基于科学思维培养的问题式教学实践探究

摘 要：本文以“血糖平衡的调节”一节为例进行教学设计，通过创设情境、设计不同层次的问题、完成问题任务的教学环节，发展学生的科学思维，旨在探索一种指向科学思维培养的问题链教学策略，最终实现生物学学科核心素养的培养。

关键词：科学思维培养；问题式教学；血糖平衡的调节

文章编号：1003-7586（2024）10-0012-03 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

1 教材分析及设计思路

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称《课程标准》）指出，科学思维是学生运用科学的思维方法去认识生物学现象、解决实际问题的思维习惯和能力。科学思维是生物学学科核心素养的主要内容，它是学生形成生命观念的重要途径，与科学探究相辅相成，因此，培养学生的科学思维是生物学学科教学的目标之一。《中国高考评价体系》强调思维能力强的学习者应当能够多角度地思考问题、灵活地解决问题。^［1］

用“问题”整合教材知识，以“问题发现”和“问题解决”为宗旨的问题式教学有助于培养学生的科学思维。本文以“血糖平衡的调节”一节为例，从人体各个器官如何协调配合的角度，阐述问题式教学实践策略，以求在高中课堂教学中用问题引领学生思考和探究，从而发展学生的科学思维，最终实现生物学学科核心素养的培养。

血糖平衡的调节是人教版普通高中教科书《生物学·选择性必修1·稳态与调节》（以下简称“教材”）第3章的内容，该内容是学生在学习稳态的意义和神经系统参与调节稳态的基础上，对激素调节作用的深入解读。血糖平衡的调节是一个复杂且抽象的过程，其中既有多种激素的参与，也有神经调节和激素调节的相互协调，学生理解起来有一定难度。本课例通过创设问题情境，以不同层次、不同深度的问题链发展学生科学思维，最终实现生物学学科核心素养的培养。

教材通过整合生物学教材，以培养学生的科学思维为线索，选择贴近学生生活的健康议题“糖尿病”作为大情境，设计了由浅至深、层层递进且具有探究性的问题链，并依据“情境创设—问题设计—思维发展”的顺序进行教学设计，具体设计思路如图1所示。

2 教学目标

（1）通过分析健康议题“糖尿病”，形成科学思维模式，培养稳态与平衡的生命观念。

（2）通过问题链的形式，逐步构建模型，扩展批判性思维的深度和广度。

（3）通过合作探究、迁移应用，促进创造性思维的发展，培养社会责任意识。

3 教学过程

3.1 创设问题情境，引发学生的思维产生

问题式教学是指以有效的情境为依托，以巧妙的问题设计来驱动教学的方式。情境的内容应该新颖、科学，能够充分调动学生学习的积极性，同时有一定的信息量和适当的难度，能促使学生进行深度思考。教师依据《课程标准》要求和高二学生的认知规律，创设关系健康生活的社会议题“糖尿病”作为大情境，开展教学活动。

教师先准备糖尿病的相关视频，让学生直观地感受糖尿病给人体带来的危害，激发学生的学习积极性。接下来以一道经典高考题引发学生的好奇心。教师展示疑似糖尿病患者的检测结果，相关结果如下（见图1、图2），并设置第一个问题：甲、乙、丙三人中，谁可能是糖尿病患者？

设计思路：先利用社会性健康议题“糖尿病”相关视频给学生产生简单、直接的视觉冲击，再利用高考真题以直观的数据让学生了解糖尿病患者的“高血糖”症状。这种情境搭配不仅能让学生迅速了解疾病，还能充分调动学生的学习积极性和求知欲，最大程度地引发学生产生科学思维。

3.2 设计问题链，发展学生的思维深度

问题链是问题式教学的重要组成部分，是《课程标准》中重要问题的具象化体现，直接关系课堂活动的开展。问题链应由易到难、由浅至深，具备层次性、探究性，能够汇聚成符合学生科学思维发展的脉络。同时，问题链应注重生物学知识间的内在联系，将情境与所学内容整合成有逻辑的学习链，有效地培育学生的核心素养，提高学生的科学思维品质。问题清单的设计应围绕概念内容、生物学学科核心素养和学业质量水平等方面进行（表1）。

思维方法是科学思维的表现形式，主要包含分析与综合、归纳与演绎、抽象与概括以及批判性思维、创造性思维等形式。^［2］情境引入环节的问题比较简单，学生通过比较，结合生物学事实即可判定甲、乙为糖尿病患者。“血糖的来源和去路”环节的问题要求学生进一步结合曲线进行比较分析，学生基于已有的内环境稳态知识可判断丙的血糖不会持续下降，同时结合教材知识演绎推理出人体血糖的来源和去向。而“血糖平衡的调节过程”环节的问题清单注重层次性和连贯性。第一个问题引导学生归纳出血糖平衡的调节依赖于胰岛素和胰高血糖素的具体作用；第二个问题引导学生深入了解血糖的调节是多种激素共同参与的结果；第三个问题要求学生运用反馈调节机制分析血糖平衡的调节过程；第四个问题从分子水平启发学生思考血糖平衡的调节机制。

这些问题层层递进，回答过程中学生的整体观、系统观、信息观等生命观念也均得到培育。“糖尿病的病因”环节的问题清单，注重实践性，问题内容不断丰富，具有一定的社会意义。通过第一个问题发展学生的批判性思维，从而学会用生物学知识阐明立场：血糖高不一定是糖尿病。后面三个问题要求学生迁移运用所学知识，培养学生在新情境中的创造性思维，形成关注健康认识和社会责任意识。

教师通过设置问题清单，逐步引导学生从现象到本质进行思考，并将所学知识迁移应用于真实情境解决实际问题。学生在探索问题的过程中，不仅掌握了重要的核心知识，还掌握了将知识应用于新情境的能力，成为了具有开放性视野和创新能力的自主学习者，从而实现发展思维深度、培养生物学学科核心素养的学习目标。

3.3 明确问题任务，促进学生的思维外显

基于科学思维培养的问题式教学需要将情境内容和问题任务关联，采取合理且丰富的教学活动，明确好问题任务，使学生在解决真实问题情境的过程中实现科学思维能力的外显。

3.3.1 合作探究清晰“说”

学生是课堂的主体，教师在关注学生学习效果的同时，也要重视学生在问题解决过程中的表现。语言是思维的工具，学生对生物现象的解释、对生命本质的探索、对情境问题的思考，都可以通过语言的交流表现出来，使科学思维得以“转录和翻译”。在本节内容中，教师依靠各环节的问题清单，指导学生阅读教材、合作探究，鼓励学生解释原因、阐明立场、提出方案。学生在讨论交流后清晰“说”出血糖的来源及去路、厘清血糖平衡的调节等内容，内隐的思维过程逐渐清晰化，从而实现科学思维的外显。

3.3.2 模型建构展示“想”

《课程标准》明确要求教师强化模型教学，全面发展学生的建模能力以提高学生的核心素养。概念模型是中学生物学教学的重要手段之一，它是学生思维培养、素养提升的“催化剂”。概念模型的构建要尊重学生在课堂中的主体性，教师可利用问题“丙进食后血糖先上升、后下降的原因”指导学生构建血糖的来源和去路模型，分析饭后和饥饿状态下的相关生理调节结果、激素产生部位、作用形式等，构建血糖平衡调节模型。在初建模型、修正模型、应用模型的过程中，使学生的思维过程具体地、阶段化地展示出来，实现科学思维的外显。

3.3.3 迁移应用大胆“创”

迁移与应用是促进学生的思维外显的重要途径，能将所学知识迁移到具体的实践中去解决问题，才能最终形成科学思维。教师利用问题“血糖高是否一定是糖尿病？”引导学生辩证地思考问题，从而分析归纳糖尿病的病因及治疗手段。教师通过问题“糖尿病的控制和治疗还有哪些可行途径？”以及活动任务“设计人工胰岛素泵”来发展学生的高阶思维。教师引导学生在全新的情境中，大胆、灵活、创造性地解决问题，让科学思维可视化，实现科学思维的外显。

4 教学反思

科学思维的培养需要循序渐进。本教学实践以“血糖平衡的调节”一节内容为例，探讨指向科学思维培养的问题链教学策略，以期为践行《课程标准》的要求提供参考。以核心素养培育为宗旨的生物学课堂离不开对问题的探究，不断提出问题、解决问题的过程就是学生学习成长的过程。由情境设计问题启发学生的思维，促进学生深度思考，帮助学生形成会思考、善分析的科学思维品质。

参考文献

［1］教育部考试中心.中国高考评价体系说明［M］.北京：人民教育出版社，2019：25．

［2］吴成军.生物学学科核心素养的教学与评价［M］.上海：华东师范大学出版社，2020：35-41．