问题情境在高中生物学大概念教学中的实践研究

前言

传统高中生物学教学常陷入“知识点堆砌”的困境，学生虽掌握大量零散知识，却难以形成对生命现象的本质理解，更难以将知识迁移至真实情境中解决问题。《普通高中生物学课程标准》提出“内容聚焦大概念”，强调通过结构化的知识体系发展学科核心素养[1]。然而，如何将抽象的大概念转化为学生可感知、可建构的认知对象，成为教学实践的关键挑战。问题情境作为连接知识与现实的桥梁，能够激发学生主动思考，促进概念的深度理解与应用，是落实大概念教学的重要突破口。

一、基于生物学实验创设问题情境

生物学实验蕴涵着丰富的趣味性和探索性，它是创设问题情境的极好材料，可以有效地帮助学生对生物学大概念的理解，例如“探究植物细胞的吸水和失水”实验，教师可以先出示生活中萝卜条在清水、盐水中呈现的各种状态的图片，并提出“萝卜条在水里变硬，而在盐水里却变得柔软？”这样的问题情境，很快激发了学生的好奇心，激发了他们的探究欲望，然后让学生进行实验操作，观察在清水、蔗糖溶液中植物细胞壁的分离和还原现象。在实验中，学生可能发现不同浓度的蔗糖溶液中质壁分离的速率及程度是不一样的，于是提出了新的问题：“蔗糖浓度如何影响植物细胞的水分吸收与流失？”在教师的指导下，通过对实验数据的分析、讨论和交流，让学生们了解到细胞液与外界溶液之间的浓度差异是导致细胞吸收水分和丢失水分的根本原因，从而加深对细胞与外界物质交换的理解，这种生物实验问题情境的创设，让学生从被动地接受知识，转变为主动地去发现和解决问题，把实验现象和生物大概念紧密地联系在一起，这既能提高学生的实验操作能力，又能提高他们的科学思维能力，同时也能加深他们对生物知识的认识和运用[2]

二、结合生物学史创设问题情境

生物学的历史是一个探索、发现和创新的过程，大量的经典事例为创设问题情境提供了丰富的素材，使学生对生物学的大概念有了更深的认识，以孟德尔豌豆杂交实验为例，教师可以首先引入当时人们对于遗传学现象的困惑：为什么很多优良性状不能在后代中稳定地遗传下去，不同性状间的传递规律是什么？然后讲述了孟德尔八年来在寺院花园里用豌豆做杂交试验的故事，这时提出问题：“孟德尔为何选择豌豆作为实验材料？他又是如何对众多性状进行巧妙研究的？”在学生对孟德尔的研究历程有了一个初步的认识之后，又问： ^sF₂ 代中性状分离比接近 3:1，这仅仅是偶然现象吗？背后隐藏着怎样的遗传规律？”引导学生像孟德尔那样，深入分析实验资料，大胆假设，演绎推理，通过这样一系列的问题情境，让学生有一种进入孟德尔实验情境的感觉，深刻地感受到科学探究的严谨和逻辑性，进而体会到“遗传因素通过分离和自由组合来控制生物性状”的大概念，认识到科学理论的生成是一个持续的探索、验证和改进的过程，培养学生的科学思维和科学精神。

三、联系社会热点问题创设问题情境

通过联系社会热点问题来创设问题情境，可以使生物知识从书本中走出来，和实际生活联系在一起，帮助学生更好地理解生物学的大概念，基因编辑技术是当今社会研究的热点，首先教师可利用新闻短片展示基因编辑技术治疗某些遗传疾病的突破，如利用基因编辑技术修复镰形贫血相关基因，让患者看到康复希望，引起同学们的兴趣，接着问到：“既然基因编辑技术如此神奇，那它能不能用来编辑人类的生殖细胞，并由此产生一个完美的人呢？”这个问题一下子就点燃了同学们热烈的讨论热情，从生物、伦理和社会学等多个方面进行了深入的思考。在此基础上，结合已学到的遗传知识，分析了基因编辑技术的原理和可能产生的遗传效应，并对生物进化可能产生的影响，藉由讨论，同学们逐渐了解到生物遗传与变异是在自然选择等因素影响下的动态平衡过程，加深对生物进化之根本的认识，与基因编辑这个社会热点问题相联系，来创设情境，让学生不会感觉到生物知识的枯燥、抽象，而会意识到它对解决实际问题、推动社会发展的重要性，从而培养出一种将生物知识应用于解决实际问题的能力 [3]。

四、运用多媒体资源创设问题情境

利用多媒体资源来创设问题情境，可以使抽象的生物知识形象化，从而使学生们对生物学的大概念有更好的了解，在对“生态系统的能量流动”这一抽象概念进行讲解时，教师可以首先播放一段制作精良的视频，视频中展示了一个充满活力的森林生态系统，在阳光的照耀下，植物利用光合作用固定太阳能，然后将能量沿食物链传递，由食草动物到食肉动物，并通过能量的动态变化展示能量传递的逐级递减过程，视频播放完毕，教师适时地提出了一个问题：“为什么生态系统中的能量不能像物质一样循环，而只是一种单向流动，一种逐级递减的现象呢？”这个问题很快引起了学生们的思考和讨论，在此基础上，教师进一步提出：“人类活动对生态系统能量流动的影响如何？怎样才能使生态系统的能量流动保持稳定？”利用多媒体资源营造的问题情境，让学生们仿佛置身于一个真实的生态系统情景之中，对能量流动的特征与意义有了更加直观的认识，对“生态系统通过能量流动、物质循环和信息传递等途径达到稳定状态”这一重要的生物学概念有了深刻的认识。

结语

将问题情境融入高中生物学大概念教学，经实践验证成效显著。它激发了学生兴趣，促使其主动探究，深化了对大概念的理解。未来，我们将持续优化情境设计，让这一教学模式更完善，助力学生生物学素养全面提升。

参考文献：

[1] 唐谨丁 . " 情境—问题 " 驱动法在整合重构高中生物学大概念中的应用 [J]. 中学生物学 ,2024(11):5-7.

[2] 龚雪 . 问题情境在高中生物学大概念教学中的实践研究 -- 以“遗传与进化”为例[D]. 四川: 四川师范大学,2020.

[3] 张曼 , 赵克平 . 问题驱动下的高中生物学大概念教学研究——以生态系统及其稳定性为例 [J]. 中学生物学 ,2023,39(6):36-38.