问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用

周建武

摘 要：高中生物实验课程作为学生了解自然与生命奥秘的重要途径，必须引入有效的教学理念与方法，逐步培养学生的科学思维和探究实践能力。对此，问题式教学通过一系列启发式问题，逐步引导学生主动参与到实验探究中，以深入理解生物学的原理和现象，这种深度学习有助于学生更好地应对高中生物课程的挑战。基于此，文章对问题式教学的内涵意义和应用原则进行解读，重点探究了其在高中生物实验课堂上的应用策略，旨在提高学生的学习效果，希望为相关教育教学创新提供有益借鉴。

关键词：问题导向式；高中生物；实验教学；应用策略

随着新课标的深入实施，教育教学的重心逐渐从传统的知识传授向学生主动参与过程的体验转变。然而，在传统的生物实验课堂上，学生往往是被动跟随实验步骤执行，而不深入思考背后的科学原理和目的。同时，课程内容也过度强调知识传递，忽视了学生的批判性思维和问题解决能力的培养。这些问题迫切需要教师寻找新的教学方法和理念，以提高高中生物实验课堂的教育质量。

一、问题导向式教学内涵与意义

（一）内涵

问题导向式教学是一种教学策略，强调学生在学习过程中通过提出问题来引导和推动学习。它着重于学生积极参与知识的构建，以问题为中心，驱动他们主动思考、探索和解决问题。其核心理念是通过积极参与问题的提出、探索和解决，培养学生的探究精神、批判性思维和科学方法论。

（二）意义

问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用具有多重重要意义。第一，它能够激发学生的兴趣和好奇心，使他们更加积极主动地参与实验学習。通过提出问题，学生更容易看到知识的实际应用和价值，增强了学习的动力。第二，问题导向式教学强调学生的自主学习和探究实践，培养他们的独立思考和解决问题的能力。这有助于学生在面对新的挑战和问题时更加自信和有韧性，培养他们的终身学习能力[1]。第三，问题导向式教学能够更好地将实验与理论知识相结合，使学习更具实际性和深度。学生不仅仅是被动接受知识，还能够通过实验亲身体验和应用所学概念，更好地理解和记忆。第四，问题导向式教学有助于培养学生的批判性思维和科学方法论。通过提出问题、制订假设、设计实验方案、收集数据和分析结果，学生学会了如何用科学的方式思考和解决问题，这对他们未来的学术和职业发展至关重要。这一方法对于提高生物实验课堂的教育质量和学生综合素质的发展具有积极意义。

二、问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用原则

（一）目标性原则

目标性原则强调问题导向式教学在高中生物实验课堂中的问题提出必须具备明确的目标和方向。在实验课程中，问题应当与教学目标和学科要求相一致。这意味着问题应该有明确的学习和探究方向，有助于学生深入理解生物学概念，掌握实验技能，以及培养科学思维。学生在解决明确目标的问题时，能够更集中精力，避免陷入模糊的思维状态。问题的明确性使学生更容易确定实验的步骤和数据收集方式，更加高效地完成实验任务。

（二）启发性原则

在高中生物实验课堂中，问题具有启发性意味着问题应该引导学生思考和探索生物学概念的本质，激发他们对生命科学的兴趣。这种启发性问题可能涉及实验现象的不寻常之处、与生物学领域前沿相关的问题，或者与学生个人经验和兴趣相关的话题。通过提出这样的问题，教师可以唤起学生的好奇心，使他们更加主动地参与到实验中，追求问题的答案[2]。这种问题常常需要学生跳出传统思维模式，寻找创新的方法来解决，促进了他们的思维灵活性和创新性思考。这有助于提高生物实验课堂的教育质量，促进学生的全面发展。

（三）分层式原则

分层式原则强调问题应该根据学生的知识水平和能力分层设定，以确保问题既具有挑战性，又能够适应不同学生的需求和能力水平。在高中生物实验课堂中，学生的知识和技能水平各不相同。有些学生可能已经掌握了一定的生物学知识，而另一些学生可能刚刚开始学习。因此，问题导向式教学应该为不同层次的学生提供适当的挑战。分层设定问题可以确保每个学生都有机会参与到实验探究中，不论他们的知识水平如何。问题的不同层次可以包括基础级、中级和高级问题，每个学生可以根据自己的水平选择适当的问题来解答。这有助于提高学生的自信心，使他们能够逐步建立起对生物学的深刻理解。在分层问题的设置上，可以促进学生相互协助，分享知识和经验，促进学习思维的全面发展。

三、问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用策略

（一）创设问题情境，激发实验兴趣

高中生往往对抽象、复杂而烦琐的实验操作有抵触情绪，但如果实验教学与他们的日常生活或个人兴趣相关，设置相关问题情境，就会引发他们的好奇心。创设问题情境需要将学生置于一个具有挑战性和探究性的学习环境中。它不仅仅是问题的陈述，更是一种能够激发学生思考、探索和实验的背景故事或情景描述[3]。这些情境可以基于实际生活或科学研究中的案例，让学生感到问题具有实用性和重要性，如生态保护、食品健康等话题情境。通过情境中的故事情节、真实案例或具体的问题背景，学生能够更容易地产生情感联系，感到问题的重要性。这种情感联系可以激发学生的兴趣，使他们更有动力去解决问题。

以学习“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”相关知识的探究实验为例，可以创设一个与食品健康相关的问题情境，如“假设有一位学生，他平常特别喜欢吃花生，但最近他注意到自己体重增加了。他开始怀疑是不是花生引起了体重增加。这位学生提出了一个问题：是否经常吃花生真的容易导致体重增加？”针对这个问题，可以进行花生中的糖类、脂肪和蛋白质的存在及含量检测，以了解花生对体重的潜在影响。这个情境引入了一个有趣且实际的问题，涉及日常生活中的饮食习惯和健康问题，让学生感到问题的重要性。学生可能会产生各种问题和假设，如花生是否含有大量脂肪？糖类和蛋白质在花生中的比例如何？它们是否会导致体重增加？通过这个问题情境，学生进行主动思考，希望通过实验来验证或推翻这些假设。这个问题情境激发了学生的探究欲望，将实验与生活联系起来，使学习过程更加有趣和有意义。

（二）设置表层问题，建立探究信心

实验通常具有一定的难度和复杂性，而设置表层问题旨在帮助学生在面对这些挑战时建立信心和稳固基础。通过设置表层问题，可以降低实验的学习难度，使学生更容易投入实验探究中。这些表层问题通常涉及基本概念或实验技能，如介绍实验仪器、如何进行数据记录和分析等。通过解决这些相对简单的问题，学生能够迅速获得成功体验，建立起对实验探究的信心。同时，在实验课堂中，学生需要掌握一定的实验技巧和科学方法，以便进行更深入的探究。通过解决表层问题，学生可以逐步积累这些基础知识和技能，为后续的学习打下坚实的基础。

以学习“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”相关知识为例，可以提出问题“如何正確设置和校准高倍显微镜以观察微观结构？”这个问题涉及基本的仪器操作和显微观察技能，是学生掌握的第一步。通过解决这个问题，学生可以迅速熟悉显微镜的使用，确保它们能够准确地放大细胞样本。接下来，可以再提问“在显微镜下观察细胞质的流动，你认为会看到什么现象？为什么？”这个问题要求学生运用他们的科学思维，提出假设并解释观察结果。虽然问题相对简单，但它们鼓励学生积极参与到实验中，掌握基本的观察和解释能力。通过这一系列表层问题，学生逐渐建立了对高倍显微镜操作、观察技能和实验设计的信心和基础，使他们能够更好地应对后面更为复杂的实验和问题。

（三）挖掘深层问题，助力深入探究

在学生掌握了基础的实验问题知识后，教师需要深入挖掘与核心素养培养目标相一致的问题，以帮助学生更深入地理解生物学概念，满足他们

的求知欲望，培养他们的批判性思维和独立探究能力[4]。这需要教师结合学生的实验情况，提出更加复杂、更具挑战性的问题，引导学生收集和分析相关的实验资料，进行实验或模拟研究，以回答这些问题。他们需要思考如何设计实验来验证假设，并收集、解释和展示数据。这种过程锻炼了学生的科学探究能力，使他们成为更有竞争力的学习者。同时，也需要学生运用批判性思维，评估不同观点和证据，形成独立的见解。这种深入探究的过程培养了学生的科学素养和解决复杂问题的能力。这些问题通常没有明确的答案，需要学生提出自己的研究方向和方法。这种探索性的学习经验可以培养学生的创新思维和问题解决能力，使他们具备更强的科学探究精神。

例如，在“用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动”相关实验教学中，在学生学会用高倍显微镜观察现象的基本操作后，教师可以引导学生思考更深层次的问题，如，“叶绿体和细胞质的流动是否受到温度、光照或细胞类型的影响？”这个问题需要学生思考如何设计实验来验证不同假设，以及如何收集、记录和分析实验数据。然后，学生自主设计实验方案，考虑不同温度条件下的细胞观察，不同类型细胞的比较，或者不同光照条件下的影响等。学生需要思考实验的控制变量、数据采集方法和分析技巧。学生在完成实验后，需要收集并分析数据，比较不同条件下的观察结果，并尝试解释差异。最终，他们会得出一些结论，如“细胞类型对细胞质流动有显著影响，而温度对叶绿体的流动速度产生较大影响”。这一系列深层问题引导过程，有助于培养学生的科学研究能力，让他们能够独立思考和评估实验结果，有效培养了学生的创新思维和问题解决能力。

（四）延伸实际问题，促进生活应用

学习的根本目的之一是为了将所获知识和技能应用于实际生活中。因此，问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用需要特别注意引导学生进行生活上的思考和应用。生物学与其他学科如化学、物理、医学等密切相关。通过将生物实验与其他学科相结合，如探讨生物化学反应、生物物理现象或医学应用，学生能够培养跨学科思维，更全面地理解生物学的复杂性和多样性。同时，生活中存在着许多生物学相关的挑战，如健康管理、环境保护、食品安全、人类伦理等。通过面对具体的生活问题，学生需要运用所学的知识和技能来解决问题。这锻炼了他们的应用思维和解决实际问题的能力，为将来的职业和社会参与做好准备。

以学习“证明DNA半保留复制的实验”相关知识为例，在实验中，教师可以引导学生思考DNA分子的化学性质和复制过程中的生化反应。他们可以探讨DNA的碱基配对、核苷酸结构以及脱氧核苷酸聚合反应等生物化学概念。这有助于学生理解DNA复制的分子层面机制，并将生物学与化学有机地结合在一起。此外，也可以引导学生思考DNA复制研究中的伦理问题，如隐私保护、基因编辑等。他们可以探讨在生物学研究中涉及的伦理挑战，以及科学家和医生在处理这些问题时需要考虑的道德原则。这有助于培养学生的伦理思考能力，使他们成为有责任感的社会公民。这种综合性的学习体验不仅丰富了生物实验课堂的内容，还使学生更好地准备了未来的学术和职业挑战。

（五）提出反思问题，强化学习效果

在问题式教学模式下，教学评价可以通过提出反思问题，促使学生在实验过程中深入思考、总结经验、发现错误，并形成更深刻的理解。它要求学生回顾和评估自己的学习过程，学生需要思考他们的学习策略、问题解决方法以及实验设计的合理性。这样的反思有助于提高学生的自主学习和元认知监控能力，使他们成为更加高效和自主的学习者[5]。通过反思性问题，学生可以思考哪些部分取得了成功，哪些部分存在困难或错误。这有助于巩固学习效果，使知识和经验更牢固地储存在长期记忆中。通过反思和调整，学生可以更具针对性地提高实验技能和解决问题的能力。

例如，针对实验设计和策略，可以要求学生回顾实验设计，思考是否选择了正确的实验条件和方法。他们可以自问，是否充分考虑了实验变量的控制，是否有更好的实验方案可供选择。这种反思有助于学生理解实验设计的重要性，提高实验策略的合理性。针对数据分析和结果，可以要求学生检查实验数据，并思考结果是否与他们的预期一致。如果结果与预期不符，他们可以探究可能的原因。学生还可以思考实验中的数据记录是否准确，是否遗漏了关键信息。通过这种反思，学生可以提高数据分析技能，更好地理解实验结果。这种反思不仅有助于提高实验技能和知识水平，还培养了学生的自主学习和问题解决能力。

结束语

问题导向式教学不仅是一种教学方法，更是一种教育理念，强调了学生的参与和主动性。通过创设问题情境、设置表层与深层问题、延伸实际问题、反思学习过程等策略，可以使学生更积极地参与实验，更深刻地理解生物学知识，并培养了他们的科学素养和解决问题的能力。因此，问题导向式教学在高中生物实验课堂中的应用，具有重要的教育意义和实践价值，将有助于培养更具科学素养的新一代学生。

参考文献

[1]杨武.新课标背景下问题导向式教学法在高中生物课程中的应用[J].求知导刊，2022（35）：20-22.

[2]汤浚羽.问题导向式教学模式在高中生物教学中的应用[J].求知导刊，2021（9）：33-34.

[3]王敏.基于问题导向引领深度学习：以人教版高中生物教学为例[J].高考，2021（36）：112-114.

[4]张丽.高中生物学教学中应用“问题导向式教学”的行动研究[D].兰州：西北师范大学，2022.

[5]李欢欢.新课程标准下对高中生物实验教学的思考[J].高考，2023（10）：59-61.