及玻璃片会阻挡“影响”的运输，而琼脂块不会。在探究过程中，有学生提到其他材料。这时，教师要引导学生联想溶解度，在学生提出各自的观点后，再进行总结。2）实验说明了什么？琼脂不会阻止这种“影响”的运输，那琼脂能够储存“影响”吗？上述实验说明这种“影响”能够透过琼脂片从胚芽鞘尖端运输到胚芽鞘尖端以下部位，进一步引导学生思考，既然“影响”可以透过琼脂块，那么琼脂块是否可以储存这种“影响”，引导学生展开讨论，并进行总结。3）第一组实验为什么不选择正常生长的胚芽鞘，而选择切去胚芽鞘尖端的植株作为对照组？在达尔文父子的实验中，学生已经掌握了实验组和对照组的概念，在这个实验中再次提及和对照组有关的问题，能加深学生对知识的理解，培养学生科学思维。

在生物教学中，教师呈现问题后，学生会产生强烈的解决问题的愿望，这时教师进行适当的引导尤为重要。在学生无法顺利解决难题时，教师给予适当的点拨，能引导学生深度思考与探究。

（3）问题链———拜尔的实验。第一，实验过程。1918年，拜尔将胚芽鞘尖端切下后，將尖端放在一侧胚芽鞘上，植物就会向另一侧弯曲。实验证明：胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的（图3）。

第二，问题链的设置构建。1）科学实验探究的五个步骤是什么？教材只给出了实验过程和实验结论，是否可以根据实验过程和实验结果，推测该实验的假设？本节课是选择性必修1的内容，在之前的课程中，学生已经学习过许多实验，因此很容易回想起科学实验探究的五个步骤：提出问题、做出假设、设计实验、完成实验、得出结论。拜尔将胚芽鞘尖端切去，又将尖端分别放于被切去尖端的胚芽鞘的左右两端。拜尔之所以这么做，是因为在实验前，他有一个假设，那么这个假设是什么？教师引导学生进行推测，推测的过程能够培养学生的科学思维。有的学生会提出该实验的假设是胚芽鞘尖端产生的影响会促进尖端以下部位的生长，但是不够准确。为此，教师可引导学生从影响分布不均进行思考，从而得出该实验的假设是：这种影响能够使背光面比向光面生长快。2）拜尔是将胚芽鞘尖端切下进行实验，同学们还有其他的实验设计吗？并预测实验结果。有学生提出将胚芽鞘尖端及以下部位都切下，和拜尔的实验一样，将切下的部分放在胚芽鞘的一侧。有学生提出将胚芽鞘尖端的一侧切掉，留下另一侧。教师引导学生发挥想象力，提出各种假设，并与学生一起推测实验结果。

一节优质课绝不仅限于给学生传授了多少知识，解决了多少问题，更多的是能够启发学生思考，激发学生提出新的问题，这对于师生共同进步和科学发展都是极其重要的。

（4）问题链———温特的实验。第一，实验过程。1926年，温特对植物生长素做了进一步研究，他将胚芽鞘尖端切掉，并放在琼脂块上，一段时间后，将这些琼脂块放在胚芽鞘的一侧，发现胚芽鞘朝对侧生长，放置没有接触过尖端的琼脂块，胚芽鞘不发生变化（图4）。

第二，问题链的构建。1）实验中，生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是什么？为什么？问题的提出，能引导学生思考物质跨膜运输的方式都有哪些种类，不同方式的区别是什么。学生对以上问题进行激烈讨论，教师与学生一起分析，并引导学生得出正确的结论。2）生长素从胚芽鞘尖端进入胚芽鞘尖端以下部分也是自由扩散的方式吗？为什么？这个问题与第一个问题相关联，有利于引发学生的思考。生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块时，琼脂块内没有生长素，是从高浓度到低浓度运输，而生长素从胚芽鞘尖端进入胚芽鞘尖端以下部分时，由于植物的顶端优势，尖端以下部分生长素浓度要高于胚芽鞘尖端，因此是逆浓度梯度进行运输，为主动运输。

教师一定要熟悉教材，对每一章、每一节的教学内容都要了如指掌，并能够把它们串联起来。上面两个问题虽是本节所学的知识，但与之前所学的物质跨膜运输方式相关联，能让学生在学习新知识的同时，对旧知识进行巩固。教师只有熟悉教材、熟悉学生才能设计出具有逻辑性、层次性的问题。

（5）问题链———科学家们进一步的实验。第一，实验结果。1934年，科学家从人的尿液中分离出与生长素相似的化学物质———吲哚乙酸，直到1946年，科学家才从高等植物中分离出生长素，并确认它也是吲哚乙酸。第二，问题链的构建。1）根据之前所学知识，讨论和分析生长素与生长激素有什么不同。学生在学习过程中容易将类似的知识点混淆，将新学习的知识与原有知识放在一起进行比较很有必要。学生在第三章已经学习了生长激素，在这里提出疑问，能引导他们进行思考，从而找到生长素和生长激素的不同点。教师对学生提出的不同点要进行归纳与总结，以表格的形式呈现。2）生长素最初是在人的尿液中分离出来的，那为什么生长素来源于植物？学生进行讨论，从而明确人尿液中的生长素来源于食物，人食用后机体没有分解生长素的酶，所以将其从尿液排出。通过讨论，学生对生长素的含义理解得更加透彻。

目前，关于植物向光性的原因还存在争议，有人认为根据实验结果，也可以认为植物向光性的原因是：单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀。这个结论会引起学生对科学发现的思考，认识到人类有许多伟大的发现。这些发现经过一代代人的艰苦探究，才一步步接近真相，每位科学家前进一小步，科学就会前进一大步。有些专业知识依旧存在争议，需要我们这代人不断探索，借此激发学生强烈的社会责任感，培养学生科学探究精神。

总之，生物经典实验教学不应局限于对人物、结论的识记，而应利用問题驱动教学法，促进学生科学思维发展，培养学生探究精神，提升学生的生物学核心素养。因此，在生物教学中，教师要积极利用问题驱动教学法，激发学生学习兴趣，提高教学效率和教学质量，提升学生的生物学核心素养。

参考文献：

[1]郑晓璇.基于问题驱动的生物经典实验教学[J].中学生物教学， 2017（15）.

[2]陈燕，侯存建.基于“问题驱动”发展学生的科学思维[J].中学生物教学，2021（03）.

[3]杨媛.问题驱动教学，提升生物学科素养———以“生物膜的流动镶嵌模型”复习课为例[J].中学生物教学，2017（23）.

[4]葛玉海.“高阶思维课堂”让“深度学习”真实发生[J].人民教育， 2019（24）.

[5]吴惠剑.问题驱动教学构建核心概念———以“渗透作用的概念”教学设计为例[J].中学生物教学，2020（05）.

[6]钟传平，郁献军.运用问题情境实现高中美术课程内容的组织与生成[A].课程·教材·教法，2019（07）.

[7]魏玮，沈浩宁.论证式教学在高中生物教学中的应用———以“植物生长素的发现”一节为例[J].中学生物学，2016（03）.

[8]韩艳良，范成明.问题驱动模式下的生物学核心概念教学———以“细胞的能量‘通货’———ATP”为例[J].中学生物教学，2018（18）.

[9]闫丽.问题链教学模式在高中化学教学中的应用研究[D].华中师范大学，2019.

[10]曹惠敏，周裕志.巧教巧学，多维培养生物学核心素养———《植物生长素的发现》教学赏析[J].教育科学论坛，2020（16）.

[11]柏雪.问题启发在高中生物学教学中的应用[J].中学生物教学， 2021（11）.

[12]张志祥，赵沛荣.基于“三段式”和“探究式”教学模式的学生生物学核心素养的培养———“植物激素调节”一节第一课时[J].中学生物学，2018（12）.

Using Problem Driven Teaching Method and Improve Students’ Core Competence of Biology

———Take "the Discovery of Auxin" as an Example

Liu Lihua

（Jilin Normal University， Siping 136000， China）

Abstract： The teaching of classical biological experiments should not be limited to the memorization of characters and conclusions， but should use the problem driven teaching method to promote the development of students’ scientific thinking， cultivate students’ inquiry spirit， and improve students’ core biological literacy. Taking the "discovery of plant auxin" as an example， this paper takes the problem as the guide in teaching， reproduces the process of scientific development， and discusses how to guide students to explore the discovery process of classical experiments around the basic concepts of biology and experimental process， so as to stimulate students’ interest in learning， adjust students’ enthusiasm and initiative in learning， improve the efficiency and quality of biology teaching， develop students’ scientific thinking， and cultivate students’ spirit of inquiry， improve students’ core academic literacy.

Key words： biology teaching； problem driven teaching method； core competence； problem chain； teaching efficiency； teaching quality