基于问题导向培养学生科学思维的高中生物教学实践

化国鹏

摘 要：本文旨在探讨基于问题导向（PBL）的教学方法如何在高中生物课堂中培养学生的科学思维。以《细胞器之间的协调配合》为例，详细叙述了从课题描述到学生问题提出、自主探究、教师指导，以及学生展示与评估的完整教学过程。实践表明，PBL方法能有效激发学生的兴趣，增强他们的批判性思考和自主学习能力，并为他们提供一个实践科学方法论的平台。同时，教师的角色从传统的知识传授者转变为学习过程中的协助者和指导者，更有助于学生深入理解和掌握知识。

关键词：问题导向教学；高中生物；细胞器；科学思维

在新时代教育背景下，传统的“填鸭式”教育方式已经不能满足学生的学习需求和未来社会的发展要求。现代教育越来越注重学生的主体性发展和综合素质的培养。问题导向学习（Problem-Based Learning，PBL） 作为一种以学生为中心的、激发学生内在学习动力的教学方法，日益受到教育工作者和学者们的重视。科学思维是学生在科学学习过程中必须培养的重要能力。它不仅是解决问题、分析事物的重要工具，更是一种看待世界、处理信息的思维方式[1]。尤其在生物学这门研究生命现象、解读生命密码的学科中，科学思维的培养显得尤为重要。细胞是生物体的基本单位，而细胞器作为细胞内部的各种功能组织，其之间的协调配合为细胞的各种生命活动提供了保障。通过对“细胞器之间的协调配合”这一话题的探究，可以更加深入地理解生命活动的微观机制，同时也为培养学生的科学思维提供了极好的实践场所。

一、细胞器的基本功能及生物学意义

（一）细胞器的基本功能介绍

细胞器是细胞内的特定结构，每种细胞器都有其特定的功能，共同维持细胞的正常生理活动。细胞核是细胞的控制中心，负责储存和传递遗传信息。内质网和高尔基体参与蛋白质的合成、修饰和运输。线粒体和葉绿体则是细胞的能量站，分别进行有氧呼吸和光合作用，提供细胞所需的能量。溶酶体含有各种酶，能够分解细胞内的废弃物质。质膜不仅定义了细胞的界限，而且通过选择性地允许物质进出来维持细胞内外的物质平衡。这些细胞器各自承担着独特的功能，但同时也密切协作，共同维持细胞的正常运作。

（二）细胞器之间的协调配合的生物学意义

细胞器之间的协调配合是细胞生命活动的基础。细胞的各种功能并不是由单一的细胞器独立完成的，而是多个细胞器之间相互协作、相互制约，才能完成复杂的生命活动。例如：蛋白质的合成初步在粗糙内质网上进行，然后被运输到高尔基体进行进一步的修饰和包装，最后再通过囊泡运输到指定的位置发挥作用。另外，线粒体产生的能量为其他细胞器提供动力，而溶酶体的分解功能确保细胞内不会积累过多的废弃物质。这种协调配合确保了细胞的稳定性和效率，使得生物能够在复杂多变的环境中生存和繁衍。

二、PBL在生物教学中的应用

（一）传统教学方法与PBL的比较

传统的生物教学方法往往是教师为主导的，教师传授知识，学生则是被动的接受者。这种方式虽然能够确保一定量的知识传递，但往往难以激发学生的学习兴趣和动力，尤其在处理复杂的生物现象时，传统方法可能导致学生对知识的理解仅停留在表面。相比之下，问题导向学习 （PBL） 是以问题为核心，鼓励学生主动探索、讨论和解决问题。在PBL的环境下，学生不再是被动的知识接受者，而是变成了主动的知识建构者。这种方法更能够培养学生的独立思考、合作交流和解决问题的能力[2]。

（二）PBL对于培养科学思维的优势

PBL作为一种以学生为中心的教学方法，它的核心是通过真实或仿真的问题场景，使学生投身于实际的探究中。这与科学家在研究中的工作方式极为相似，即基于现有的问题提出假设，然后进行实验或研究，最后得出结论。在应用PBL的过程中，学生不仅要寻找和整合信息，还要进行批判性思考，区分事实与观点，判断信息的可靠性，这些都是科学思维的重要组成部分。此外，PBL还鼓励学生与同伴合作交流，这有助于培养他们的团队合作和交流沟通能力[3]。总的来说，PBL方法更能够培养学生的科学素养和科学思维方式，帮助他们成为真正的生命科学探索者。

三、以《细胞器之间的协调配合》为例的教学实践

（一）课题描述与学生问题提出阶段

在本次教学实践中，首先向学生介绍了课题“细胞器之间的协调配合”。为了更形象地呈现这一主题并激发学生的好奇心，可以展示一个具体的生物现象，比如一个有趣的实验现象。可以选择展示受损细胞与正常细胞的差异，这通常会让学生对细胞内部的工作机制充满好奇。面对这两种显著不同的细胞，学生自然会想知道导致这种差异的原因是什么。在这种背景下，鼓励学生提出各种问题，这些问题涉及细胞器的功能、细胞器之间的相互关系，以及这些关系如何共同影响细胞的整体功能。

让学生在课堂上自主提问是一个很好的策略，因为这样可以让他们感到自己是学习过程的主导者。对于提出的每个问题，教师都可以给予一些反馈，进一步指导学生思考的方向。这种教学方式使学生更加主动地参与到学习中，更愿意探索和寻找答案。

在此阶段，最重要的目标是确保学生对课题产生浓厚的兴趣，并开始思考他们想要深入探讨的具体问题。这不仅仅是为了让他们获得知识，更重要的是，通过这种方式，学生能够培养出自主学习和批判性思考的能力。

（二）学生自主探究阶段

1.资料收集与整合

资料的收集和整合是PBL中至关重要的一环，它是学生从未知走向已知，从困惑走向明晰的关键过程。在确定要探讨的问题后，学生首先需要确定可能的资料来源。虽然互联网是一个广泛且即时的信息来源，但教科书、学术文章、实验报告以及相关的生物学数据库等资源往往提供了更加深入、具体和权威的内容。

在小组内部，学生可以根据各自的兴趣和专长进行分工。例如：一些学生可以负责搜索在线资料，而其他学生则可以专注于查阅教科书或实验报告。有效的分工可以确保资料的全面性，同时也提高了工作效率。在收集到大量资料后，学生需要进行评估和筛选。这需要他们判断资料的相关性、可靠性和准确性。一些关键的评估标准包括：资料的出版日期、来源的权威性、资料内容是否与研究问题相关等。

在筛选出最有价值的资料后，学生需要对其进行整合。这意味着他们需要从各种不同的资源中提取信息，构建一个连贯、逻辑性强的知识框架。这可能涉及到制作思维导图、整理笔记或创建

PPT等。

整合后的资料需要在小组内部进行分享和讨论。通过团队的互动，学生可以互相补充和纠正信息，确保资料的完整性和准确性。此外，这也是一个互相学习和启发的过程，有时候一个小组成员的观点或发现可能为整个小组带来新的灵感。

整个资料收集与整合的过程不仅帮助学生深入了解“细胞器之间的协调配合”这一主题，同时也培养了他们的信息处理、批判性思考和团队合作能力。

2.小组内部讨论与推理

小组内部的讨论与推理环节是学生真正融会贯通学到的知识并互相碰撞思维火花的时刻。

一开始，小组成员们需要围绕“细胞器如何协调工作来完成一个特定的细胞功能”来展开讨论。例如：围绕蛋白质合成、运输和分泌的过程，讨论核糖体、内质网、高尔基体等细胞器是如何协同工作的。每位成员可以先分享关于某个细胞器的资料。例如：一位同学可能分享关于核糖体在蛋白质合成中的作用，而另一位同学则解释高尔基体在蛋白质加工和包装中的角色。随后，小组内可以讨论这些细胞器是如何互相配合的。

在对各细胞器的功能有了初步了解后，小组开始讨论它们之间的交互。如：蛋白质在核糖体上合成后，是如何被运输到内质网，并最终经过高尔基体进行加工和分泌的。为了使讨论更加生动，小组可以选择某些特定的细胞功能，如激素分泌或ATP产生，模拟细胞器间的交互过程。这样的活动能够帮助学生更直观地理解细胞器的协调工作机制。在讨论中，学生需要确保他们的论述基于所收集的资料，并使用逻辑推理来解释细胞器之间的互动。此外，他们还需要学会倾听同伴的观点，对其进行补充或有建设性的批评。在深入探讨了细胞器的协同作用后，小组总结了他们的发现，并可能提出进一步的问题，如：“如果某个细胞器功能受损，会对整个细胞功能产生怎样的影响？”这为今后的学习留下了思考的空间。

通过小组讨论，学生不仅更深入地理解了“细胞器之间的协调配合”，还锻炼了他们的批判性思维、沟通技巧和团队协作能力。

（三）教师指导与反思阶段

在基于問题导向的学习模式中，尽管学生主导着自己的学习过程，但教师仍然起到了至关重要的作用。他们不仅提供关键的指导和支持，还帮助学生进行反思，确保深度学习的发展。教师需密切观察学生的探究过程，及时发现他们可能走入的误区或忽略的重点。例如：如果某个小组过于专注一个细胞器的功能，而忽略了它与其他细胞器的相互作用，教师可以通过提问或提供示例来重新调整他们的焦点。

当学生遇到难题或陷入困境时，教师不直接给出答案，而是通过提出开放性的问题来引导他们。这种方法鼓励学生运用已有知识和逻辑思维，独立找到答案。例如：当学生对于细胞器之间的某种交互关系存在疑惑时，教师可以问：“你认为这两个细胞器之间存在什么样的物质交换？”

在探究活动的某个阶段或结束时，教师会组织学生进行反思会议。在此过程中，学生会分享他们的研究经验、探究策略，以及他们如何克服困难的方法。这不仅帮助学生认识到他们的进步，还鼓励他们学会从经验中学习，为今后遇到类似问题做好准备。教师鼓励学生深入思考他们在探究过程中的学习体验，以及他们如何能在未来的学习中应用所获得的知识和技能。例如，学生可能会思考：“如何在其他的生物学议题中应用我们学到的关于细胞器交互的知识？”教师还会给予学生及时的反馈，指出他们的优点和需要改进的地方。这种反馈旨在帮助学生明确自己的学习目标，了解自己在哪些方面需要继续努力。

（四）学生展示与评估阶段

学生的展示和评估环节是探究学习过程的收尾阶段，但同样也是非常重要的一环。在这一阶段，学生有机会公开展示他们的学习成果，并从同伴和教师那里获得宝贵的反馈。

学生小组根据自己的探究成果选择最合适的展示方式。有的小组可能选择制作PPT来展示关于“细胞器之间的协调配合”的研究过程和结论，而有的小组则可能通过制作模型来模拟细胞器间的交互作用。还有的小组可能会通过实验演示来展现某种细胞功能的形成过程，而其他小组则可能撰写详细的报告来总结他们的发现。在每个小组的展示结束后，其他同学和教师都会提供反馈。这种反馈不仅仅是对于内容的评价，也包括对于展示技巧和团队合作的评论。学生需要学会听取并认真思考这些建议，以便进一步完善自己的工作。

展示环节不仅仅是为了分享知识，更是一个培养学生公开演讲能力的机会。在准备和进行展示的过程中，学生学会了如何组织和表达自己的思想，如何吸引听众的注意，以及如何回应听众的问题或质疑。对于许多学生来说，接受和处理他人的反馈可能是一项挑战。在这个阶段，他们学会了如何从批评中寻找有助于自己成长的信息，而不是仅仅看到负面的信息。他们也学会了如何对反馈进行反思，以及如何将这些建议应用于自己的学习过程中。展示和评估环节结束后，学生还需要进行自我评价，思考自己在这次探究中的表现，以及哪些地方可以在下次做得更好。这种自我反思能够帮助学生更好地认识自己，明确自己的学习目标，以及如何达到这些目标。

四、教学实践的效果与评价

（一）学生的学习成果

通过PBL的方式对“细胞器之间的协调配合”进行教学，学生在知识掌握上显示出明显的提高。他们不仅理解了各细胞器的基本功能，而且能够深入分析这些细胞器之间的相互作用和配合。实践中，很多学生在小组展示中都能够提出一些富有创意的见解，这些见解很可能在传统教学方法中难以体现。

（二）学生科学思维能力的提升

与传统教学方法相比，采用PBL方法的学生在科学思维能力上有了明显的提升。他们学会了如何定义问题、如何系统地收集和评估信息，以及如何进行批判性思考。在小组讨论中，他们展现出更强的逻辑推理能力和问题解决能力。许多学生在反思时表示，这种教学方式帮助他们更好地理解了科学研究的过程，也培养了他们的独立思考能力[4]。

（三）课程满意度与反馈

在教学结束后进行的问卷调查中，大部分学生对这种基于问题导向的教学方法表示高度的满意。他们认为这种方法更加有趣、更具挑战性，也更有助于他们深入理解生物学知识。同时，也有少数学生提到，由于需要自主寻找资料和进行小组讨论，他们在时间管理和组织协作上遇到了一些挑战。对此，未来可以考虑提供更多的时间管理和团队合作的培训和指导，以帮助学生更好地适应这种新的教学方法。

结束语

通过《细胞器之间的协调配合》这一课的教学实践，能够深切体会到基于问题导向的教学方法在高中生物课堂中的价值。这种方法不仅帮助学生建立扎实的知识体系，更重要的是，它培养了学生的科学思维和自主学习能力，使他们更好地为未来的学习和工作做好准备。这为我们提供了一个重要的启示：教育的核心不仅仅是传授知识，更重要的是培养学生的思考方式和学习方法。

参考文献

[1]田晋饴.高中生物学PBL实验教学模式的应用研究[D].伊宁：伊犁师范大学，2023.

[2]马婕.问题导向学习在高中生物学概念教学中的应用与实践[D].郑州：河南大学，2023.

[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]敬红星，李艳红，胡杰，等.基于问题导向培养学生科学思维的高中生物教学实践：以“细胞器之间的协调配合”一课为例[J].科学咨询（教育科研），2023（6）：170-173.