“情境—问题—探究—迁移”教学模式在高中生物教学中的实践研究

【摘 要】随着学科核心素养的提出，对课堂教学情境的运用和问题的创设提出了更高的要求。知识需要从解决问题中获取，素养需要通过知识在情境中应用提升。文章建构了“情境—问题—探究—迁移”教学模式，通过创设情境、提出问题、探究释疑和迁移应用四个螺旋式上升的课堂活动，不断深化学生的思维层次，最终达成发展学生学科核心素养的目标。

【关键词】情境;问题;建构;学科核心素养

【作者简介】胡海群，一级教师，广西生物学科中心组成员，主要研究方向为课堂教学研究。

新课程改革的中心是落实学生学科核心素养的培养，《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中明确提出：“生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。”[1]同时，学科核心素养的不同水平也是通过学生在简单情境、复杂情境中对知识的运用能力进行划分的。因此，教师在教学过程中要懂得如何合理地运用情境创设问题，引导学生在情境中解决问题，这既是学生获取知识的途径，也是提升学生学科核心素养的过程。目前，在高中生物课堂教学中教师情境创设不准确、问题创设随意、重知识传授而轻知识应用等现象还时有发生。为此，笔者结合实际教学经验，建构“情境—问题—探究—迁移”的教学模式，并论述其在教学中的应用。

一、“情境—问题—探究—迁移”教学模式的建构

“情境—问题—探究—迁移”教学模式以培养学生解决问题的能力为核心，遵从适切原则、问题原则、层次原则、真实原则和整体原则，倡导教师导学，突出学生的主体地位。首先，教师要从知识内容、学生学情出发，创设符合学生认知水平的、最能激发学生学习热情的、直切主題的情境，并提出需要探讨的学科相关问题，如此学生获得的知识才具有活性，其迁移的范围才更广泛、更准确。其次，教师通过对某一情境中的生物学现象及事实进行层层分析，不断挖掘，提炼出符合学生思维发展的问题，依托问题构建具有梯度的探究性学习任务，以任务驱动学生思维品质的提升。学生通过融入情境，产生好奇心，并不断地思考自身遇到的各种问题，运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法，对生命现象进行探讨和阐释，在解决问题的过程中获取知识。最后，教师精选与知识密切相关的真实情境为背景，考查学生的知识掌握程度，使学生在运用知识的过程中也得以活化思维，真正将知识与能力转化为学科核心素养。“情境—问题—探究—迁移”教学模式环环相扣，以情境为载体，问题为导向，探究为手段，迁移为目标，形成一个整体（如图1），最终达成发展学生高阶思维及培养学生解决问题能力的教学目标。

二、“情境—问题—探究—迁移”教学模式的应用

科学实验是较好的情境素材，其中蕴含了丰富的生物学现象和问题，学生需要运用生物学特有的思维方法和探究手段进行科学实验。现行教材中对许多科学实验的研究过程进行了简化，但真实的实验研究过程是曲折的，实验现象是不确定的。笔者

认为，教师在教学中应对科学实验的研究过程进行适当的补充，创设适当的情境，使学生身临其境般地体验实验过程，引发学生的认知冲突，激发好奇心和求知欲，唤醒学生思维，落实发展学生学科核心素养的任务。本文以人教版高中生物学必修1中“伞藻的嫁接与核移植实验”为例，探究“情境—问题—探究—迁移”教学模式的应用。

1.情境：创设情境，启发兴趣

建构主义理论认为，学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是学生自己建构知识的过程。教学中只有启发学生积极参与，才能更好地实现学生对知识的内化和吸收，而真实的、富有启发性和层次性的情境更能激发学生的学习兴趣，引发学生的探究欲望和启发学生思考[2]。首先，教师通过动画和图片导入伞藻的相关信息（如图2）。伞藻是一种大型的单细胞藻类，由帽、柄和假根三部分构成，细胞核位于假根内。根据帽形的不同，伞藻分为菊花形帽伞藻和伞形帽伞藻。教师将动画和图片相结合，既展示了真实的伞藻，又用教具模拟了伞藻的结构，真实、丰富、生动形象地介绍了不同伞藻的差异性和共同性，更易启发学生思考，使学生快速地融入课堂。其次，教师介绍伞藻的生长特性：伞藻的帽具有再生能力，切除后还能再生长出来，且再次生长的帽形与原帽形相同。最后，教师提出问题：“伞藻的帽形是由哪部分结构决定的？”以此激发学生的好奇心和探究欲望，同时又为后续提出递进式问题做好铺垫。

2.问题：疑难细化，构建任务

问题是激发学生学习动机和学习欲望的载体，是引导学生进行探究的基石，而切合教学内容、指向明确、递进式的设问，更易促进学生思维和认知的发展。伞藻细胞核的功能是本课的重难点内容，对于“伞藻的嫁接与核移植”实验，教材仅用两幅图呈现伞藻的嫁接和核移植过程，没有具体的文字描述。在教学中，教师容易将两个实验当作重复实验，从而提出“伞藻的帽形是由柄、假根，还是细胞核决定的？请设计实验证明”的问题。该问题指向性不明确，很多学生假设过多，无法进行后续探究实验的设计。其实这两个实验研究是层层深入的关系，嫁接实验说明假根决定伞藻的帽形，但是假根中也含有少量细胞质，无法得出细胞核决定伞藻帽形的结论，必须进一步设计核移植实验。据此可以将该实验分解成两个符合学生思维、递进式的探究任务。实验一：伞藻的帽形是由伞藻的柄还是假根决定的呢？请提出你的假设，并根据假设设计实验验证。实验二：假根中含有细胞核，能否说明伞藻的帽形就是由细胞核决定的呢？请设计实验验证。

教师通过分解任务，以情境中生成问题的方式，将学生需要掌握的知识点蕴含在探究任务中，避免只是简单的知识传授。在学生进行实验的过程中，教师可以根据学生反馈的情况进行适当引导。通过动手实验，学生了解了伞藻细胞核的功能，理解了科学探究的严谨性和准确性，提升了科学思维能力。

3.探究：认知冲突，探究释疑

认知冲突是指认知发展过程中原有认知结构与现实情境不符时在心理上所产生的矛盾与冲突[3]。认知冲突是个体思维发展不平衡的一种状态，这种状态能最大限度地激发学生的自主求知和探究欲望。在教学中，教师首先要深入了解学生的已有认知水平，在此基础上合理创设问题情境;其次关注学生在进行探究释疑过程中所需要的背景知识，为学生顺利完成探究搭建好“脚手架”;最后需要巧妙地利用学生的假设，引导学生相互启发，共同生成知识。真实的情境是复杂的、不确定的，教材对很多的科学实验研究过程与结果均进行了简化，如此设计虽然也可以让学生按照预设轨道得出相应结论，但学生的思维活动被极大地缩减，导致学生在面对复杂的现实问题时，无法灵活应用所学知识，甚至会得出相反的结论。教师在创设教学情境时不能随意简化、剪裁实验，应尽量呈现最真实的原始数据，达到提升学生解决实际问题能力的目的。

在伞藻核移植实验中，学生会理所当然地认为帽形由细胞核决定，此时教师可以通过图文形式向学生呈现科学家实验的结果：德国藻类学家黑默林的伞藻核移植实验发现，第一次长出的伞帽帽形呈“中间帽形”（介于伞形和菊花形之间）。由此，使学生形成认知冲突，从而激发学生的自主求知和探究欲望。但面对新问题，学生缺乏相应的背景知识，很难进行后续的实验探究。为此，教师可以为学生提供一些资料。

资料1：DNA主要位于细胞核内，其攜带的遗传信息通过RNA这个媒介传递到细胞质中，在细胞质中合成蛋白质，进而控制生物的性状。

资料2：线粒体和叶绿体存在于细胞质中，含有少量的DNA。

根据资料，教师可以构建探究任务：伞藻核移植实验第一次生长为“中间帽形”，请做出合理的解释，并设置实验进行验证。学生通过从资料中获取的事实与证据，推理实验结果，并设计探究实验进行验证，提升解决实际问题的能力。

4.迁移：知识内化，迁移应用

迁移是检测和巩固习得知识的重要途径，也是提升解决问题能力的重要手段。学生学科核心素养的落实不仅是知识的生成过程，更是在新情境中运用的过程。不同的学习刺激越相似，越容易发生正迁移。因此，教师对于迁移的问题情境设置，要注意深入挖掘同一生物学概念相关联的某一生命活动现象与事实情境中的各种信息，在相同主题前提下，创设迁移环境，让学生围绕课堂的核心知识和思维方法进行研究，使学生思维处于持续的活化状态。如在伞藻的嫁接与核移植实验中，教师可以设置如下的迁移问题情境，使学生更好地进行实验。

当伞藻的帽状体长到一定大小时，就不再继续长大，而是开始发生细胞分裂。于是有人提出假说：细胞分裂与细胞核、细胞质的体积的比例有关，当细胞核的体积与细胞质的体积比值太小时，细胞就会发生分裂，反之，就不会发生分裂。并且，他还做了如下实验：在伞藻的伞帽已经长出，细胞核将要分裂时，将伞帽切去，细胞核的分裂就受到抑制，直到新的伞帽长出来，细胞核才恢复分裂。请你利用伞藻设计一个实验，作为上述实验的补充，进一步证明上述假说。

上述情境中以伞藻为材料进行关于细胞核功能的实验设计，虽然还是以伞藻为材料，但提供了新的信息，即细胞核和细胞质的体积比对细胞分裂的影响。在新情境中，继续考查细胞核的功能及实验设计，能很好地检测和巩固学生习得的知识，并帮助学生形成知识的应用能力和解决问题的能力，这些能力最终内化为学生的学科核心素养。

三、总结

“情境—问题—探究—迁移”教学模式通过教师的导学充分激发学生学习的内驱力，将问题融于情境，知识获取融于问题解决，知识内化融于迁移应用中。问题驱动是该教学模式的核心，教师需要在与学生的接触中不断了解学生现有的认知结构，提出符合学生思维发展的、富有层次的“问题串”，同时需要多关注课堂中生成的问题，以问促问，以问促答。学生在经历情境信息获取、问题提出、问题解决的过程中获取知识，在知识的迁移应用中发展思维。实践证明，以情境为导向的问题设计，能激发学生的思维潜能、优化学生的思维品质、拓展学生的思维深度，进而有效提升学生的科学思维能力，发展学生的学科核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]姚国平.初中生物学教学中社会责任素养的培养[J].中小学课堂教学研究，2021（8）：47-48.

[3]吴银银，陈志伟.认知冲突理论对生物教学的启示[J].教学与管理，2009（5）：104-105.

（责任编辑：罗小荧）