基于科学思维培养的生物学问题导学实践——以“特异性免疫”为例

◎ 海南省五指山市五指山中学 何贵香 廖涌权

生物学问题导学能够通过一定的问题情境引导学生发现学习，在解决问题过程中主动获取知识、运用知识，提高学生的学习兴趣、思维能力和知识建构能力，发展学生的科学思维。其基本思路是：教师精心设计问题，创设情境，以问题为主线，引导学生主动学习。这一教学模式能够从发展学生思维出发，革新单纯传授知识的教学模式，让学生在问题的引导下自主探究，尝试解决问题，然后教师评价、纠正并完善，将以 “教” 为重心转为以 “学”为重心。

一、生物学问题导学课堂教学的一般模式

问题是知识组织的缘由，是思维的起点，具有激起学生主动探究的兴趣，推动学生思维，发展学生学科核心素养的作用，因此教师可以利用生物学问题导学进行教学，从学生实际出发，以问题情境为中心，以科学思维为主线，通过多样化的活动开展教学。这一课堂教学模式根据学生已有的认知结构，针对教学内容创设不同的问题情境，激发学生的好奇心，设计实验或模型建构活动，促进学生自主观察、思考、查阅资料、合作探究解决问题，过程中教师及时引导和点拨，对于学生困惑的问题讲授解决的方法，启发学生思考解决问题，为学生突破思维的障碍提供脚手架，引导学生深层次的学习。

1.利用多种资源创设情境。在教学过程中可以利用科学研究资料、生物学实验、生活中的生物学现象、生产生活中的问题、疾病预防和健康习惯、新闻热点、生物学史实、教材中的资源等内容创设情境，如在免疫调节教学时，可以引入“新冠”病毒、“埃博拉”病毒、“甲型肝炎”病毒对人类健康和社会的影响，围绕情境提取相应的生物学问题，并设置探究实践任务驱动学生自主学习，提高学生获取信息和分析解决问题的能力；在“种群的数量特征”一课中，可以设计主题活动，即保护海南坡鹿科学考察活动，引导学生围绕这一主题展开讨论，按照关注海南坡鹿种群的数量，提出调查坡鹿种群密度的调查方法，弄清标记重捕法的科学原理；关注坡鹿的食物情况，提出调查某种植物的种群密度，通过解决主题情境中的问题，提高学生思维的缜密性和发散性。

2.引出问题，激趣探究。教学中创设的情境对于培养学生学科素养起到非常重要的作用，在导入阶段联系学生实际情况创设情境，在围绕情境有目的、有计划、有步骤地提出相应的生物学问题，对教学难点内容进行分解、行成台阶，引导学生深入思考，推动学生以相关的事实和结论为依据进行分析、综合、归纳、概括，最终获得解决问题的思路和方法，培养学生的问题意识来训练学生的科学思维。

3.评价激励，推动核心素养的落地。比如在“孟德尔豌豆杂交实验（一）”这一节课中，传统的评价学习方式是教师提问学生相关概念的例子及分离定律的内容，这一评价方式容易导致学生思维停留在表层。如果教师在这节内容的教学中引导学生写出遗传图解，让学生展示讲解遗传图解，最后再进行学生互评和教师总结，则这种评价方式更便于教师了解学生的学习情况，同时也促进学生建构模型和批判性等科学思维的发展。

二、创设问题导学情境的原则

为了更好落实学习目标，发展学生思维，教师在课堂教学过程中应优化问题设计，提炼的生物学问题应具备科学性，尊重客观事实，帮助树立正确的生命观念，不能设置违背科学原则的问题，以防误导学生；问题设置应精炼且具有针对性，基于学习目标和学生的学情，提出关键性问题。同时还可根据学生的年龄结构、心理特点、思维方式等方面，提出能够激起学生兴趣的开放性或具有层次性和启发性的问题，激活学生的科学思维，逐步引导学生学会利用归纳概括、演绎推理、模型与建模、批判性思维等方法阅读教师为学生提供的教材内容、科普资料、模型和实验数据等相应的教学资源和素材，让每位学生都能够从教学资源中提取与知识相关的核心线索，运用自身知识结构解决生物学问题，积极参与课堂投入到问题的探究实践中，启发学生思考，发展学生的科学思维。

三、生物学问题导学教学实践

本文以人教版（2019）选择性必修一“特异性免疫”第2课时为例，针对高二学生进行生物学问题导学教学模式实践。

1.明确教学目标。本节内容聚焦生物学大概念：生命个体的结构与功能相适应，结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态。要求教师能够运用图示和模型等方法阐明体液免疫和细胞免疫的过程、区别和联系。结合教材和本节课设计的具体教学任务，将教学目标进一步细化为：

（1）通过阅读教材文字和图示，结合甲型肝炎病毒入侵细胞后发生的免疫过程情境，引导学生分析细胞免疫的过程，构建细胞免疫模型（科学思维）。

（2）通过模型比较体液免疫与细胞免疫的异同点，阐述两者协调配合，针对特定病原体发生免疫应答，实现机体稳态（生命观念、科学思维）。

（3）通过讨论，构建二次免疫模型，并树立健康生活的观念（社会责任）。

2.教学策略。本节内容将通过创设甲型肝炎病毒入侵内环境→入侵细胞→甲型乙肝的预防作为贯穿课堂始终的教学情境主线，将碎片化的事实性知识串成逻辑认知概念的线索，并以解决问题任务（通过构建细胞免疫的过程示意图、思考讨论关键问题等）来驱动开展形式多样而富有实效的教学实践探究活动，学生则在教师一系列进阶性、创造性问题的帮助下逐层深入对特异性免疫进行认识，实现对学生深度学习的有效引导。

3.问题导学诱思。根据教学目标创设以甲型肝炎入侵机体和机体中免疫系统发挥免疫及预防为情境，围绕这一情境提炼相关的生物学问题，将情境问题化，贯穿课堂教学，驱动学生主动探究构建模型合作学习。

教学环节一：播放视频创设甲型肝炎病毒侵入人体内环境的情境。引导学生思考问题：甲型肝炎病毒侵入人体内环境后，机体如何应对？引起学生的关注，利用学生已有的知识尝试说明，引导学生边回忆边与教师配合完成体液免疫贴图，构建体液免疫的过程，将抽象的免疫过程动态且直观地呈现，帮助学生回顾体液免疫靠B细胞通过系列刺激产生抗体发挥免疫作用。

教学环节二：以甲型肝炎入侵机体细胞，展开问题情境探究：“当甲型肝炎病毒进入细胞后，抗体是否能够进入细胞发挥体液免疫功能？机体又是通过怎样的方式进行免疫应答？”再将这些问题细化成更具有针对性的小问题：T细胞活化过程中有哪些细胞参与？病毒感染细胞后，机体通过什么方式“作战”？让学生带着问题自主学习，明确细胞免疫中主要作战的细胞是细胞毒性T细胞，在靶细胞和辅助性T细胞的作用下增殖分化为记忆细胞和新的细胞毒性T细胞，为学生合作构建细胞免疫模型创造认知基础。在学生自主学习解决问题的基础上，利用精美的贴图吸引学生注意力，指导学生利用贴图，在磁性白板上合作完成细胞免疫的模型构建，将学习内容转化成模型，提高学生构建模型和观察分析的能力，发展学生科学思维。在构建模型活动中教师需注意观察学生构建模型情况并给予及时指导，鼓励学生展示探究的成果，引导学生之间相互点评修正，描述细胞免疫过程，说出T细胞活化过程中有哪些细胞参与，培养学生的合作与交流能力，并在描述的过程中将新学习的知识整合到自身原有的认知结构中。

教学环节三：通过问题“体液免疫和细胞免疫能否相互替代？”引导学生学生观察分析特异性免疫模型，说出体液免疫和细胞免疫的区别和联系，基于模型，引导学生完成教材75页第3小题特异性免疫图解，将自主构建的直观的模型抽象成概念图示，发展学生抽象思维能力。然后通过情境迁移，提出问题“为何HIV病毒感染的患者几乎丧失所有的特异性免疫？”联系免疫失调的后果，引发学生深入思考，引导学生运用体液免疫和细胞免疫之间的联系结合分析即可解释HIV感染辅助性T细胞进而在艾滋病期丧失特异性免疫功能。这一环节的设置以分析模型、抽象模型、利用模型解释问题为主要目的，能够有效提高学生的科学思维能力，同时提高学生的交流与讨论能力。

教学环节四：设置通过何种途径预防甲型肝炎的问题，学生能够根据生活经验说出注射疫苗预防疾病，再通过问题“为什么注射疫苗能够在一定时间内预防某种疾病？”促进学生深度思考，引导学生利用特异性免疫图示解释问题，并在图示中标出“二次免疫”的途径，让学生认识记忆B细胞和记忆T细胞的作用。在发展学生科学思维的同时，渗透“倡导健康文明的生活方式”、珍爱生命、有社会担当方面的教学目标。

最后，巩固提升。通过课堂练习让学生利用在课堂教学中新建构的特异性免疫认知框架，运用到实际解题中，达到强化重点和巩固概念，发展科学思维的同时关注健康生活的目的。

4.教学反思。在本节课中围绕“甲型肝炎”创设机体如何抵抗病毒入侵，感染和预防三个问题问题情境，以任务的形式探究合作学习，构建细胞免疫和特异性免疫模型，听过学生展示、讲解模型、解释知识迁移解释艾滋病患者患病表现的原因以及分析人体预防疾病的机制，能够提高学生的构建模型能力及思考能力，对于发展学生的科学思维有一定的促进作用，但在授课过程中教师对学生的点拨稍弱，影响学生主动参与课堂的热情。

根据调查实验结果表明，运用生物学问题导学模式教学，在真实的情境中提炼问题，利用科学、精炼和具有针对性的问题，激发学生的求知欲，引发学生自主探索的学习动力，能够在学生积极主动探究实践的过程中培养学生的科学思维能力。