生物學(xué)教學(xué)中問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)

【摘

要】文章旨在探討高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的關(guān)鍵策略，針對(duì)激發(fā)學(xué)生的好奇心、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境挖掘?qū)W生潛能、設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)、鼓勵(lì)學(xué)生小組合作、及時(shí)進(jìn)行反饋與評(píng)價(jià)等五個(gè)方面的教學(xué)策略，文章提供了一系列可行的方法，以幫助高中生更好地發(fā)展其生物學(xué)領(lǐng)域的問(wèn)題解決技能。這些策略旨在提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、批判性思維和實(shí)踐能力，為他們未來(lái)的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。【關(guān)鍵詞】高中生物學(xué);問(wèn)題解決;能力培養(yǎng)高中生物學(xué)教育的目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力，使他們能夠理解和應(yīng)對(duì)生物學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜挑戰(zhàn)。問(wèn)題解決能力不僅是學(xué)術(shù)成功的關(guān)鍵，還是未來(lái)職業(yè)和生活中的重要技能。因此，如何在高中生物學(xué)教學(xué)中有效地培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力成為一個(gè)重要的課題。一、激發(fā)學(xué)生的好奇心好奇心是學(xué)習(xí)的動(dòng)力源，能夠促使學(xué)生積極參與課程、主動(dòng)思考和主動(dòng)探索，從而鍛煉培養(yǎng)其問(wèn)題解決能力。引起學(xué)生的疑問(wèn)是激發(fā)好奇心的第一步。教師可以運(yùn)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的方法，在課堂上基于直觀的案例，如圖片、視頻等，提出引人入勝的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的思考和好奇心。以“細(xì)胞分化”內(nèi)容為例，課堂上直接展示人體內(nèi)的各種典型的細(xì)胞圖片，順勢(shì)提出問(wèn)題：“人是由一個(gè)細(xì)胞——受精卵發(fā)育而成，期間經(jīng)過(guò)多次有絲分裂，那么為什么來(lái)自同一個(gè)細(xì)胞的增殖后代能形成多種形態(tài)，且能發(fā)揮不同功能呢？”這個(gè)問(wèn)題基于學(xué)生有了有絲分裂的知識(shí)基礎(chǔ)，知道有絲分裂的結(jié)果是產(chǎn)生與親代細(xì)胞遺傳信息一致的子代細(xì)胞，而遺傳信息能影響著生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)功能等表現(xiàn)，這就讓學(xué)生好奇這個(gè)過(guò)程究竟發(fā)生了什么而導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生。其次，有了好奇心才能激發(fā)探索欲望。強(qiáng)烈的探索欲望能極大地鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)的獲取過(guò)程。在激起學(xué)生好奇增殖產(chǎn)生的遺傳信息相同的細(xì)胞為何能形成形態(tài)結(jié)構(gòu)功能各異的不同細(xì)胞后，教師則可以進(jìn)一步鋪墊并引導(dǎo)學(xué)生思考并提出問(wèn)題。從結(jié)構(gòu)和功能觀出發(fā)，提示學(xué)生聯(lián)系必修1第二第三章的知識(shí)，蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重50%以上，蛋白質(zhì)在細(xì)胞中承擔(dān)多方面的功能，如構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸物質(zhì)，催化等，從而建立起細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能差異的直接原因在于細(xì)胞中的蛋白質(zhì)種類含量有差異這一認(rèn)知。至此，學(xué)生就自然會(huì)提出諸如此類的問(wèn)題：有沒(méi)有切實(shí)證據(jù)證實(shí)這一想法？蛋白質(zhì)差異又是怎樣造成的？這些又與遺傳物質(zhì)有什么聯(lián)系？這時(shí)，教師可以直接給予不同組織細(xì)胞的相關(guān)資料，而此時(shí)的學(xué)生會(huì)有迫切解決問(wèn)題的心情進(jìn)行閱讀分析，從而深刻理解細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)——基因的選擇性表達(dá)。再次，適當(dāng)提出挑戰(zhàn)性任務(wù)。布置挑戰(zhàn)性任務(wù)可以激發(fā)學(xué)生更深入探索問(wèn)題的斗志，督促學(xué)生通過(guò)積極思考、查閱資料、尋找解決方案，并在此過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)。比如，教師讓學(xué)生從生活中較為常見(jiàn)的現(xiàn)象中尋找能佐證分化后的細(xì)胞遺傳信息未發(fā)生改變的例子。思考科學(xué)家們是如何檢測(cè)細(xì)胞中是否含有某種蛋白質(zhì)的？基因是如何表達(dá)的？基因表達(dá)是如何受到調(diào)控，在細(xì)胞中是如何選擇性表達(dá)的？學(xué)生能提出扦插嫁接等方面的例子，這可以引出對(duì)細(xì)胞全能性的學(xué)習(xí)。而基因表達(dá)方面的問(wèn)題在當(dāng)時(shí)的學(xué)習(xí)階段中不能給予全面的解答，但是這可以給學(xué)生的學(xué)習(xí)種下一個(gè)種子，伴隨后續(xù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生自然會(huì)把這些知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，建立起自己的知識(shí)大樹(shù)。最后，釋放興趣和熱情。教師的興趣和熱情也是激發(fā)學(xué)生好奇心的關(guān)鍵因素之一。通過(guò)分享生物學(xué)中令人著迷的發(fā)現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)或案例，教師能夠傳遞對(duì)生物學(xué)知識(shí)的熱愛(ài)，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)的興趣。二、創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境挖掘?qū)W生潛能問(wèn)題解決需要落到實(shí)際，在真實(shí)情境中能有效地激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考并探索，體驗(yàn)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題過(guò)程有助于激發(fā)學(xué)生能力。學(xué)以致用可以讓學(xué)生體會(huì)知識(shí)的力量，而不僅是書本上枯燥的文字，并且通過(guò)實(shí)踐可以有效挖掘?qū)W生潛能，很多想法往往是在實(shí)踐中迸發(fā)出的，在真正遇到困難時(shí)會(huì)督促大腦運(yùn)作起來(lái)，為解決問(wèn)題絞勁腦汁想盡辦法。通過(guò)實(shí)踐還會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，當(dāng)學(xué)生一一克服困難最終問(wèn)題得以解決時(shí)，可以獲得極大的成就感，這有利于增強(qiáng)學(xué)生信心、增加學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。在學(xué)習(xí)“調(diào)查種群密度的方法”這一內(nèi)容時(shí)，教師可帶領(lǐng)學(xué)生調(diào)查校園中的某些植物的種群密度，實(shí)踐中學(xué)生自然會(huì)思考如何統(tǒng)計(jì)其總數(shù)。校園中的香樟、桂樹(shù)等，學(xué)生一般會(huì)想到進(jìn)行逐一的計(jì)數(shù)，而對(duì)教師指定的某種數(shù)量眾多的草本植物，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)無(wú)法數(shù)清，則有學(xué)生會(huì)想到以局部來(lái)代表全部，這就是樣方法的思想。樣方法具體實(shí)施時(shí)，學(xué)生能真實(shí)體會(huì)書本文字描述的狀況，如單子葉植物的統(tǒng)計(jì)較為困難，草叢中的跳蝻確實(shí)可以使用樣方法統(tǒng)計(jì)等，同時(shí)還會(huì)陸續(xù)遇到問(wèn)題，如樣方需要選擇多大面積、壓線的個(gè)體如何計(jì)數(shù)等，以此作為契機(jī)還能誘發(fā)學(xué)生思考動(dòng)物的調(diào)查方法，為標(biāo)記重捕法的學(xué)習(xí)做鋪墊。最后，同學(xué)之間通過(guò)交流，總結(jié)得失，獲得解決此類問(wèn)題的能力和方法。三、設(shè)計(jì)遞進(jìn)式問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)是以學(xué)生為主體、以問(wèn)題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問(wèn)題進(jìn)行思考分析，尋求答案，制訂解決方案，這種學(xué)習(xí)方式能提高學(xué)生參與度，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于深化對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解，能有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、綜合分析和解決問(wèn)題的能力。這要求教師要精心設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題，依據(jù)學(xué)生思維的梯度，層層推進(jìn)，從淺入深，從表象到本質(zhì)，鍛煉學(xué)生思維能力，培養(yǎng)問(wèn)題解決能力。例如在學(xué)習(xí)光合作用過(guò)程之后，提出問(wèn)題“有哪些環(huán)境因素會(huì)影響光合作用的進(jìn)行？”引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)光合作用的原料、條件等方面進(jìn)行分析，認(rèn)識(shí)到CO2濃度、光照強(qiáng)度、溫度等是影響光合作用的主要環(huán)境因素。針對(duì)光照，可以進(jìn)一步可以提問(wèn)，是否光照越強(qiáng)越好，光照強(qiáng)度增強(qiáng)光合作用會(huì)一直增強(qiáng)嗎？從木桶效應(yīng)出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出光照強(qiáng)度增加到一定后，由于受其他因素的限制，光合作用不能繼續(xù)證明這一結(jié)論。接著結(jié)合書本課后練習(xí)中的“午休現(xiàn)象”提問(wèn)？這時(shí)，學(xué)生能接前面的思路繼續(xù)展開(kāi)思考，夏季中午陽(yáng)光強(qiáng)烈，溫度也較高，這些常見(jiàn)的影響因素排除后，就剩下CO2濃度，教師通過(guò)補(bǔ)充植物吸收CO2的途徑，協(xié)助學(xué)生在氣孔導(dǎo)度角度著手解釋“午休現(xiàn)象”的出現(xiàn)。對(duì)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生，還能再進(jìn)一步提出問(wèn)題，自然界中有不少植物是生活在常年光照強(qiáng)烈、氣溫較高且較為干旱的環(huán)境中，那么它們是如何應(yīng)對(duì)的呢？從而引出植物中的C4途徑及CAM途徑，當(dāng)然，這個(gè)內(nèi)容在新授課中可作為課后任務(wù)，讓學(xué)生通過(guò)查閱資料作簡(jiǎn)要了解。最后，讓學(xué)生就提高植物光合效率方面提出一些切實(shí)有效的措施。通過(guò)合理的設(shè)置問(wèn)題、層層遞進(jìn)的方式促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行思考分析，這樣形成的知識(shí)不是教師直接灌輸給學(xué)生的，而是隨著逐步解決問(wèn)題的過(guò)程自然生成的，這才是真正的學(xué)習(xí)。四、鼓勵(lì)學(xué)生小組合作培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，學(xué)習(xí)能力是一個(gè)方面，溝通合作能力也是其中重要一環(huán)。鼓勵(lì)學(xué)生小組合作是培養(yǎng)學(xué)生溝通合作能力的一個(gè)重要策略，能有效地發(fā)掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的合作意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神，能集思廣益博采眾長(zhǎng)為問(wèn)題解決提供更豐富更具創(chuàng)新性的方案。首先，小組合作可以促進(jìn)學(xué)生之間的知識(shí)分享和協(xié)作。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)往往需要多角度的思考和分析，通過(guò)組建小組，每個(gè)學(xué)生可以貢獻(xiàn)自己的觀點(diǎn)和對(duì)問(wèn)題的理解，從而合力解決問(wèn)題。例如，在學(xué)習(xí)“群落的主要類型”一節(jié)時(shí)，將學(xué)生分組，每組負(fù)責(zé)一個(gè)群落類型，查找相關(guān)資料，了解群落的物種組成，與當(dāng)?shù)丨h(huán)境之間的適應(yīng)等，在課堂上和其他小組分享對(duì)這個(gè)群落的認(rèn)識(shí)。這樣的合作方式不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，還讓學(xué)生學(xué)會(huì)傾聽(tīng)和尊重他人的觀點(diǎn)。其次，小組合作能培養(yǎng)學(xué)生的溝通技能。通過(guò)與其他學(xué)生討論、辯論和協(xié)商，能夠提高口頭和書面表達(dá)能力。比如要求學(xué)生合作完成實(shí)驗(yàn)后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在小組內(nèi)部進(jìn)行評(píng)審和修改。這不僅有助于改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技巧，還提高了科學(xué)寫作和溝通的能力。最后，小組合作能夠增強(qiáng)學(xué)生的自信心，與同齡人一起工作并取得成功時(shí)，他們會(huì)更有信心面對(duì)生物學(xué)的挑戰(zhàn)。當(dāng)學(xué)生通過(guò)合作自行成功解決一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)問(wèn)題時(shí)，會(huì)獲得成就感，這將鼓勵(lì)他們更加積極地參與問(wèn)題解決。例如在開(kāi)設(shè)的校本課程上，安排學(xué)生把學(xué)校中的各種綠化植物進(jìn)行掛牌，學(xué)生自行分工，完成查閱植物資料、設(shè)計(jì)掛牌、構(gòu)思標(biāo)語(yǔ)等各項(xiàng)任務(wù)，最終完成后不僅得到好評(píng)，而且每次看到自己做出的成果，學(xué)生心中總能油然升起驕傲感，并且對(duì)學(xué)習(xí)生物學(xué)、對(duì)自己的能力產(chǎn)生認(rèn)同感。五、及時(shí)進(jìn)行反饋與評(píng)價(jià)首先，提供及時(shí)的反饋可以幫助學(xué)生了解自己在解決問(wèn)題過(guò)程中的表現(xiàn)，還能及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在嘗試解決生物學(xué)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生需要知道方法是否正確是否需要改進(jìn)及如何改進(jìn)。有了教師及時(shí)的指導(dǎo)，能幫助學(xué)生提高問(wèn)題解決的效率和準(zhǔn)確性。例如，在探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生先分組設(shè)計(jì)相關(guān)方案提交教師，教師評(píng)價(jià)操作可行性，并提出問(wèn)題。學(xué)生的方案能考慮到通過(guò)改變自變量進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，比如改變光照強(qiáng)度、CO2濃度，但往往會(huì)忽視如何定量的改變光照強(qiáng)度、CO2濃度，以及學(xué)生也能確定以光合作用強(qiáng)度作為因變量但未能有效的提供具體的觀測(cè)指標(biāo)。這些問(wèn)題都需要教師及時(shí)指出并協(xié)助學(xué)生進(jìn)行完善。其次，及時(shí)的反饋還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。學(xué)生在得到認(rèn)可和鼓勵(lì)時(shí)，會(huì)更有動(dòng)力繼續(xù)努力解決更復(fù)雜的問(wèn)題。在學(xué)習(xí)細(xì)胞融合技術(shù)時(shí)，有學(xué)生提出是否能將動(dòng)植物細(xì)胞進(jìn)行融合，這個(gè)創(chuàng)新的想法就很值得表?yè)P(yáng)及鼓勵(lì)，教師通過(guò)介紹浙大科研團(tuán)隊(duì)的成果——將菠菜細(xì)胞的類囊體植入哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，可以讓學(xué)生得到極大的鼓舞，原來(lái)自己的想法與科學(xué)家是如此相似。此外，及時(shí)評(píng)價(jià)可以幫助教師調(diào)整教學(xué)策略。通過(guò)觀察學(xué)生在問(wèn)題解決活動(dòng)中的表現(xiàn)，教師可以了解哪些方面需要更多的支持和指導(dǎo)，從而調(diào)整教學(xué)材料或方法，以更好地滿足學(xué)生的需求。最后，及時(shí)反饋和評(píng)價(jià)有助于學(xué)生建立自我監(jiān)控