劉麗華

摘要：生物經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)局限于對(duì)人物、結(jié)論的識(shí)記，而應(yīng)利用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。文章以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”為例，在教學(xué)中以問題為導(dǎo)向，重現(xiàn)科學(xué)發(fā)展歷程，圍繞生物學(xué)基本概念、實(shí)驗(yàn)過程等內(nèi)容，論述如何引導(dǎo)學(xué)生探究經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)歷程，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高生物教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué)；問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；核心素養(yǎng)；問題鏈；教學(xué)效率；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2022）27-0073-04

在生物經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)由于受到材料、設(shè)備等因素的影響，無法全面開展，尤其是一些經(jīng)典的科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，包含科學(xué)家們的科學(xué)態(tài)度、探究精神、設(shè)計(jì)思路等，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的重要途徑。對(duì)于一些經(jīng)典的科學(xué)史實(shí)驗(yàn)，我們雖然無法還原實(shí)驗(yàn)操作，但可以還原科學(xué)家們的探索歷程，能讓學(xué)生在掌握生物學(xué)概念的同時(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)家的思路，培養(yǎng)科學(xué)思維及科學(xué)態(tài)度。

第一，在授課之前，部分教師并未充分了解學(xué)生，雖創(chuàng)設(shè)了教學(xué)情境，但所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境脫離實(shí)際，導(dǎo)致學(xué)生很難進(jìn)入預(yù)設(shè)的思維軌道，學(xué)習(xí)積極性不高，影響教學(xué)質(zhì)量。

第二，學(xué)生過于依賴教師，不做知識(shí)的整合，很少自主構(gòu)建知識(shí)，缺少獨(dú)立思考的能力，也就是缺少核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維。

第三，課堂上經(jīng)常出現(xiàn)“滿堂問”或者“一問一答”的現(xiàn)象，問題與問題之間沒有跨度。學(xué)生雖然能夠緊跟教師的教學(xué)節(jié)奏，但沒有獨(dú)立思考的空間，缺少探究意識(shí)。

實(shí)踐證明，教師在有關(guān)科學(xué)史的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，能取得顯著的教學(xué)效果。問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是用問題為學(xué)生提前鋪好思考的臺(tái)階，通過“問題鏈”的設(shè)置，將學(xué)生的思維引向深處，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)?，F(xiàn)以“植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”為例，對(duì)問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在科學(xué)史實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用進(jìn)行探究。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，明確核心觀念

創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，并在此基礎(chǔ)上呈現(xiàn)問題，加以引導(dǎo)，是運(yùn)用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的先決條件。高中生在學(xué)習(xí)中遇到一些晦澀難懂的知識(shí)概念時(shí)，一旦處理不好，很容易出現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象。在教學(xué)中，教師充分利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，教師在上課之前，要對(duì)學(xué)生有一定的了解，并在課堂上用圖片、故事、視頻等方式創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

生物核心觀念是教師講好一節(jié)課的基礎(chǔ)，是生物學(xué)核心素養(yǎng)與教學(xué)內(nèi)容的“中介”。例如，在“植物生長(zhǎng)素”一節(jié)知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)過程中，教師可聯(lián)系日常生活創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。在授課過程中，教師可提出以下問題：窗臺(tái)上的盆栽為什么向光生長(zhǎng)？生長(zhǎng)素是什么？生長(zhǎng)素是怎樣被發(fā)現(xiàn)的？引發(fā)學(xué)生思考。窗臺(tái)上的盆栽學(xué)生比較常見，教師引導(dǎo)學(xué)生思考盆栽為什么向光生長(zhǎng)，有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲。學(xué)生通過閱讀教材可知，植物向光生長(zhǎng)是因?yàn)橹参锞哂邢蚬庑?，植物向光性與內(nèi)部的生長(zhǎng)素有關(guān)。通過對(duì)本節(jié)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行分析，學(xué)生可知道生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程是本節(jié)知識(shí)內(nèi)容的核心觀念。

2.依據(jù)核心觀念，構(gòu)建有效問題鏈

問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的關(guān)鍵在于如何設(shè)計(jì)合理的問題鏈。問題鏈的設(shè)計(jì)，不僅要貼合教學(xué)內(nèi)容，還要激發(fā)學(xué)生探究欲望，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。在本節(jié)課教學(xué)中，筆者圍繞核心觀念構(gòu)建了問題鏈。

3.剖析實(shí)驗(yàn)問題鏈，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

（1）問題鏈———達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)。第一，實(shí)驗(yàn)過程。19世紀(jì)末，達(dá)爾文父子運(yùn)用金絲雀虉草進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（圖1）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在受單側(cè)光照射時(shí)，植物胚芽鞘向光彎曲；去掉胚芽鞘尖端，植物不發(fā)生彎曲；遮住胚芽鞘尖端，植物不發(fā)生彎曲并直立生長(zhǎng)；遮住胚芽鞘尖端以下部分，植物向光彎曲。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）分析達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)，提出問題：對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的區(qū)別是什么？哪一組是對(duì)照組？哪一組是實(shí)驗(yàn)組？教師在課堂上提出問題，能激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生思考。但所提出的問題必須與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)，并有一定的邏輯性，還要給學(xué)生留有思考探究的空間。對(duì)于這串問題，教師可引導(dǎo)學(xué)生先明確對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的區(qū)別。學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組區(qū)別后，很容易判斷出哪一組是對(duì)照組，哪一組是實(shí)驗(yàn)組。2）分析達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，提出“‘影響’一定是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的嗎？‘影響’的產(chǎn)生需要光嗎？為什么不是胚芽鞘尖端以下部位產(chǎn)生的呢？依據(jù)哪兩組實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明”等問題。在上課之前，教師要掌握學(xué)生已有的知識(shí)水平，根據(jù)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)過控制變量法，因此可根據(jù)各組植物的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行分析。第二組和第三組可說明這種“影響”是由胚芽鞘尖端產(chǎn)生的，第三組實(shí)驗(yàn)中胚芽鞘尖端被錫箔紙遮住后，植物依舊能生長(zhǎng)，這說明“影響”的產(chǎn)生不需要光。3）提出“這四組實(shí)驗(yàn)缺一不可嗎？去掉其中的某一組可以嗎”等問題，引發(fā)學(xué)生思考。問題由淺入深，從兩組比較上升到整個(gè)實(shí)驗(yàn)，能激發(fā)學(xué)生探究欲望。

事實(shí)上，學(xué)生也會(huì)有自己的想法和實(shí)驗(yàn)方案。例如，有學(xué)生提出讓光束從植物的上方向植物照射，也可以加入本次實(shí)驗(yàn)，作為其中的一組。這時(shí)，教師要抓住時(shí)機(jī)，讓學(xué)生討論是否有必要加入這組實(shí)驗(yàn)。這樣，會(huì)讓學(xué)生對(duì)這組實(shí)驗(yàn)理解得更加透徹。

（2）問題鏈———鮑森·詹森的實(shí)驗(yàn)。第一，實(shí)驗(yàn)過程。1913年，鮑森·詹森將胚芽鞘尖端切掉后將瓊脂塊放在尖端與尖端下部之間，并給予單側(cè)光照射，植物向光彎曲（圖2）。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）鮑森·詹森做實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么要選擇瓊脂作為實(shí)驗(yàn)材料？用云母片、玻璃片可以代替瓊脂片嗎？選擇正確的實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，對(duì)實(shí)驗(yàn)者選材的實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行分析能更好地理解實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)，云母片及玻璃片會(huì)阻擋“影響”的運(yùn)輸，而瓊脂塊不會(huì)。在探究過程中，有學(xué)生提到其他材料。這時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想溶解度，在學(xué)生提出各自的觀點(diǎn)后，再進(jìn)行總結(jié)。2）實(shí)驗(yàn)說明了什么？瓊脂不會(huì)阻止這種“影響”的運(yùn)輸，那瓊脂能夠儲(chǔ)存“影響”嗎？上述實(shí)驗(yàn)說明這種“影響”能夠透過瓊脂片從胚芽鞘尖端運(yùn)輸?shù)脚哐壳始舛艘韵虏课唬M(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考，既然“影響”可以透過瓊脂塊，那么瓊脂塊是否可以儲(chǔ)存這種“影響”，引導(dǎo)學(xué)生展開討論，并進(jìn)行總結(jié)。3）第一組實(shí)驗(yàn)為什么不選擇正常生長(zhǎng)的胚芽鞘，而選擇切去胚芽鞘尖端的植株作為對(duì)照組？在達(dá)爾文父子的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的概念，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中再次提及和對(duì)照組有關(guān)的問題，能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

在生物教學(xué)中，教師呈現(xiàn)問題后，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的解決問題的愿望，這時(shí)教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)尤為重要。在學(xué)生無法順利解決難題時(shí)，教師給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，能引導(dǎo)學(xué)生深度思考與探究。

（3）問題鏈———拜爾的實(shí)驗(yàn)。第一，實(shí)驗(yàn)過程。1918年，拜爾將胚芽鞘尖端切下后，將尖端放在一側(cè)胚芽鞘上，植物就會(huì)向另一側(cè)彎曲。實(shí)驗(yàn)證明：胚芽鞘的彎曲生長(zhǎng)是尖端產(chǎn)生的影響在其下部分布不均勻造成的（圖3）。

第二，問題鏈的設(shè)置構(gòu)建。1）科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的五個(gè)步驟是什么？教材只給出了實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，是否可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)該實(shí)驗(yàn)的假設(shè)？本節(jié)課是選擇性必修1的內(nèi)容，在之前的課程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過許多實(shí)驗(yàn)，因此很容易回想起科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的五個(gè)步驟：提出問題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論。拜爾將胚芽鞘尖端切去，又將尖端分別放于被切去尖端的胚芽鞘的左右兩端。拜爾之所以這么做，是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)前，他有一個(gè)假設(shè)，那么這個(gè)假設(shè)是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推測(cè)，推測(cè)的過程能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。有的學(xué)生會(huì)提出該實(shí)驗(yàn)的假設(shè)是胚芽鞘尖端產(chǎn)生的影響會(huì)促進(jìn)尖端以下部位的生長(zhǎng)，但是不夠準(zhǔn)確。為此，教師可引導(dǎo)學(xué)生從影響分布不均進(jìn)行思考，從而得出該實(shí)驗(yàn)的假設(shè)是：這種影響能夠使背光面比向光面生長(zhǎng)快。2）拜爾是將胚芽鞘尖端切下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們還有其他的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)嗎？并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有學(xué)生提出將胚芽鞘尖端及以下部位都切下，和拜爾的實(shí)驗(yàn)一樣，將切下的部分放在胚芽鞘的一側(cè)。有學(xué)生提出將胚芽鞘尖端的一側(cè)切掉，留下另一側(cè)。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，提出各種假設(shè)，并與學(xué)生一起推測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

一節(jié)優(yōu)質(zhì)課絕不僅限于給學(xué)生傳授了多少知識(shí)，解決了多少問題，更多的是能夠啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生提出新的問題，這對(duì)于師生共同進(jìn)步和科學(xué)發(fā)展都是極其重要的。

（4）問題鏈———溫特的實(shí)驗(yàn)。第一，實(shí)驗(yàn)過程。1926年，溫特對(duì)植物生長(zhǎng)素做了進(jìn)一步研究，他將胚芽鞘尖端切掉，并放在瓊脂塊上，一段時(shí)間后，將這些瓊脂塊放在胚芽鞘的一側(cè)，發(fā)現(xiàn)胚芽鞘朝對(duì)側(cè)生長(zhǎng)，放置沒有接觸過尖端的瓊脂塊，胚芽鞘不發(fā)生變化（圖4）。

第二，問題鏈的構(gòu)建。1）實(shí)驗(yàn)中，生長(zhǎng)素從胚芽鞘尖端基部進(jìn)入瓊脂塊的方式是什么？為什么？問題的提出，能引導(dǎo)學(xué)生思考物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞蕉加心男┓N類，不同方式的區(qū)別是什么。學(xué)生對(duì)以上問題進(jìn)行激烈討論，教師與學(xué)生一起分析，并引導(dǎo)學(xué)生得出正確的結(jié)論。2）生長(zhǎng)素從胚芽鞘尖端進(jìn)入胚芽鞘尖端以下部分也是自由擴(kuò)散的方式嗎？為什么？這個(gè)問題與第一個(gè)問題相關(guān)聯(lián)，有利于引發(fā)學(xué)生的思考。生長(zhǎng)素從胚芽鞘尖端基部進(jìn)入瓊脂塊時(shí)，瓊脂塊內(nèi)沒有生長(zhǎng)素，是從高濃度到低濃度運(yùn)輸，而生長(zhǎng)素從胚芽鞘尖端進(jìn)入胚芽鞘尖端以下部分時(shí)，由于植物的頂端優(yōu)勢(shì)，尖端以下部分生長(zhǎng)素濃度要高于胚芽鞘尖端，因此是逆濃度梯度進(jìn)行運(yùn)輸，為主動(dòng)運(yùn)輸。

教師一定要熟悉教材，對(duì)每一章、每一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容都要了如指掌，并能夠把它們串聯(lián)起來。上面兩個(gè)問題雖是本節(jié)所學(xué)的知識(shí)，但與之前所學(xué)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式相關(guān)聯(lián)，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)，對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行鞏固。教師只有熟悉教材、熟悉學(xué)生才能設(shè)計(jì)出具有邏輯性、層次性的問題。

（5）問題鏈———科學(xué)家們進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。第一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1934年，科學(xué)家從人的尿液中分離出與生長(zhǎng)素相似的化學(xué)物質(zhì)———吲哚乙酸，直到1946年，科學(xué)家才從高等植物中分離出生長(zhǎng)素，并確認(rèn)它也是吲哚乙酸。第二，問題鏈的構(gòu)建。1）根據(jù)之前所學(xué)知識(shí)，討論和分析生長(zhǎng)素與生長(zhǎng)激素有什么不同。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易將類似的知識(shí)點(diǎn)混淆，將新學(xué)習(xí)的知識(shí)與原有知識(shí)放在一起進(jìn)行比較很有必要。學(xué)生在第三章已經(jīng)學(xué)習(xí)了生長(zhǎng)激素，在這里提出疑問，能引導(dǎo)他們進(jìn)行思考，從而找到生長(zhǎng)素和生長(zhǎng)激素的不同點(diǎn)。教師對(duì)學(xué)生提出的不同點(diǎn)要進(jìn)行歸納與總結(jié)，以表格的形式呈現(xiàn)。2）生長(zhǎng)素最初是在人的尿液中分離出來的，那為什么生長(zhǎng)素來源于植物？學(xué)生進(jìn)行討論，從而明確人尿液中的生長(zhǎng)素來源于食物，人食用后機(jī)體沒有分解生長(zhǎng)素的酶，所以將其從尿液排出。通過討論，學(xué)生對(duì)生長(zhǎng)素的含義理解得更加透徹。

目前，關(guān)于植物向光性的原因還存在爭(zhēng)議，有人認(rèn)為根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也可以認(rèn)為植物向光性的原因是：?jiǎn)蝹?cè)光照射引起某些抑制生長(zhǎng)的物質(zhì)分布不均勻。這個(gè)結(jié)論會(huì)引起學(xué)生對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的思考，認(rèn)識(shí)到人類有許多偉大的發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一代代人的艱苦探究，才一步步接近真相，每位科學(xué)家前進(jìn)一小步，科學(xué)就會(huì)前進(jìn)一大步。有些專業(yè)知識(shí)依舊存在爭(zhēng)議，需要我們這代人不斷探索，借此激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神。

總之，生物經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)不應(yīng)局限于對(duì)人物、結(jié)論的識(shí)記，而應(yīng)利用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生探究精神，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。因此，在生物教學(xué)中，教師要積極利用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。

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Using Problem Driven Teaching Method and Improve Students’ Core Competence of Biology

———Take "the Discovery of Auxin" as an Example

Liu Lihua

（Jilin Normal University， Siping 136000， China）

Abstract： The teaching of classical biological experiments should not be limited to the memorization of characters and conclusions， but should use the problem driven teaching method to promote the development of students’ scientific thinking， cultivate students’ inquiry spirit， and improve students’ core biological literacy. Taking the "discovery of plant auxin" as an example， this paper takes the problem as the guide in teaching， reproduces the process of scientific development， and discusses how to guide students to explore the discovery process of classical experiments around the basic concepts of biology and experimental process， so as to stimulate students’ interest in learning， adjust students’ enthusiasm and initiative in learning， improve the efficiency and quality of biology teaching， develop students’ scientific thinking， and cultivate students’ spirit of inquiry， improve students’ core academic literacy.

Key words： biology teaching； problem driven teaching method； core competence； problem chain； teaching efficiency； teaching quality