基于單元科學思維培養的問題驅動教學策略

蘇楚麗

摘要 以“細胞的生命歷程”一輪單元復習為例，闡述了針對性地設計問題，以問題驅動的方式發展學生歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、創造性思維等科學思維的教學策略。

關鍵詞? 問題驅動科學思維單元教學一輪復習

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻標志碼 B

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》要求學生能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創造性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。在“細胞的生命歷程”單元模塊的一輪復習中，教師往往更側重于整合生命觀念而忽略科學思維。教師可以基于學生基本學情和教學目標，運用問題驅動學生思考，達到科學思維組塊化的效果，助力學生科學思維發展。

1 圍繞單元主線，歸納概括建框

細胞的生命歷程折射出生命的規律，緊扣其內在聯系，可使學習整體化。一輪復習是夯實學科基礎、清掃知識盲點的關鍵階段，要求教師既要覆蓋全教材基本面，更要完善學生的知識結構。由于學生的層次不同，若教師復習時按知識點分散講授，學生的認知水準在達到“理解”“識記”效果后，難再進一步深入，容易出現混淆或遺忘的現象。因此，教師應以學習的系統化為目標，精準設計內容，優化教學流程，在復習時以單元視角切入，高度運用歸納概括的科學思維，以提出問題為線索驅動學生主動去尋找單元內在聯系，構建嚴密完善的知識框架。設置問題如下：

（1）如何將細胞從增殖到死亡的生命全程聯系起來？

（2）如何利用概念圖呈現知識點的內在關聯處？

（3）內容選擇的主次和要點怎么體現？

（4）本單元從搭建框架至補充細節的注意點是什么？

細胞的生命歷程是一個連貫的過程，通過開放性問題的設置，可以給學生提供一個多角度思索的空間，強化學生系統化學習的意識。教師通過概念圖串聯起細胞與人的生命歷程（圖1）給學生以參考，鼓勵學生借助思維工具去組建知識框架，提升學生歸納概括的科學思維。

2 構建細胞增殖的數學模型

細胞增殖過程中遺傳物質的變化規律是學生的薄弱點。應用數學模型可以對細胞增殖過程中染色體、DNA、同源染色體和染色體組等典型遺傳概念進行簡化并高度概括地歸納，從而培養學生的分析推理和建模的科學思維。在這過程中，教師采用遞進式問題層層深入，驅動學生思考，引導學生選擇工具，構建數學模型并將其完善，突破學習瓶頸并掌握建模的技能。問題設置如下：

（1）最具典型性遺傳相關物質是什么？

（2）建立數學模型時，如何確定自變量和因變量？

（3）通過何種方式能區分易混淆的概念？

（4）如何使曲線圖能夠產生對比鮮明的效果？

以典型的遺傳物質代表染色體和 DNA 為梳理對象，夯實基礎知識，在此基礎上再深入至“四分體數”和“染色體組”兩個高階概念，進一步考核細胞增殖過程中遺傳物質的變化難點。最后教師介紹常見的數字模型，引導學生進行構建，推進模型與建構的科學思維。

3 基于情境應用進行演繹推理

靈活多變的應用情境中考核的是學生如何基于自身的知識結構和思維工具解決問題的能力。演繹推理指的是在一定情境中，運用已有的理論和原理，通過推理得出結論的過程。教師應精選典例題型，通過不同應用情境幫助學生形成自身的思維路徑，發展演繹推理的思維。

【例題】全雄黃顙魚（F1皆是雄個體）的育種技術。步驟一：通過相關激素誘導，將XY雄魚性逆轉為XY生理雌魚；

步驟二：使用低溫休克法干預XY 雌魚產生配子的相關過程，獲得無需受精即可發育的卵細胞（染色體數2N=52），從而獲得YY超雄魚（具有繁殖能力）；

步驟三：讓______________交配即可獲得全雄魚。

請另外設計一種獲得大量超雄魚的新路徑：_________________。

以性反轉的情境切入，結合魚的性別決定類型，提出假說：性反轉后，表現型發生逆轉，而基因型不變。基于此，先進行演繹：讓 YY 超雄魚與正常雌魚交配，后代魚類都含有 Y 基因，故全為雄性，完成問題1。再推理：若要提高效益，由步驟一可知，通過激素誘導可以把雄魚逆轉為雌魚，繼而推導出借助激素獲得超雄魚的新思路，再將YY 超雄魚性逆轉為 YY 生理雌魚，將逆轉后的YY 生理雌魚與YY 超雄魚雜交，就可確保后代為 YY，達到規模化生產的效果。同時，通過以上步驟也驗證了最初的假說。通過情景化的解題和推演，讓學生演繹推理的科學思維得以實踐和應用。

4 單元作業升華創造性思維

單元作業內容需要以單元核心內容為中心，達成以點帶面，連線成面的效果，既要體現知識的一體化、具體化，還要考慮學生的時間分配。因此，思維導圖是單元作業呈現的一種有效形式，可以幫助學生構建知識體系，深化聚合思維和輻射思維。問題設置如下：

（1）除了語言，可以借助哪類工具高效表達思維？

（2）你一般是如何進行思維導圖整理的？

（3）在思維導圖整合過程中，怎么體現內容的連貫性和一致性？

（4）在精簡的思維導圖過程中，怎么增加圖的趣味和閱讀性？

例如，教師可以以圖4的思維導圖給學生以啟示，通過擬人化的“細胞的獨白”為路徑輻射延伸，整合單元內容，以時間線的方式歸納“細胞的生命歷程”。讓學生認識到思維導圖也可圖文并茂，兼顧知識性和趣味性，激發學生的創造性思維。

科學思維是核心素養的重要組成部分，具備開放性、批判性、創造性和邏輯性等特點，是一種綜合理解整合、知識遷移、總結運用的創新能力。教師可以通過開放性問題驅動，只要能激發學生學習興趣，培養思維能力，助力深度學習。

參考文獻：

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