問題串在培養學生理性思維核心素養中的運用

徐 婷

(江蘇省南京外國語學校河西初級中學 210019)

“理性思維”指的是尊重事實、崇尚實事求是的求知態度，是能夠運用科學的思維方式認識事物、提出并解決問題的思維習慣和能力。通過生物學課程的學習，學生應逐步發展理性思維素養，學會利用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，并結合生物學知識對相關生命現象、規律及生物學事件進行探討、闡釋和論證。

正如布魯納說過：“教學過程是一種提出問題和解決問題的持續不斷的活動，思維永遠是從問題開始的。”在課堂教學過程中，教師利用精心設計的問題，活化學生思維、激發理性思維的動力，是促進學生理性思維發展的有效方式。“問題串教學”就是指圍繞學習內容及目標，按照邏輯思維結構設計的一系列有序的問題，將其連接成串并在課堂教學中加以利用的教學形式。設計合理的問題串可以引導學生在解決問題過程中培養理性思維的素養。

1 問題串引導歸納，彰顯理性思維之縝密

筆者在教學過程中發現一些過程性知識如人體的血液循環、人體內的氣體交換、植物光合與呼吸作用等。學生學習起來比較困難，同時為了考試死記硬背的現象很多。為了更好地培養學生歸納總結能力，筆者通過“問題串”將生理過程知識按階段設計成問題，引導學生思考各階段的特點及相互關系，在主動思維中進行歸納概括，形成知識網絡。

例如，在“人體內的氣體交換”一節中，學生常常對氣體交換場所以及交換的氣體種類等內容難以深刻理解，筆者因此從學生熟知的常見現象入手，設計問題串：①人體通過呼吸運動，吸入氣體與呼出氣體相比，哪些氣體成分發生變化？②氧氣去哪兒了？二氧化碳又是從何而來？這一生理過程稱為什么？③人體內的氣體交換可以分成哪幾部分？④肺泡里的氣體交換的具體場所？交換的氣體種類？兩種氣體分別向什么地方擴散？⑤經過肺泡里的氣體交換，富含氧氣的血液通過哪種血液循環路徑到達組織細胞？⑥組織里的氣體交換的具體場所？交換的氣體種類？兩種氣體如何擴散？⑦你能說一說，通過呼吸運動，氧氣含量下降，二氧化碳含量上升的根本原因嗎？

其中的問題①⑥引導學生理解人體呼吸過程吸入氧氣、呼出二氧化碳的本質是因為進行了人體內的氣體交換，問題⑤是將學生原有的血液循環知識與新知識融合，在大腦中形成新的知識體系。通過研學“問題串”，學生自然逐步歸納出人體內的氣體交換過程。

2 問題串引導模型建構，彰顯理性思維之精彩

模型是一種對所認識事物的概括性描述，生物學研究中常見的模型有物理模型、數學模型和概念模型。在模型構建過程中，學生要經歷思考與行動，這實際上是一種思維與行動相協調的過程。在課堂教學中，利用“問題串”將模型構建難點進行分解，形成逐級的臺階模式，可以有效地引導學生進行學習活動。

例如，在學習“生態系統具有一定的調節能力”這一概念時，筆者通過創設問題情境，利用問題串幫助學生逐步構建出概念模型。問題情境：某草原今年的長勢很好，請你預測生長在草原上老鼠和老鷹的數量變化趨勢。設計問題串：①草原上的草、老鼠、老鷹之前的捕食關系如何？②因為今年草的長勢很好，老鼠的數量會如何變化？③老鼠數量的變化又會給草的數量帶來什么影響？對老鷹的數量又會產生什么影響？④草與老鷹數量的變化對老鼠的數量有何影響？⑤這個生態系統中各成分數量還會發生怎樣變化?⑥你能試著用曲線圖的形式表達出各成分之間的數量嗎？教師引導學生分析得出：生物之間通過捕食關系相互影響和相互制約，并構建草原上鼠、草、鷹數量關系圖(圖1)。在此基礎上再進一步繪制數量關系曲線圖(圖2)，通過觀察曲線的走向歸納出生態系統具有一定的自我調節能力，也就是其具有穩定性的原因。

相比于直接講授這種被動的學習方式，在問題串引導下進行模型構建的過程就是學生主動理解生物學概念的過程。通過思考—嘗試—錯誤—再思考—再嘗試，形成清晰的理性思維，深刻地認識和理解概念。

3 問題串引導推理，彰顯理性思維之嚴謹

生物學科是一門自然科學，嚴謹的邏輯性是它的特征。所以，教師在生物教學過程中，應巧妙地設計教學，鍛煉學生的邏輯判斷與推理能力。推理能力是指學生在學習過程中，通過觀察、實驗、猜想、證明等活動，發展出的合情推理和演繹推理能力，并能清晰地闡明自己想法的素養。

圖1 草原上鼠、草、鷹數量關系圖

圖2 草原上鼠、草、鷹數量關系曲線圖

例如，尿液的形成過程是學習人體泌尿系統的一個重難點。筆者在腎單位結構的圖式教學基礎上，結合教材中青蛙血液、腎小囊內液以及終尿成分的對比表，通過問題串的形式啟發學生探究尿液形成過程。完成該過程共需要5個層層遞進的問題：①腎小囊內的液體來自于哪里？②血漿和腎小囊內液成分的變化，說明腎小球和腎小囊壁的作用有什么特點？③原尿和尿液的成分有什么不同？④腎小囊中的原尿會流向哪？⑤在原尿中出現葡萄糖而在尿液中并沒有，這說明腎小管有什么作用？被腎小管重新吸收的物質進入了哪里？在此基礎上引導學生通過繪制動態過程圖(圖3)，有效地突破了尿液的形成過程這一重難點內容。

圖3 尿液的形成過程

學生在環環相扣的問題引導下，通過解決一個個彼此相關聯的問題，推理出尿液形成的原理。前一個問題的解決是后一個問題的基礎，每一個問題成為學生推理的依據，一層層搭建出思維的階梯。

4 問題串引導質疑，彰顯理性思維之批判精神

擁有批判性思維的學生，習慣于對自己或是他人的觀點進行反思、質疑并進行分析，同時通過思考作出理性的決定。在教學中，要想培養學生的批判性思維素養，教師就要學會引導學生提出質疑。教師在備課時，要留心尋找教材中可以用來設計成問題的素材，引導學生進行判斷，從而培養批判性思維能力。

例如，在初中生物學習中，并沒有涉及到細胞減數分裂的內容，但是教材部分章節中牽涉了生殖細胞、受精卵及體細胞中染色體數量的相關知識。在進行這部分內容教學時，若直接和學生講述減數分裂過程，初中學生難以接受，故可以通過問題引導學生質疑：①如果精子和卵子中染色體數目和體細胞一樣，請以人類為例，算一算你的子代及其下一代體細胞中的染色體各有多少？(問題提出后，學生通過計算很快就會質疑假設，教師讓學生充分討論后，再提出問題)②精子和卵子中染色體的數目與體細胞有什么關系？③染色體數量的不同對于生物來說有什么意義？通過質疑、大膽猜測和問題的解決，學生會有一種強烈的成就感，進而促進了其大膽質疑的勇氣和意識，這也是培養學生批判性思維的有效方法。除此以外，教師也可以通過分析早期經典實驗的不嚴謹之處，引導學生分析和評價實驗方案，大膽進行修改和完善，這一過程中也可以充分地鍛煉學生的批判性思維。