基于单元科学思维培养的问题驱动教学策略

苏楚丽

摘要 以“细胞的生命历程”一轮单元复习为例，阐述了针对性地设计问题，以问题驱动的方式发展学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、创造性思维等科学思维的教学策略。

关键词  问题驱动科学思维单元教学一轮复习

中图分类号 G633.91              文献标志码 B

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》要求学生能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。在“细胞的生命历程”单元模块的一轮复习中，教师往往更侧重于整合生命观念而忽略科学思维。教师可以基于学生基本学情和教学目标，运用问题驱动学生思考，达到科学思维组块化的效果，助力学生科学思维发展。

1 围绕单元主线，归纳概括建框

细胞的生命历程折射出生命的规律，紧扣其内在联系，可使学习整体化。一轮复习是夯实学科基础、清扫知识盲点的关键阶段，要求教师既要覆盖全教材基本面，更要完善学生的知识结构。由于学生的层次不同，若教师复习时按知识点分散讲授，学生的认知水准在达到“理解”“识记”效果后，难再进一步深入，容易出现混淆或遗忘的现象。因此，教师应以学习的系统化为目标，精准设计内容，优化教学流程，在复习时以单元视角切入，高度运用归纳概括的科学思维，以提出问题为线索驱动学生主动去寻找单元内在联系，构建严密完善的知识框架。设置问题如下：

（1）如何将细胞从增殖到死亡的生命全程联系起来？

（2）如何利用概念图呈现知识点的内在关联处？

（3）内容选择的主次和要点怎么体现？

（4）本单元从搭建框架至补充细节的注意点是什么？

细胞的生命历程是一个连贯的过程，通过开放性问题的设置，可以给学生提供一个多角度思索的空间，强化学生系统化学习的意识。教师通过概念图串联起细胞与人的生命历程（图1）给学生以参考，鼓励学生借助思维工具去组建知识框架，提升学生归纳概括的科学思维。

2 构建细胞增殖的数学模型

细胞增殖过程中遗传物质的变化规律是学生的薄弱点。应用数学模型可以对细胞增殖过程中染色体、DNA、同源染色体和染色体组等典型遗传概念进行简化并高度概括地归纳，从而培养学生的分析推理和建模的科学思维。在这过程中，教师采用递进式问题层层深入，驱动学生思考，引导学生选择工具，构建数学模型并将其完善，突破学习瓶颈并掌握建模的技能。问题设置如下：

（1）最具典型性遗传相关物质是什么？

（2）建立数学模型时，如何确定自变量和因变量？

（3）通过何种方式能区分易混淆的概念？

（4）如何使曲线图能够产生对比鲜明的效果？

以典型的遗传物质代表染色体和 DNA 为梳理对象，夯实基础知识，在此基础上再深入至“四分体数”和“染色体组”两个高阶概念，进一步考核细胞增殖过程中遗传物质的变化难点。最后教师介绍常见的数字模型，引导学生进行构建，推进模型与建构的科学思维。

3 基于情境应用进行演绎推理

灵活多变的应用情境中考核的是学生如何基于自身的知识结构和思维工具解决问题的能力。演绎推理指的是在一定情境中，运用已有的理论和原理，通过推理得出结论的过程。教师应精选典例题型，通过不同应用情境帮助学生形成自身的思维路径，发展演绎推理的思维。

【例题】全雄黃颡鱼（F1皆是雄个体）的育种技术。步骤一：通过相关激素诱导，将XY雄鱼性逆转为XY生理雌鱼；

步骤二：使用低温休克法干预XY 雌鱼产生配子的相关过程，获得无需受精即可发育的卵细胞（染色体数2N=52），从而获得YY超雄鱼（具有繁殖能力）；

步骤三：让______________交配即可获得全雄鱼。

请另外设计一种获得大量超雄鱼的新路径：_________________。

以性反转的情境切入，结合鱼的性别决定类型，提出假说：性反转后，表现型发生逆转，而基因型不变。基于此，先进行演绎：让 YY 超雄鱼与正常雌鱼交配，后代鱼类都含有 Y 基因，故全为雄性，完成问题1。再推理：若要提高效益，由步骤一可知，通过激素诱导可以把雄鱼逆转为雌鱼，继而推导出借助激素获得超雄鱼的新思路，再将YY 超雄鱼性逆转为 YY 生理雌鱼，将逆转后的YY 生理雌鱼与YY 超雄鱼杂交，就可确保后代为 YY，达到规模化生产的效果。同时，通过以上步骤也验证了最初的假说。通过情景化的解题和推演，让学生演绎推理的科学思维得以实践和应用。

4 单元作业升华创造性思维

单元作业内容需要以单元核心内容为中心，达成以点带面，连线成面的效果，既要体现知识的一体化、具体化，还要考虑学生的时间分配。因此，思维导图是单元作业呈现的一种有效形式，可以帮助学生构建知识体系，深化聚合思维和辐射思维。问题设置如下：

（1）除了语言，可以借助哪类工具高效表达思维？

（2）你一般是如何进行思维导图整理的？

（3）在思维导图整合过程中，怎么体现内容的连贯性和一致性？

（4）在精简的思维导图过程中，怎么增加图的趣味和阅读性？

例如，教师可以以图4的思维导图给学生以启示，通过拟人化的“细胞的独白”为路径辐射延伸，整合单元内容，以时间线的方式归纳“细胞的生命历程”。让学生认识到思维导图也可图文并茂，兼顾知识性和趣味性，激发学生的创造性思维。

科学思维是核心素养的重要组成部分，具备开放性、批判性、创造性和逻辑性等特点，是一种综合理解整合、知识迁移、总结运用的创新能力。教师可以通过开放性问题驱动，只要能激发学生学习兴趣，培养思维能力，助力深度学习。

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2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020：2-4.

[2]方莹.提升高中生演绎与推理能力的生物学教学研究[D].华东师范大学，2020.

[3]王上锐，凌莹颖.指向科学思维培养的高中生物深度学习教学实践[J].中学生物学，2022，38（06）：26-28.