基于科學思維培養的生物學問題導學實踐

何貴香?廖涌權

【摘要】研究生物學問題導學教學模式的一般過程，根據教學內容設置情境，將情境問題化，以任務驅動學生自主合作探究實踐，提高教學效果，達成培養學生科學思維的目的，通過“特異性免疫”一課進行實踐研究該教學模式的有效性。

【關鍵詞】科學思維;生物學問題導學;教學實踐

生物學問題導學能夠通過一定的問題情境引導學生發現學習，在解決問題過程中主動獲取知識、運用知識，提高學生的學習興趣、思維能力和知識建構能力，發展學生的科學思維。其基本思路是：教師精心設計問題，創設情境，以問題為主線，引導學生主動學習。這一教學模式能夠從發展學生思維出發，革新單純傳授知識的教學模式，讓學生在問題的引導下自主探究，嘗試解決問題，然后教師評價、糾正并完善，將以 “教” 為重心轉為以 “學”為重心。

一、生物學問題導學課堂教學的一般模式

問題是知識組織的緣由，是思維的起點，具有激起學生主動探究的興趣，推動學生思維，發展學生學科核心素養的作用，因此教師可以利用生物學問題導學進行教學，從學生實際出發，以問題情境為中心，以科學思維為主線，通過多樣化的活動開展教學。這一課堂教學模式根據學生已有的認知結構，針對教學內容創設不同的問題情境，激發學生的好奇心，設計實驗或模型建構活動，促進學生自主觀察、思考、查閱資料、合作探究解決問題，過程中教師及時引導和點撥，對于學生困惑的問題講授解決的方法，啟發學生思考解決問題，為學生突破思維的障礙提供腳手架，引導學生深層次的學習。

1.利用多種資源創設情境。在教學過程中可以利用科學研究資料、生物學實驗、生活中的生物學現象、生產生活中的問題、疾病預防和健康習慣、新聞熱點、生物學史實、教材中的資源等內容創設情境，如在免疫調節教學時，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，圍繞情境提取相應的生物學問題，并設置探究實踐任務驅動學生自主學習，提高學生獲取信息和分析解決問題的能力;在“種群的數量特征”一課中，可以設計主題活動，即保護海南坡鹿科學考察活動，引導學生圍繞這一主題展開討論，按照關注海南坡鹿種群的數量，提出調查坡鹿種群密度的調查方法，弄清標記重捕法的科學原理;關注坡鹿的食物情況，提出調查某種植物的種群密度，通過解決主題情境中的問題，提高學生思維的縝密性和發散性。

2.引出問題，激趣探究。教學中創設的情境對于培養學生學科素養起到非常重要的作用，在導入階段聯系學生實際情況創設情境，在圍繞情境有目的、有計劃、有步驟地提出相應的生物學問題，對教學難點內容進行分解、行成臺階，引導學生深入思考，推動學生以相關的事實和結論為依據進行分析、綜合、歸納、概括，最終獲得解決問題的思路和方法，培養學生的問題意識來訓練學生的科學思維。

3.評價激勵，推動核心素養的落地。比如在“孟德爾豌豆雜交實驗（一）”這一節課中，傳統的評價學習方式是教師提問學生相關概念的例子及分離定律的內容，這一評價方式容易導致學生思維停留在表層。如果教師在這節內容的教學中引導學生寫出遺傳圖解，讓學生展示講解遺傳圖解，最后再進行學生互評和教師總結，則這種評價方式更便于教師了解學生的學習情況，同時也促進學生建構模型和批判性等科學思維的發展。

二、創設問題導學情境的原則

為了更好落實學習目標，發展學生思維，教師在課堂教學過程中應優化問題設計，提煉的生物學問題應具備科學性，尊重客觀事實，幫助樹立正確的生命觀念，不能設置違背科學原則的問題，以防誤導學生;問題設置應精煉且具有針對性，基于學習目標和學生的學情，提出關鍵性問題。同時還可根據學生的年齡結構、心理特點、思維方式等方面，提出能夠激起學生興趣的開放性或具有層次性和啟發性的問題，激活學生的科學思維，逐步引導學生學會利用歸納概括、演繹推理、模型與建模、批判性思維等方法閱讀教師為學生提供的教材內容、科普資料、模型和實驗數據等相應的教學資源和素材，讓每位學生都能夠從教學資源中提取與知識相關的核心線索，運用自身知識結構解決生物學問題，積極參與課堂投入到問題的探究實踐中，啟發學生思考，發展學生的科學思維。

三、生物學問題導學教學實踐

本文以人教版（2019）選擇性必修一“特異性免疫”第2課時為例，針對高二學生進行生物學問題導學教學模式實踐。

1.明確教學目標。本節內容聚焦生物學大概念：生命個體的結構與功能相適應，結構協調統一共同完成復雜的生命活動，并通過一定的調節機制保持穩態。要求教師能夠運用圖示和模型等方法闡明體液免疫和細胞免疫的過程、區別和聯系。結合教材和本節課設計的具體教學任務，將教學目標進一步細化為：

（1）通過閱讀教材文字和圖示，結合甲型肝炎病毒入侵細胞后發生的免疫過程情境，引導學生分析細胞免疫的過程，構建細胞免疫模型（科學思維）。

（2）通過模型比較體液免疫與細胞免疫的異同點，闡述兩者協調配合，針對特定病原體發生免疫應答，實現機體穩態（生命觀念、科學思維）。

（3）通過討論，構建二次免疫模型，并樹立健康生活的觀念（社會責任）。

2.教學策略。本節內容將通過創設甲型肝炎病毒入侵內環境→入侵細胞→甲型乙肝的預防作為貫穿課堂始終的教學情境主線，將碎片化的事實性知識串成邏輯認知概念的線索，并以解決問題任務（通過構建細胞免疫的過程示意圖、思考討論關鍵問題等）來驅動開展形式多樣而富有實效的教學實踐探究活動，學生則在教師一系列進階性、創造性問題的幫助下逐層深入對特異性免疫進行認識，實現對學生深度學習的有效引導。

3.問題導學誘思。根據教學目標創設以甲型肝炎入侵機體和機體中免疫系統發揮免疫及預防為情境，圍繞這一情境提煉相關的生物學問題，將情境問題化，貫穿課堂教學，驅動學生主動探究構建模型合作學習。

教學環節一：播放視頻創設甲型肝炎病毒侵入人體內環境的情境。引導學生思考問題：甲型肝炎病毒侵入人體內環境后，機體如何應對？引起學生的關注，利用學生已有的知識嘗試說明，引導學生邊回憶邊與教師配合完成體液免疫貼圖，構建體液免疫的過程，將抽象的免疫過程動態且直觀地呈現，幫助學生回顧體液免疫靠B細胞通過系列刺激產生抗體發揮免疫作用。

教學環節二：以甲型肝炎入侵機體細胞，展開問題情境探究：“當甲型肝炎病毒進入細胞后，抗體是否能夠進入細胞發揮體液免疫功能？機體又是通過怎樣的方式進行免疫應答？”再將這些問題細化成更具有針對性的小問題：T細胞活化過程中有哪些細胞參與？病毒感染細胞后，機體通過什么方式“作戰”？讓學生帶著問題自主學習，明確細胞免疫中主要作戰的細胞是細胞毒性T細胞，在靶細胞和輔助性T細胞的作用下增殖分化為記憶細胞和新的細胞毒性T細胞，為學生合作構建細胞免疫模型創造認知基礎。在學生自主學習解決問題的基礎上，利用精美的貼圖吸引學生注意力，指導學生利用貼圖，在磁性白板上合作完成細胞免疫的模型構建，將學習內容轉化成模型，提高學生構建模型和觀察分析的能力，發展學生科學思維。在構建模型活動中教師需注意觀察學生構建模型情況并給予及時指導，鼓勵學生展示探究的成果，引導學生之間相互點評修正，描述細胞免疫過程，說出T細胞活化過程中有哪些細胞參與，培養學生的合作與交流能力，并在描述的過程中將新學習的知識整合到自身原有的認知結構中。

教學環節三：通過問題“體液免疫和細胞免疫能否相互替代？”引導學生學生觀察分析特異性免疫模型，說出體液免疫和細胞免疫的區別和聯系，基于模型，引導學生完成教材75頁第3小題特異性免疫圖解，將自主構建的直觀的模型抽象成概念圖示，發展學生抽象思維能力。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？”聯系免疫失調的后果，引發學生深入思考，引導學生運用體液免疫和細胞免疫之間的聯系結合分析即可解釋HIV感染輔助性T細胞進而在艾滋病期喪失特異性免疫功能。這一環節的設置以分析模型、抽象模型、利用模型解釋問題為主要目的，能夠有效提高學生的科學思維能力，同時提高學生的交流與討論能力。

教學環節四：設置通過何種途徑預防甲型肝炎的問題，學生能夠根據生活經驗說出注射疫苗預防疾病，再通過問題“為什么注射疫苗能夠在一定時間內預防某種疾病？”促進學生深度思考，引導學生利用特異性免疫圖示解釋問題，并在圖示中標出“二次免疫”的途徑，讓學生認識記憶B細胞和記憶T細胞的作用。在發展學生科學思維的同時，滲透“倡導健康文明的生活方式”、珍愛生命、有社會擔當方面的教學目標。

最后，鞏固提升。通過課堂練習讓學生利用在課堂教學中新建構的特異性免疫認知框架，運用到實際解題中，達到強化重點和鞏固概念，發展科學思維的同時關注健康生活的目的。

4.教學反思。在本節課中圍繞“甲型肝炎”創設機體如何抵抗病毒入侵，感染和預防三個問題問題情境，以任務的形式探究合作學習，構建細胞免疫和特異性免疫模型，聽過學生展示、講解模型、解釋知識遷移解釋艾滋病患者患病表現的原因以及分析人體預防疾病的機制，能夠提高學生的構建模型能力及思考能力，對于發展學生的科學思維有一定的促進作用，但在授課過程中教師對學生的點撥稍弱，影響學生主動參與課堂的熱情。

根據調查實驗結果表明，運用生物學問題導學模式教學，在真實的情境中提煉問題，利用科學、精煉和具有針對性的問題，激發學生的求知欲，引發學生自主探索的學習動力，能夠在學生積極主動探究實踐的過程中培養學生的科學思維能力。

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（基金項目：本文系海南省教育科學“十三五”規劃2019年度課題“基于科學思維培養的生物學問題導學研究”研究成果，課題編號：QJH201910138）