组建题组模型培养学生钻研问题意识

张维军

【摘要】以“植物细胞的吸水和失水实验”为题材，利用问题组建有关内容，摸索在高中生物实验教学中锻练学生引出问题、分析问题的能力，在内化的基础上形成知识框架，使学生的科学探索精神和创新思维能力得到有效提升。

【关键词】 题组模型构建   探究意识   知识体系   创新思维

【中图分类号】G633.91

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）20-095-02

《普通高中生物学课程标准》明确提出以发展学生生物学科核心素养为目标，而生物学科核心素养的培养需要新的教学理念和新的教学策略的实施。高中生物课程标准中为帮助学生达成对概念的理解，建议开展一些探究实践活动，笔者在教学实践中尝试结合相关实验构建题组模型，可以对陈旧的实验教学方法进行变革，激发学生钻研精神，使学生全身心投入到研究中，学生对课程标准所要求掌握的知识有一定层次的理解，有效提升学生思维能力。

一、题组模型

借鉴当前国内外教育科学研究中比较经典的toulmin模型、CER论证模型，尝试运用构建题组模型进行生物教学的探究。题组模型是以某一章节重要概念或某一知识点为核心，进行纵横比较，或进行思维发散，将相关的内容以物理模型、 概念模型或数学模型或模拟模型等形式组合在一起，然后再运用恰当的科学概念和原理进行分析、推理、判断，使学生能正确理解这一类相关的问题。例如以有丝分裂为中心，组建题组模型。题组一有关细胞周期的概念、条件、过程及表示方法的内容，题组二有关以高等植物细胞为例介绍有丝分裂過程的内容，题组三有关真核生物细胞有丝分裂过程不同的内容，题组四参与有丝分裂有关细胞结构的内容，题组五有关有丝分裂过程中核内DNA，染色体和染色单体含量、曲线图和柱形图变化规律的内容，题组六有关利用生物材料观察细胞有丝分裂的内容，题组七有关有丝分裂的意义的内容。通过对系列题组的分析和探究，构建知识，从而使学生能全面、准确、清晰理解有关有丝分裂知识。题组越丰富，越能促进学生的思考，通过学生探究对某一生物学概念或某一知识点的理解越透彻。

二、 题组模型在课堂教学上的应用

1.组建系列相关问题，引诱学生认真、细致思考问题，使学生沉浸在思维的海洋中

思维活动源于问题的提出，培养学生质疑，是培养创新意识的重要途径。教师在实验课前预习时可以先提出相关思考性问题，引导学生思考提出疑惑的问题，然后，教师把这些问题组合以激发学生的思考：（1）植物细胞失水需具备什么条件？（2）在发生植物细胞失水过程中细胞液的颜色变深还是变浅？（3） 具有分裂能力的植物细胞会发生质壁分离和复原的现象？ （4）植物细胞是活还是死的怎么断定？（5）要想知道某植物是否适应在某一个特定的环境中生存，应该怎么做？

让学生带着问题去思考，去探究，把思维点滴记录在作业本子上，到正式上课时，在和学生一起交流和讨论，由于课前充分准备，学生的学习热情高涨，很想知道其中的道理。

2.构建实验过程题组模型，激发学生探究意识，引发学生对相关知识点深度思考

通过对该实验进一步分析，由于学生实验角度不同和实验目的差异，对生物材料选择不同，实验药品的配置也不同，无论是实验的方法还是步骤，都可以进行变式思考。在这个过程中，教师要创建一个师生平等，和谐宽松的环境，要学生放下包袱，不要被条条框框束缚，鼓励学生放开手脚，鼓励学生大胆探索。

实验前首先是材料和药品的准备，教师可以让学生认真阅读课本实验中所需的材料和药品，引导学生思考不同的实验材料与实验结果之间的联系。在问题实验中，学生遵循已构思好的思路有步骤进行活动，如要安排学生做植物细胞吸水和失水实验时，教师让学生把喜欢的生物材料带来，学生热情很高，送来的实验材料丰富多样，如洋葱、 胡萝卜、菠菜、紫苞菜，空心菜，树叶，水果等。实验员配置一些实验药品供学生使用，在无拘无束的气氛中，学生积极动手开展相关活动。教师不仅要仔细观察学生实验步骤是否正确，而也要观察实验结果是否正确，同时要把发现的问题，及时在班上说明以纠正错误，，使学生能正确完成完整实验过程，并能达到预期效果。

典例1：以低等植物水绵为材料，分别用30%的麦芽糖溶液、50%的麦芽糖溶液、30%的KNO3溶液及清水加以处理。m时开始用四种溶液分别处理藻类植物水绵细胞;n时重复一次用水处理之前被处理过的藻类植物水绵细胞，测得的藻类植物水绵细胞原生质体体积的变化如图1所示，图中代表KNO3溶液处理结果的是（）

A.aB.b

C.cD.d

在实验活动中结合具体情境引导学生分析不同实验药品对实验结果的影响，促使学生深入思考，运用所学的原理进行猜测、推理、验证，不同意见的学生能积极讨论，在分析、判断、修正的过程中发展学生的科学思维。

典例2：如果把成熟美人蕉叶表皮细胞a放在质量浓度为0.31 g/mL的麦芽糖溶液中，过一会儿放入清水中则细胞形态的变化是  （    ）

A.a→b→c→b→a

B.a→b→a→c

C.a→b→c

D.a→c→b→a

① 假如把成熟美人蕉叶表皮细胞放在质量浓度为0.5 5g/mL的麦芽糖溶液中，过一会儿放入清水中，细胞形态的变化顺序依次是（     ）

A.a→b→c→b→a           B.a→b→a→c

C.a→b→c                        D.a→c→b→a

② 图中成熟美人蕉叶表皮细胞细胞液的浓度由小到大顺序依次是<<。

③ 若图中a，b，c是三种不同成熟植物细胞用相同浓度溶液处理，则这些细胞液的浓度小到大顺序依次为<<。

教师开导学生从实验目的、原理、方法、步骤角度去分析，激励学生以凭借自己丰富的想象，大胆对实验各环节进行处理。学生动手操作，教师要及时巡视，既要注意观察学生实验步骤是否正确，也要细致入微每个细小的动作，从取得明显效果实验中总结经验，及时介绍，使其他的学生得以借鉴，从而使实验不断完善。

典例3：学生利用活动课做“植物细胞的质壁分离和复原”实验时，经过生物兴趣小组商讨，制定一组实验方案，实验操作过程如（表一），其中分析和推理正确的是（）

A.x发生质壁分离，由于细胞壁伸缩性比原生质层大

B.y发生质壁分离现象明显，可能细胞外液浓度大于细胞液的浓度，细胞严重失水导致。

C.z为细胞体积稍微变大，细胞液颜色逐渐由浅变深，细胞吸水力增大。

D.④组细胞体积无变化是由于细胞液泡体积没有变化。

探究实验完成后，教师可组织学生对产生结果进行分析和归纳，从而得出一系列的实验结果及其结论，更有利于学生的创新思维的发展。通过对以上题组具体问题情境的研究，学生可初步构建成熟植物细胞通过渗透作用吸水和失水的知识体系，初步形成实验探究思维和创新意识。

三、 题组模型在第二课堂上的应用

组织科技兴趣小组，开展科学实践活动，可以培养学生科学探究等综合能力，同时，渗透社会责任。教师引导学生在课外实践活动中要提前阅读有关活动材料，运用发散思维，通过题组模型构建的方法，进行问题的提出、筛选，精选有价值的、有创新的、可行的研究课题，同时设计实验方案、实施实验，记录实验结果，拟定撰写科学小论文，如题目 “橄榄树冻害现象的观察报告”、“不同浓度性激素对蝗虫影响的实验研究”等。

教师在教学的过程中，要注重运用题组模型构建的思维方法，对研究课题中涉及各种重要概念或原理等知识点，应鼓励学生运用网络等资源，对不同过程和结果从多层次，多角度比较分析，组建系统知识，通过对比，推成出新，使学生能把基本原理运用到课题研究，依托构建知识体系从而使学生能加深对课题的研究。

运用题组模型应该注重引导学生主动参与其探究过程，根据题干信息，培养学生逆向思维;利用对问题的引出和商讨，启动训练学生逻辑思维，学生对问题的分析由共性到个性，学生的思维更加广阔和灵活，同时，学生在组建题模的基础上，经过学生对所探讨问题的内化和清理，学生对问题的钻研更加透彻。通过训练，不仅使学生掌握丰富的生物学知识，而且，观察问题敏锐，问题意识强烈，对问题思考更加全面，学生的生物素养也会不断提高。

【基金项目;福建省闽清县教育科学研究”十三五”规划2018年规划课题”学生学习和创新能力培养研究”课题编号;MQ201813Z】

【参考文献】

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2017年版 [M].北京：人民教育出版社 ，2018：4-5.

[2]阮周波.CER論证模型在高中生物课堂上的应用[J].中学生物教学 2019（11）：27.

[3]吴长菊，刘飞.“深度学习”视野下的探究实验教学[J].中学生物教学 2019（10）：34.