廣東 許燕雯 邵龍國

一、“問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”實驗教學(xué)模式提出的背景

生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，生物學(xué)中的理論與實踐是密不可分的。新制訂的《普通高中生物學(xué)課程標準（2017 年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調(diào)在生物學(xué)教學(xué)中突出生物學(xué)科核心素養(yǎng)，而《課程標準》提及的四種核心素養(yǎng)中就有“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”兩種素養(yǎng)與實驗密切相關(guān)，因此生物實驗的教學(xué)更為重要。但在教學(xué)實踐中，受限于課時緊張、實驗條件等多方面因素，生物實驗教學(xué)大都被邊緣化。然而對于一些重要的基礎(chǔ)實驗的考查卻在不斷加強。因此，在有限的條件下探索出實用又高效的實驗教學(xué)模式顯得尤為重要。

二、“問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”模式的內(nèi)涵

問題導(dǎo)學(xué)，即通過問題來達到教學(xué)目的的過程，是在課堂教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)特定問題情境，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中，主動獲取和運用知識、技能，發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動性，提高其自主學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方式。在新課程課堂教學(xué)改革理論指導(dǎo)下，通過教師的合理引導(dǎo)，把教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為值得探究的、有意義的、有不同解決方法的問題，創(chuàng)造情境讓學(xué)生自主探究?！皢栴}”是基礎(chǔ)，“導(dǎo)”是關(guān)鍵，“學(xué)”是核心。教師針對某一實驗設(shè)定一系列問題，讓學(xué)生以問題為基石，自行建構(gòu)出實驗的基本框架。教師再引導(dǎo)學(xué)生解決這些問題，完善細節(jié)知識，這就如同建房時添磚加瓦的過程。

在變式訓(xùn)練中鞏固理論知識，同時也可以提升學(xué)生的應(yīng)試能力。拓展延伸可以啟發(fā)學(xué)生思維，鍛煉變式拓展是指對現(xiàn)有實驗的材料、試劑、方法甚至理論知識進行多方面的變式訓(xùn)練以及拓展延伸，使學(xué)生的科學(xué)思維及實驗探究能力得到發(fā)展和提升，這也是新課標中生物學(xué)科素養(yǎng)的要求。

問題導(dǎo)學(xué)與變式拓展是相輔相成的。問題導(dǎo)學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)內(nèi)容的主要手段，在學(xué)生掌握相關(guān)基本知識的基礎(chǔ)上再進行變式拓展，可以達到舉一反三、觸類旁通的效果。教師根據(jù)學(xué)生在問答過程的反饋情況再進行形成性評價，使學(xué)生理解、掌握實驗的原理、方法以及變式等。問題導(dǎo)學(xué)的關(guān)鍵在于讓學(xué)生從枯燥煩瑣的課本知識中解脫出來，從問題導(dǎo)學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引發(fā)學(xué)生獨立思考，理順思路逐步解決問題，并且構(gòu)建知識框架。

圖1 “問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”實驗教學(xué)模式圖

三、“問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”模式的實施過程

與傳統(tǒng)的講授型課堂教學(xué)模式不同的是，“問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”模式在課堂實施環(huán)節(jié)主要進行問答式教學(xué)。教師通過對實驗原理、實驗器材、實驗步驟、實驗結(jié)果的深入分析，提出一系列核心問題組，循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生進行思考，從而理解實驗中每個環(huán)節(jié)背后的生物學(xué)原理。

下文以人教版教材必修1《分子與細胞》中“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗為例淺談“問題導(dǎo)學(xué)，變式拓展”的課堂實施。由于洋蔥根尖有絲分裂觀察實驗的步驟相對較復(fù)雜，實驗耗時較長，實驗結(jié)果不明顯，所以在一些學(xué)校里并沒有開設(shè)這一節(jié)實驗課。但由于這一節(jié)內(nèi)容與減數(shù)分裂、染色體變異等重要知識聯(lián)系緊密，故這一實驗在相關(guān)的練習(xí)與測試中出現(xiàn)頻率較高。

為便于呈現(xiàn)“導(dǎo)”與“學(xué)”的完整過程，筆者在本文中對學(xué)生的思考回答作出了相應(yīng)的預(yù)設(shè)，在教學(xué)實踐中，教師需要根據(jù)學(xué)生的反饋對“導(dǎo)”的過程進行相應(yīng)調(diào)整。

（一）問題導(dǎo)學(xué)

核心問題組1：

師：觀察有絲分裂應(yīng)選擇真核生物還是原核生物？

生：真核細胞才能進行有絲分裂。

師：植物、動物、真菌你更傾向于選用什么？

生：植物，取材方便、更易觀察等。

師：植物的根、莖、葉、花、果實、種子中，你更傾向于選用哪一個？

生：從有無有絲分裂、是否含色素、制片的難易程度等方面思考，選取植物根尖為實驗材料更好。

師：如何獲得實驗材料？

生：將洋蔥或蒜頭接觸水面置于溫暖的地方培養(yǎng)生根。

圖2 核心問題組1 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：以上問題主要聚焦于實驗選材的依據(jù)。從材料是否能進行有絲分裂，取材的簡便性和觀察的實際操作程度，材料的形態(tài)、顏色是否對結(jié)果造成影響，材料的培養(yǎng)等因素進行設(shè)問引導(dǎo)，從目的入手理解選用洋蔥根尖分生組織的原因。

核心問題組2：

師：根的全部位置都適合觀察嗎？

生：不是，根尖分生區(qū)細胞才能進行有絲分裂。

師：如何找到分生區(qū)細胞？

生：取材時選取距離根尖2～3 mm 處；低倍鏡下找到呈正方形的細胞。

師：所有時間都適合觀察嗎？

生：一般在上午10 點至下午2 點觀察為宜。

圖3 核心問題組2 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：以上問題主要聚焦于對洋蔥根尖的細微結(jié)構(gòu)的認識。通過具體設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生思考，由簡單刻板的機械記憶轉(zhuǎn)化為理解記憶，使學(xué)生進一步明確實驗?zāi)康?。引?dǎo)學(xué)生在掌握根尖細微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上深入理解本實驗選材的生物學(xué)基礎(chǔ)，同時也能幫助學(xué)生提升關(guān)于本實驗選材方面的答題能力。

核心問題組3：

師：肉眼能觀察到根尖細胞有絲分裂嗎？

生：不能，必須用高倍顯微鏡才能觀察到。

師：為了在顯微鏡下觀察到細胞有絲分裂，根尖應(yīng)如何處理？

生：制片，盡量處理成單層細胞。

師：如何制成單層細胞的裝片？

生：用95%酒精與15%鹽酸1∶1 混合制成解離液進行解離，壓片。

師：解離時間過長或過短是否影響實驗結(jié)果？

生：解離時間過長破壞細胞染色體結(jié)構(gòu)，解離時間過短細胞無法分開。

圖4 核心問題組3 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：讓學(xué)生關(guān)注有絲分裂實驗過程中的核心步驟是“解離”與“壓片”。在教學(xué)實踐中學(xué)生普遍對這兩個過程比較生疏，除了這兩個過程本身出現(xiàn)的頻率較低以外，更多的是因為學(xué)生對實驗原理、過程理解不透徹。

核心問題組4：

師：如何確定細胞處于哪個時期？

生：通過觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目確定。

師：觀察染色體應(yīng)如何染色？

生：用堿性染料（龍膽紫或醋酸洋紅）染色。

師：染色時需要注意什么？

生：染色之前洗去解離液、染色時間適宜。

圖5 核心問題組4 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：以上問題聚焦于實驗步驟中的“解離”與“染色”。在考試中學(xué)生常?；煜襟E，在實驗操作中失誤較多，尤其是對“解離”“染色”這兩個過程容易顛倒記憶。通過引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實驗的目的及原理進行思考，理解這兩個步驟的作用，最后達到理解記憶的目的。

核心問題組5：

師：如何確定觀察的細胞正在進行有絲分裂？

生：觀察染色體的形態(tài)和數(shù)目。

師：根尖有絲分裂有何特點？

生：分裂間期長、各細胞分裂不同步。

師：能否觀察到有絲分裂的動態(tài)過程？

生：不能，細胞經(jīng)解離后已經(jīng)死亡。

師：未觀察到預(yù)期現(xiàn)象的原因可能是什么？

生：實驗材料、實驗操作、細胞周期等。

圖6 核心問題組5 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：以上問題聚焦于實驗結(jié)果的分析。通過設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)果進行科學(xué)分析。無論能否得到正確的實驗結(jié)果，都能讓學(xué)生理性思考，使他們知其然也知其所以然。分析結(jié)果的過程也可加強學(xué)生對實驗原理和方法的掌握。

（二）變式拓展

核心問題組6：

師：本實驗染色效果不明顯，可以如何優(yōu)化？

生：在染色時適當加熱處理或換用其他染色劑。

師：若用動物材料來進行本實驗的觀察，應(yīng)在本實驗的基礎(chǔ)上如何改進？

生：從取材部位、觀察時期、解離等過程考慮。

師：若要觀察無絲分裂、減數(shù)分裂、二分裂應(yīng)在本實驗的基礎(chǔ)上如何改進？

生：觀察細胞無絲分裂可取蛙血細胞，主要觀察細胞核的形態(tài)；觀察細胞減數(shù)分裂可取花粉為材料，進行染色處理，觀察染色體；觀察細胞二分裂可取原核細胞為實驗材料，在100 倍油鏡下觀察，主要觀察細胞的形態(tài)。

師：你們還能想到觀察細胞的何種生理過程？

生：細胞分化：取植物組織培養(yǎng)不同階段的細胞，進行對比；細胞衰老：觀察細胞核的變化；細胞凋亡：觀察細胞凋亡小體；細胞癌變：觀察細胞形態(tài)的變化。

圖7 核心問題組6 思維導(dǎo)圖

設(shè)計意圖：以上核心問題聚焦于實驗的變式與拓展。通過問題引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識靈活運用，拓展學(xué)生知識面的同時啟發(fā)學(xué)生進行理性思考和科學(xué)探究，同時也能提升學(xué)生的解題能力。

四、總結(jié)與反思

采用問題導(dǎo)學(xué)的形式進行實驗的理論知識學(xué)習(xí)后，學(xué)生的參與度更高，課堂上積極討論與思考。經(jīng)過層層設(shè)問，學(xué)生對于實驗的基本內(nèi)容已經(jīng)熟練掌握，在進行實驗的時候，學(xué)生的問題減少了很多，實驗過程也更加順利，實驗效果也更加明顯。一些沒有做出正確結(jié)果的小組也能自發(fā)對結(jié)果進行分析。在完成實驗后，再進行變式拓展訓(xùn)練，學(xué)生思維活躍，提出了很多大膽的設(shè)想。對于這些拓展的問題，學(xué)生不一定能在實踐中完成實驗，也不一定有確切的答案，但是在思考過程中，學(xué)生的理論知識得到了升華，探究意識得到了啟發(fā)，探究能力得到了鍛煉。但在教學(xué)實施的環(huán)節(jié)中應(yīng)注意結(jié)合學(xué)生的實際情況，并有針對性地設(shè)問與延伸，問題過于簡單會使學(xué)生失去關(guān)注的興趣，問題過難也會降低學(xué)生參與的積極性?？偠灾Y(jié)合學(xué)情，科學(xué)地通過問題導(dǎo)學(xué)，并合理地進行變式拓展是一種實用且高效的實驗教學(xué)嘗試。