基于问题驱动的高中生物课堂自主学习能力的培养

岳忠芳

摘要“光合作用探究历程”是生物科学史上重要案例之一。教师在引导学生学习过程中，可以基于问题驱动学习，引导学生深入探究科学实验过程，学习科学家科学实验的思维方式。通过问题驱动，不仅可以让学生经历科学探索的过程，还可培养学生自主学习能力和自主学习习惯。

关键词：科学发展史;问题驱动;自主学习

根据学生发展核心素养的表现描述。六大要素之学会学习和实践创新指出：能自主学习，具有终身学习的意识和能力。问题解决重点是善于发现和提出问题，有解决问题的兴趣和热情;能依据特定情境和具体条件，选择制订合理的解决方案;具有在复杂环境中行动的能力等。

光合作用的探究历程中的经典实验，既呈现了科学探究中遇到的问题，又涉及解决这些问题的方法。而在学习光合作用探究历程相关内容时，课堂存在以下几种现状：

（1）教师将实验内容、科学家的姓名、时间和实验现象及实验结论等进行列表比较。主要强调机械记忆。

（2）学生过分依赖老师的的讲解和教辅资料的归纳、整理内容，没有自己的深入思考，没有理解知识的内在联系，更没有领会生命观念。

（3）教师与学生脱离教材，通过资料的总结和大量做题替代知识的分析，虽然能应付平时考试，但是很难适应当今高考对思维能力的要求。

很显然，这样的课堂很难培养具备生物学科素养的高端人才，学生没有掌握灵活应用知识解决实际问题的方法，理性思维、科学探究能力没有得到培养。在生物学习过程中，学生和教师不能满足于记忆经典实验，而是要打破砂锅问到底，例如，实验的问题背景是什么？为何选用该种材料为研究对象？得到了什么结论？操作关键是什么？实验中自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组分别是什么等等？

下面以“光合作用的探究历程”为例，阐述如何在生物课堂教学中提升学生的生物学科素养，进行深度自主学习。以“光合作用的探索历程”为主线，但并非局限于时间、科学家、现象和结论的识记上，关键的是以当时科学家所做实验为情境，引导学生讨论实验原理和方法，对探究历程中遇到的问题进行剖析。

1.教师预设问题，优化学习过程

教师通读教材，不难发现，教材探究历程是以时间为主线的，每位科学家都是前任科学家的结论为问题突破口进行研究的。教师从实验者的角度分析，从每位科学家探究的问题背景，实验过程，实验结论，所采用的的科学技术和方法，实验操作要点等角度进行分析，设计了相关问题：

（1）普利斯特利植物更新空气实验：只有土壤中的水分是植物建造自身的原料吗？植物能否从空气中得到什么？实验装置为什么要密闭？有没有考虑光对实验的影响？英格豪斯重复普利斯特利实验时得到完全相反的结论，认为绿色植物也能使空气混浊。那么空气为什么会变浑浊？需要在什么条件下发生？英格豪斯应该在哪些条件下重复普利斯特利的实验才得到“在有光条件下植物才能更新空气;植物只有绿叶才能更新空气”的实验结论？

这一串问题逻辑关系强，思路清晰，对学生的思维的大很好的训练。设计这些问题的理念是通过引导学生通过自主探究科学发现的过程，学习科学研究的方法并培养科学思维能力。

学生通过学习普利斯特利和英格豪斯的两个实验，在教师的引导下自主归纳出科学实验的基本思路和方法，达到提高学生科学素的目的。

在设个基础上进一步分析萨克斯、恩格尔曼和鲁宾和卡门的实验。

（2）萨克斯天竺葵遮光实验的实验目是什么？为什么叶片要饥饿处理？一半遮光一半曝光的目的是什么？如果实验目的为“探究天竺葵叶片光合作用是否需要光？”，实验应该怎么做？如果将天竺葵叶片遮光处理还可以探究什么问题？应该怎么做？

（3）恩格尔曼水绵实验的实验目的是什么？为什么要选择水绵和好氧性细菌作为实验材料？如果用其他一般的实验材料可以吗？结果又会如何？对照设置时，黑暗中极细光束照射的部位与没有光束照射的部位已形成对照，还有必要进行临时装片暴露在光下的对照吗？如何设计实验探究其他植物材料光合作用是否产生氧呢？检测指标是什么？实验应该怎么设计？

通过以上问题的提出和分析，学生能够体会到科学探究过程必须具备严谨的逻辑和推理能力，某个问题的研究往往不只是从一个角度展开的，看问题要多角度，分析问题要全面。

2.学生推理分析，掌握实验原理和方法

如果进行到这里，认为光合作用的探究历程已经掌握透了，可以进行练习巩固结束，那就大错特错了。这些并非高考考查的重要内容，实验原理、实验思路、实验操作和实验结论才是高考真正的命题点。师生还需要在此基础上进行理论提升，以达到应用所学知识解决实际问题的目的。

在上一节内容学习时已经学习了实验相关理论。如自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组等。学生可进一步进行方法的探究。

普利斯特利植物更新空气实验中自变量、因变量检测指标分别是什么？无关变量有哪些？体现何种对照？学生相互讨论，交流。归纳出：自变量是绿色植物的有无，因变量为小鼠存活时间（或存活状态）或蜡烛燃烧时间，无关变量是光照、温度、小鼠健康程度、蜡烛的种类和实验前燃烧程度等，整个实验为相互对照。在此基础上学生分析指出：缺少空白对照，实验结果說服力不强，应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照;没有认识到光在植物更新空气中的作用，而将空气的更新归因于植物的生长;没有明确植物更新气体的成分。

方法明了啦，剩下实验迎刃而解。在问题的分析过程中，将探究实验的讲授过程优化成实验问题的分析过程，通过设问启发学生进行科学思维，通过分析现象，提出新的问题，在解决问题的过程中掌握科学理论。使学生在掌握科学研究方法的同时，养成严谨的科学态度，同时增强了学生的学习自信。

结语：本节课从知识的角度，主要通过探究光合作用的分析历程，学习科学探究的方法，掌握光合作用的原理。教师可以通过没问的方式，引导学生于阅读，开展自主学习，主动获得知识。更重要的是，可以通过对相关实验的剖析，使学生在培养科学思维的同时掌握科学研究的基本方法和思路，体会科学的严谨性，培养学生的生物学科素养，激发对生命科学的求知欲。

参考文献：

[1]王娇娇，学生发展核心素养教育读本：2017版[M].北京：世界知识出版社，2017.7

[2]李师超，彭亚敏.基于问题学习的创新设计教学[J].中学生物教学，2017（11）：38-40