基于科學(xué)思維培養(yǎng)的生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)實(shí)踐
——以“特異性免疫”為例

◎ 海南省五指山市五指山中學(xué) 何貴香 廖涌權(quán)

生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)能夠通過一定的問題情境引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，在解決問題過程中主動獲取知識、運(yùn)用知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、思維能力和知識建構(gòu)能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。其基本思路是：教師精心設(shè)計問題，創(chuàng)設(shè)情境，以問題為主線，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。這一教學(xué)模式能夠從發(fā)展學(xué)生思維出發(fā)，革新單純傳授知識的教學(xué)模式，讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下自主探究，嘗試解決問題，然后教師評價、糾正并完善，將以 “教” 為重心轉(zhuǎn)為以 “學(xué)”為重心。

一、生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)課堂教學(xué)的一般模式

問題是知識組織的緣由，是思維的起點(diǎn)，具有激起學(xué)生主動探究的興趣，推動學(xué)生思維，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的作用，因此教師可以利用生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)進(jìn)行教學(xué)，從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，以問題情境為中心，以科學(xué)思維為主線，通過多樣化的活動開展教學(xué)。這一課堂教學(xué)模式根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，針對教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)不同的問題情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心，設(shè)計實(shí)驗(yàn)或模型建構(gòu)活動，促進(jìn)學(xué)生自主觀察、思考、查閱資料、合作探究解決問題，過程中教師及時引導(dǎo)和點(diǎn)撥，對于學(xué)生困惑的問題講授解決的方法，啟發(fā)學(xué)生思考解決問題，為學(xué)生突破思維的障礙提供腳手架，引導(dǎo)學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)。

1.利用多種資源創(chuàng)設(shè)情境。在教學(xué)過程中可以利用科學(xué)研究資料、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生活中的生物學(xué)現(xiàn)象、生產(chǎn)生活中的問題、疾病預(yù)防和健康習(xí)慣、新聞熱點(diǎn)、生物學(xué)史實(shí)、教材中的資源等內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境，如在免疫調(diào)節(jié)教學(xué)時，可以引入“新冠”病毒、“埃博拉”病毒、“甲型肝炎”病毒對人類健康和社會的影響，圍繞情境提取相應(yīng)的生物學(xué)問題，并設(shè)置探究實(shí)踐任務(wù)驅(qū)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生獲取信息和分析解決問題的能力；在“種群的數(shù)量特征”一課中，可以設(shè)計主題活動，即保護(hù)海南坡鹿科學(xué)考察活動，引導(dǎo)學(xué)生圍繞這一主題展開討論，按照關(guān)注海南坡鹿種群的數(shù)量，提出調(diào)查坡鹿種群密度的調(diào)查方法，弄清標(biāo)記重捕法的科學(xué)原理；關(guān)注坡鹿的食物情況，提出調(diào)查某種植物的種群密度，通過解決主題情境中的問題，提高學(xué)生思維的縝密性和發(fā)散性。

2.引出問題，激趣探究。教學(xué)中創(chuàng)設(shè)的情境對于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)起到非常重要的作用，在導(dǎo)入階段聯(lián)系學(xué)生實(shí)際情況創(chuàng)設(shè)情境，在圍繞情境有目的、有計劃、有步驟地提出相應(yīng)的生物學(xué)問題，對教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分解、行成臺階，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，推動學(xué)生以相關(guān)的事實(shí)和結(jié)論為依據(jù)進(jìn)行分析、綜合、歸納、概括，最終獲得解決問題的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識來訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。

3.評價激勵，推動核心素養(yǎng)的落地。比如在“孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）”這一節(jié)課中，傳統(tǒng)的評價學(xué)習(xí)方式是教師提問學(xué)生相關(guān)概念的例子及分離定律的內(nèi)容，這一評價方式容易導(dǎo)致學(xué)生思維停留在表層。如果教師在這節(jié)內(nèi)容的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生寫出遺傳圖解，讓學(xué)生展示講解遺傳圖解，最后再進(jìn)行學(xué)生互評和教師總結(jié)，則這種評價方式更便于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時也促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)模型和批判性等科學(xué)思維的發(fā)展。

二、創(chuàng)設(shè)問題導(dǎo)學(xué)情境的原則

為了更好落實(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生思維，教師在課堂教學(xué)過程中應(yīng)優(yōu)化問題設(shè)計，提煉的生物學(xué)問題應(yīng)具備科學(xué)性，尊重客觀事實(shí)，幫助樹立正確的生命觀念，不能設(shè)置違背科學(xué)原則的問題，以防誤導(dǎo)學(xué)生；問題設(shè)置應(yīng)精煉且具有針對性，基于學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)情，提出關(guān)鍵性問題。同時還可根據(jù)學(xué)生的年齡結(jié)構(gòu)、心理特點(diǎn)、思維方式等方面，提出能夠激起學(xué)生興趣的開放性或具有層次性和啟發(fā)性的問題，激活學(xué)生的科學(xué)思維，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用歸納概括、演繹推理、模型與建模、批判性思維等方法閱讀教師為學(xué)生提供的教材內(nèi)容、科普資料、模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等相應(yīng)的教學(xué)資源和素材，讓每位學(xué)生都能夠從教學(xué)資源中提取與知識相關(guān)的核心線索，運(yùn)用自身知識結(jié)構(gòu)解決生物學(xué)問題，積極參與課堂投入到問題的探究實(shí)踐中，啟發(fā)學(xué)生思考，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

三、生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)教學(xué)實(shí)踐

本文以人教版（2019）選擇性必修一“特異性免疫”第2課時為例，針對高二學(xué)生進(jìn)行生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式實(shí)踐。

1.明確教學(xué)目標(biāo)。本節(jié)內(nèi)容聚焦生物學(xué)大概念：生命個體的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一共同完成復(fù)雜的生命活動，并通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制保持穩(wěn)態(tài)。要求教師能夠運(yùn)用圖示和模型等方法闡明體液免疫和細(xì)胞免疫的過程、區(qū)別和聯(lián)系。結(jié)合教材和本節(jié)課設(shè)計的具體教學(xué)任務(wù)，將教學(xué)目標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為：

（1）通過閱讀教材文字和圖示，結(jié)合甲型肝炎病毒入侵細(xì)胞后發(fā)生的免疫過程情境，引導(dǎo)學(xué)生分析細(xì)胞免疫的過程，構(gòu)建細(xì)胞免疫模型（科學(xué)思維）。

（2）通過模型比較體液免疫與細(xì)胞免疫的異同點(diǎn)，闡述兩者協(xié)調(diào)配合，針對特定病原體發(fā)生免疫應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)機(jī)體穩(wěn)態(tài)（生命觀念、科學(xué)思維）。

（3）通過討論，構(gòu)建二次免疫模型，并樹立健康生活的觀念（社會責(zé)任）。

2.教學(xué)策略。本節(jié)內(nèi)容將通過創(chuàng)設(shè)甲型肝炎病毒入侵內(nèi)環(huán)境→入侵細(xì)胞→甲型乙肝的預(yù)防作為貫穿課堂始終的教學(xué)情境主線，將碎片化的事實(shí)性知識串成邏輯認(rèn)知概念的線索，并以解決問題任務(wù)（通過構(gòu)建細(xì)胞免疫的過程示意圖、思考討論關(guān)鍵問題等）來驅(qū)動開展形式多樣而富有實(shí)效的教學(xué)實(shí)踐探究活動，學(xué)生則在教師一系列進(jìn)階性、創(chuàng)造性問題的幫助下逐層深入對特異性免疫進(jìn)行認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生深度學(xué)習(xí)的有效引導(dǎo)。

3.問題導(dǎo)學(xué)誘思。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)設(shè)以甲型肝炎入侵機(jī)體和機(jī)體中免疫系統(tǒng)發(fā)揮免疫及預(yù)防為情境，圍繞這一情境提煉相關(guān)的生物學(xué)問題，將情境問題化，貫穿課堂教學(xué)，驅(qū)動學(xué)生主動探究構(gòu)建模型合作學(xué)習(xí)。

教學(xué)環(huán)節(jié)一：播放視頻創(chuàng)設(shè)甲型肝炎病毒侵入人體內(nèi)環(huán)境的情境。引導(dǎo)學(xué)生思考問題：甲型肝炎病毒侵入人體內(nèi)環(huán)境后，機(jī)體如何應(yīng)對？引起學(xué)生的關(guān)注，利用學(xué)生已有的知識嘗試說明，引導(dǎo)學(xué)生邊回憶邊與教師配合完成體液免疫貼圖，構(gòu)建體液免疫的過程，將抽象的免疫過程動態(tài)且直觀地呈現(xiàn)，幫助學(xué)生回顧體液免疫靠B細(xì)胞通過系列刺激產(chǎn)生抗體發(fā)揮免疫作用。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：以甲型肝炎入侵機(jī)體細(xì)胞，展開問題情境探究：“當(dāng)甲型肝炎病毒進(jìn)入細(xì)胞后，抗體是否能夠進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮體液免疫功能？機(jī)體又是通過怎樣的方式進(jìn)行免疫應(yīng)答？”再將這些問題細(xì)化成更具有針對性的小問題：T細(xì)胞活化過程中有哪些細(xì)胞參與？病毒感染細(xì)胞后，機(jī)體通過什么方式“作戰(zhàn)”？讓學(xué)生帶著問題自主學(xué)習(xí)，明確細(xì)胞免疫中主要作戰(zhàn)的細(xì)胞是細(xì)胞毒性T細(xì)胞，在靶細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞的作用下增殖分化為記憶細(xì)胞和新的細(xì)胞毒性T細(xì)胞，為學(xué)生合作構(gòu)建細(xì)胞免疫模型創(chuàng)造認(rèn)知基礎(chǔ)。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)解決問題的基礎(chǔ)上，利用精美的貼圖吸引學(xué)生注意力，指導(dǎo)學(xué)生利用貼圖，在磁性白板上合作完成細(xì)胞免疫的模型構(gòu)建，將學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成模型，提高學(xué)生構(gòu)建模型和觀察分析的能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。在構(gòu)建模型活動中教師需注意觀察學(xué)生構(gòu)建模型情況并給予及時指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生展示探究的成果，引導(dǎo)學(xué)生之間相互點(diǎn)評修正，描述細(xì)胞免疫過程，說出T細(xì)胞活化過程中有哪些細(xì)胞參與，培養(yǎng)學(xué)生的合作與交流能力，并在描述的過程中將新學(xué)習(xí)的知識整合到自身原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：通過問題“體液免疫和細(xì)胞免疫能否相互替代？”引導(dǎo)學(xué)生學(xué)生觀察分析特異性免疫模型，說出體液免疫和細(xì)胞免疫的區(qū)別和聯(lián)系，基于模型，引導(dǎo)學(xué)生完成教材75頁第3小題特異性免疫圖解，將自主構(gòu)建的直觀的模型抽象成概念圖示，發(fā)展學(xué)生抽象思維能力。然后通過情境遷移，提出問題“為何HIV病毒感染的患者幾乎喪失所有的特異性免疫？”聯(lián)系免疫失調(diào)的后果，引發(fā)學(xué)生深入思考，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用體液免疫和細(xì)胞免疫之間的聯(lián)系結(jié)合分析即可解釋HIV感染輔助性T細(xì)胞進(jìn)而在艾滋病期喪失特異性免疫功能。這一環(huán)節(jié)的設(shè)置以分析模型、抽象模型、利用模型解釋問題為主要目的，能夠有效提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，同時提高學(xué)生的交流與討論能力。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：設(shè)置通過何種途徑預(yù)防甲型肝炎的問題，學(xué)生能夠根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)說出注射疫苗預(yù)防疾病，再通過問題“為什么注射疫苗能夠在一定時間內(nèi)預(yù)防某種疾病？”促進(jìn)學(xué)生深度思考，引導(dǎo)學(xué)生利用特異性免疫圖示解釋問題，并在圖示中標(biāo)出“二次免疫”的途徑，讓學(xué)生認(rèn)識記憶B細(xì)胞和記憶T細(xì)胞的作用。在發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的同時，滲透“倡導(dǎo)健康文明的生活方式”、珍愛生命、有社會擔(dān)當(dāng)方面的教學(xué)目標(biāo)。

最后，鞏固提升。通過課堂練習(xí)讓學(xué)生利用在課堂教學(xué)中新建構(gòu)的特異性免疫認(rèn)知框架，運(yùn)用到實(shí)際解題中，達(dá)到強(qiáng)化重點(diǎn)和鞏固概念，發(fā)展科學(xué)思維的同時關(guān)注健康生活的目的。

4.教學(xué)反思。在本節(jié)課中圍繞“甲型肝炎”創(chuàng)設(shè)機(jī)體如何抵抗病毒入侵，感染和預(yù)防三個問題問題情境，以任務(wù)的形式探究合作學(xué)習(xí)，構(gòu)建細(xì)胞免疫和特異性免疫模型，聽過學(xué)生展示、講解模型、解釋知識遷移解釋艾滋病患者患病表現(xiàn)的原因以及分析人體預(yù)防疾病的機(jī)制，能夠提高學(xué)生的構(gòu)建模型能力及思考能力，對于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維有一定的促進(jìn)作用，但在授課過程中教師對學(xué)生的點(diǎn)撥稍弱，影響學(xué)生主動參與課堂的熱情。

根據(jù)調(diào)查實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用生物學(xué)問題導(dǎo)學(xué)模式教學(xué)，在真實(shí)的情境中提煉問題，利用科學(xué)、精煉和具有針對性的問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引發(fā)學(xué)生自主探索的學(xué)習(xí)動力，能夠在學(xué)生積極主動探究實(shí)踐的過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。