生物学教学中问题解决能力的培养

【摘

要】文章旨在探讨高中生物学教学中培养学生问题解决能力的关键策略，针对激发学生的好奇心、创设真实情境挖掘学生潜能、设计递进式问题驱动学习、鼓励学生小组合作、及时进行反馈与评价等五个方面的教学策略，文章提供了一系列可行的方法，以帮助高中生更好地发展其生物学领域的问题解决技能。这些策略旨在提高学生的自主学习、批判性思维和实践能力，为他们未来的学术和职业生涯奠定坚实的基础。【关键词】高中生物学;问题解决;能力培养高中生物学教育的目标之一是培养学生的问题解决能力，使他们能够理解和应对生物学领域的复杂挑战。问题解决能力不仅是学术成功的关键，还是未来职业和生活中的重要技能。因此，如何在高中生物学教学中有效地培养学生的问题解决能力成为一个重要的课题。一、激发学生的好奇心好奇心是学习的动力源，能够促使学生积极参与课程、主动思考和主动探索，从而锻炼培养其问题解决能力。引起学生的疑问是激发好奇心的第一步。教师可以运用问题驱动的方法，在课堂上基于直观的案例，如图片、视频等，提出引人入胜的问题，激发学生的思考和好奇心。以“细胞分化”内容为例，课堂上直接展示人体内的各种典型的细胞图片，顺势提出问题：“人是由一个细胞——受精卵发育而成，期间经过多次有丝分裂，那么为什么来自同一个细胞的增殖后代能形成多种形态，且能发挥不同功能呢？”这个问题基于学生有了有丝分裂的知识基础，知道有丝分裂的结果是产生与亲代细胞遗传信息一致的子代细胞，而遗传信息能影响着生物的形态结构功能等表现，这就让学生好奇这个过程究竟发生了什么而导致这个现象的产生。其次，有了好奇心才能激发探索欲望。强烈的探索欲望能极大地鼓励学生主动参与知识的获取过程。在激起学生好奇增殖产生的遗传信息相同的细胞为何能形成形态结构功能各异的不同细胞后，教师则可以进一步铺垫并引导学生思考并提出问题。从结构和功能观出发，提示学生联系必修1第二第三章的知识，蛋白质含量占细胞干重50%以上，蛋白质在细胞中承担多方面的功能，如构成细胞结构、运输物质，催化等，从而建立起细胞结构功能差异的直接原因在于细胞中的蛋白质种类含量有差异这一认知。至此，学生就自然会提出诸如此类的问题：有没有切实证据证实这一想法？蛋白质差异又是怎样造成的？这些又与遗传物质有什么联系？这时，教师可以直接给予不同组织细胞的相关资料，而此时的学生会有迫切解决问题的心情进行阅读分析，从而深刻理解细胞分化的实质——基因的选择性表达。再次，适当提出挑战性任务。布置挑战性任务可以激发学生更深入探索问题的斗志，督促学生通过积极思考、查阅资料、寻找解决方案，并在此过程中积累经验。比如，教师让学生从生活中较为常见的现象中寻找能佐证分化后的细胞遗传信息未发生改变的例子。思考科学家们是如何检测细胞中是否含有某种蛋白质的？基因是如何表达的？基因表达是如何受到调控，在细胞中是如何选择性表达的？学生能提出扦插嫁接等方面的例子，这可以引出对细胞全能性的学习。而基因表达方面的问题在当时的学习阶段中不能给予全面的解答，但是这可以给学生的学习种下一个种子，伴随后续的学习，学生自然会把这些知识联系起来，建立起自己的知识大树。最后，释放兴趣和热情。教师的兴趣和热情也是激发学生好奇心的关键因素之一。通过分享生物学中令人着迷的发现、实验或案例，教师能够传递对生物学知识的热爱，激发学生对生物学的興趣。二、创设真实情境挖掘学生潜能问题解决需要落到实际，在真实情境中能有效地激励学生主动思考并探索，体验运用所学知识解决问题过程有助于激发学生能力。学以致用可以让学生体会知识的力量，而不仅是书本上枯燥的文字，并且通过实践可以有效挖掘学生潜能，很多想法往往是在实践中迸发出的，在真正遇到困难时会督促大脑运作起来，为解决问题绞劲脑汁想尽办法。通过实践还会不断发现新的问题，当学生一一克服困难最终问题得以解决时，可以获得极大的成就感，这有利于增强学生信心、增加学生学习的内驱力。在学习“调查种群密度的方法”这一内容时，教师可带领学生调查校园中的某些植物的种群密度，实践中学生自然会思考如何统计其总数。校园中的香樟、桂树等，学生一般会想到进行逐一的计数，而对教师指定的某种数量众多的草本植物，学生会发现短时间内无法数清，则有学生会想到以局部来代表全部，这就是样方法的思想。样方法具体实施时，学生能真实体会书本文字描述的状况，如单子叶植物的统计较为困难，草丛中的跳蝻确实可以使用样方法统计等，同时还会陆续遇到问题，如样方需要选择多大面积、压线的个体如何计数等，以此作为契机还能诱发学生思考动物的调查方法，为标记重捕法的学习做铺垫。最后，同学之间通过交流，总结得失，获得解决此类问题的能力和方法。三、设计递进式问题驱动学习利用问题驱动学习是以学生为主体、以问题为核心规划学习内容，引导学生围绕问题进行思考分析，寻求答案，制订解决方案，这种学习方式能提高学生参与度，调动学生的学习积极性，有助于深化对生物学知识的理解，能有效培养学生的逻辑思维、综合分析和解决问题的能力。这要求教师要精心设计相关问题，依据学生思维的梯度，层层推进，从浅入深，从表象到本质，锻炼学生思维能力，培养问题解决能力。例如在学习光合作用过程之后，提出问题“有哪些环境因素会影响光合作用的进行？”引导学生通过光合作用的原料、条件等方面进行分析，认识到CO2浓度、光照强度、温度等是影响光合作用的主要环境因素。针对光照，可以进一步可以提问，是否光照越强越好，光照强度增强光合作用会一直增强吗？从木桶效应出发，教师引导学生分析得出光照强度增加到一定后，由于受其他因素的限制，光合作用不能继续证明这一结论。接着结合书本课后练习中的“午休现象”提问？这时，学生能接前面的思路继续展开思考，夏季中午阳光强烈，温度也较高，这些常见的影响因素排除后，就剩下CO2浓度，教师通过补充植物吸收CO2的途径，协助学生在气孔导度角度着手解释“午休现象”的出现。对学习能力强的学生，还能再进一步提出问题，自然界中有不少植物是生活在常年光照强烈、气温较高且较为干旱的环境中，那么它们是如何应对的呢？从而引出植物中的C4途径及CAM途径，当然，这个内容在新授课中可作为课后任务，让学生通过查阅资料作简要了解。最后，让学生就提高植物光合效率方面提出一些切实有效的措施。通过合理的设置问题、层层递进的方式促进学生进行思考分析，这样形成的知识不是教师直接灌输给学生的，而是随着逐步解决问题的过程自然生成的，这才是真正的学习。四、鼓励学生小组合作培养学生的核心素养，学习能力是一个方面，沟通合作能力也是其中重要一环。鼓励学生小组合作是培养学生沟通合作能力的一个重要策略，能有效地发掘学生自主学习能力，激发学生的合作意识和团队精神，能集思广益博采众长为问题解决提供更丰富更具创新性的方案。首先，小组合作可以促进学生之间的知识分享和协作。在解决实际问题时往往需要多角度的思考和分析，通过组建小组，每个学生可以贡献自己的观点和对问题的理解，从而合力解决问题。例如，在学习“群落的主要类型”一节时，将学生分组，每组负责一个群落类型，查找相关资料，了解群落的物种组成，与当地环境之间的适应等，在课堂上和其他小组分享对这个群落的认识。这样的合作方式不仅提高学生学习效率，还让学生学会倾听和尊重他人的观点。其次，小组合作能培养学生的沟通技能。通过与其他学生讨论、辩论和协商，能够提高口头和书面表达能力。比如要求学生合作完成实验后撰写实验报告，并在小组内部进行评审和修改。这不仅有助于改进实验技巧，还提高了科学写作和沟通的能力。最后，小组合作能够增强学生的自信心，与同龄人一起工作并取得成功时，他们会更有信心面对生物学的挑战。当学生通过合作自行成功解决一个复杂的生物学问题时，会获得成就感，这将鼓励他们更加积极地参与问题解决。例如在开设的校本课程上，安排学生把学校中的各种绿化植物进行挂牌，学生自行分工，完成查阅植物资料、设计挂牌、构思标语等各项任务，最终完成后不仅得到好评，而且每次看到自己做出的成果，学生心中总能油然升起骄傲感，并且对学习生物学、对自己的能力产生认同感。五、及时进行反馈与评价首先，提供及时的反馈可以帮助学生了解自己在解决问题过程中的表现，还能及时进行调整。在尝试解决生物学问题时，学生需要知道方法是否正确是否需要改进及如何改进。有了教师及时的指导，能帮助学生提高问题解决的效率和准确性。例如，在探究环境因素对光合作用强度的影响实验课上，学生先分组设计相关方案提交教师，教师评价操作可行性，并提出问题。学生的方案能考虑到通过改变自变量进行对照实验，比如改变光照强度、CO2浓度，但往往会忽视如何定量的改变光照强度、CO2浓度，以及学生也能确定以光合作用强度作为因变量但未能有效的提供具体的观测指标。这些问题都需要教师及时指出并协助学生进行完善。其次，及时的反馈还能激发学生的学习兴趣和积极性。学生在得到认可和鼓励时，会更有动力继续努力解决更复杂的问题。在学习细胞融合技术时，有学生提出是否能将动植物细胞进行融合，这个创新的想法就很值得表扬及鼓励，教师通过介绍浙大科研团队的成果——将菠菜细胞的类囊体植入哺乳动物细胞中，可以让学生得到极大的鼓舞，原来自己的想法与科学家是如此相似。此外，及时评价可以帮助教师调整教学策略。通过观察学生在问题解决活动中的表现，教师可以了解哪些方面需要更多的支持和指导，从而调整教学材料或方法，以更好地满足学生的需求。最后，及时反馈和评价有助于学生建立自我监控