促进学生对概念深度理解的问题设计以“光合作用”为例

　　摘要在光合作用的教学中，笔者针对概念理解的不同侧面，基于评判概念的多元化指标，尝试设计出指向明确的问题进行引导，从而促进学生对概念的深度理解，以形成科学、完整、内涵丰富的概念及概念体系，培养多种关键能力。

　　关键词深度理解评判指标问题设计光合作用

　　高中生物学课程是围绕大概念展开的，大概念是对原理、理论的理解和解释，是生物学科知识的主干部分。教师在设计和组织每个单元的教学活动时，应该围绕大概念和重要概念展开，依据重要概念精选恰当的教学内容和活动方式，所有的教学活动都要有利于促进学生对生物学概念的建立、理解和应用[1]。促进概念理解最重要的方式之一就是学生在活动中解决有价值的问题，好的问题犹如汽车发动机的“引擎”，可带领学生快速进入以探究为特点的主动学习过程中，这对落实核心素养目标具有很好的促进作用[2]。

　　课堂教学中教师所提的问题可以根据复杂程度分为三大类:群体无意识问题、事实性问题、理解性问题。从课堂教学的有效性来看，教师所提的问题应该是事实性问题与理解性问题相间组合的问题，这样有助于将学生的思考引向深入[3]。那么，什么是真正的理解?学生对概念的深度理解有哪些评判指标?设计什么样的问题有利于促进学生对概念的深度理解?以下是笔者的一些思考和探讨。

　　1评判概念理解的多元化指标

　　文字是概念的表达形式，或者说是概念的外壳，而概念是指这些文字所表达的意义，也就是形式或外壳里边的内容，这些意义是不可能直接看到的，只能靠思维理解和建构，概念教学重在理解和意义建构，而不是直接传递、让学生机械记忆[4]。

　　然而概念理解并不是简单的“知道”或“下定义”，而应该有多维复杂的表现，如果学生能讲授、使用、证明、联想、解释、辨析所学内容，并领会言外之意，才算是真正地理解。为了区分理解的不同维度，美国学者格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰格提出从六个侧面视角来进行评判，这六个侧面是:能解释、能阐明、能应用、能洞察、能神入、能自知[5]。根据理解各个侧面的含义，结合生物学学科内容及特点，笔者尝试列举出理解六个侧面的部分评判指标。判断或评价学生对某一概念、观点、原理、规律是否深入理解，指标是复杂而多元的。因此，在教学中要想让学生达成深度理解，就需要从多个维度进行问题和活动的设计，以期将学生引向理解的不同侧面，从而达成全面、成熟且深刻的理解。

　　2基于理解不同侧面的问题设计

　　任何课堂教学都离不开问题，学习过程就是不断提出问题、解决问题的过程，有了问题，才有学习的方向，才有解决问题的动力[6]。为了促进学生对概念的深度理解，笔者以“光合作用”的教学为例，谈谈教师设计的问题如何指向理解的不同侧面。

　　2.1指向“解释”的问题设计

　　问题示例:①绿色植物在光照下为什么会产生氧气?②光合产物淀粉中的能量是从哪儿来的?③将植物从适宜光照环境转移到弱光环境后，CO2的吸收速率为什么会变慢?④如何证明绿色植物进行了光合作用?问题①和②分别要求学生梳理光合作用过程中的物质变化和能量变化，意在引导学生弄清楚光合作用过程的来龙去脉，渗透物质和能量观。问题③要求学生梳理光反应与暗反应的关系，体会两者相互依存、相互影响、互为因果的关系，在细胞水平渗透稳态与平衡观。问题④引导学生去寻找光合作用发生的证据，促进学生养成利用证据支撑概念的思维习惯。

　　这一组问题重在引导学生梳理光合作用的过程，解释植物发生光合作用时的生命现象，帮助学生初步形成光合作用的基本概念，解决什么是“光合作用”的基本问题，问题的指向属于理解的“解释”侧面。指向“解释”的问题是建构概念意义的重要基础，这类问题一般比较简单和直接，主要是梳理生理过程的来龙去脉，解释最基本的生命现象，寻找支持概念的事实和证据，探讨生命活动的影响因素及相互关系等。但问题不能仅仅局限于知识的回忆和再现，而是要将事实和简单概念与大概念甚至生命观念联系起来，引导学生逐渐自主建构这种联系。

　　2.2指向“阐明”的问题设计

　　问题示例:①夜晚将绿色植物放在卧室里好吗?为什么?②白化苗能不能正常生长?原因是什么?③进行光合作用对绿色植物自身的生理意义是什么?对生物圈有什么重要作用?④自然条件下植物在晴朗夏季一昼夜的时间内，光合作用强度的变化有什么规律?这种规律可以用什么方式来表示?问题①启发学生思考植物进行光合作用需要光照等外界条件，问题②启发学生思考植物进行光合作用需要叶绿素等内在条件，进而明白影响光合作用的因素既有外因又有内因，但外因必须通过内因才能发挥作用的 哲学道理。问题③引导学生思考光合作用的生理意义和生态价值，从而将细胞内的生命活动与个体生存、群体繁衍、生物圈稳态相关联，渗透局部与整体、个体与群体相互影响的系统论思想。

　　问题④探讨光合作用的影响因素与变化规律，引导学生基于观察和推理，归纳总结出生命活动规律，并能够用数学模型等恰当的方式表达出来，将科学思维的训练渗透于解决问题的活动之中。指向“阐明”的问题重在关注生命现象背后的实质，引导学生透过现象看本质，通过分析比较若干生命现象的共性和个性，总结出生命活动的一般规律和生理意义，进而引导学生学会由事实抽象形成概念，由次位概念、重要概念抽象形成大概念。这类问题既可以有效帮助学生逐渐形成生命观念，又可以在解决问题的过程中训练归纳概括、演绎推理、建构模型等关键能力。

　　2.3指向“应用”的问题设计

　　问题示例:①结合成都平原冬季的气候特点，你认为采取哪些措施可以提高成都地区冬季大棚蔬菜的产量?②若要探究不同波长的光对植物光合色素合成的影响，你准备设计什么样的实验方案?③人工光合作用系统中，三个模块分别完成什么过程?三个模块中的反应速率相互之间有影响吗?为什么?问题①引导学生运用光合作用原理及其影响因素解决生产实践中的实际问题，训练分析综合、演绎推理能力，渗透劳动教育。问题②引导学生运用色素提取和分离的原理及方法解决学习探索中的问题，侧重训练实验探究能力。问题③引导学生运用光合作用原理解决人工光合作用系统这个新情境中的新问题，训练演绎推理能力和创新思维能力。

　　这一组问题都是在新情境中运用光合作用的原理解决实际问题，问题的指向属于理解的“应用”侧面。《中国高考评价体系》在“应用性”考查要求中指出，要以贴近时代、贴近社会、贴近生活的生活实践或学习探索问题情境为载体，将陈述性知识与程序性知识的有机整合和运用作为考查目标[7]。指向“应用”的问题要尽量设置新情境，引导学生利用所学的知识和技能解决生活生产实践中或学习探索过程中的实际问题，培养学生的思维认知能力群和实践操作能力群。这类问题的思考和解决过程是发展学生核心素养的必经之路，是落实核心素养目标的关键环节。

　　2.4指向“洞察”的问题设计

　　问题示例:①光合作用一定要在叶绿体中进行吗?②光照越强光合作用就一定越强吗?③不同植物在相同条件下光合作用强度相同吗?为什么?④提取和分离绿叶中的色素时，使用的溶剂分别是无水乙醇和层析液，你觉得这两种溶剂对四种色素的溶解度有何区别?有办法证明你的猜测吗?问题①引导学生洞见发生光合作用的关键因素，只要满足光合作用进行的条件，在叶绿体外(如原核细胞)甚至细胞外(如人工光合作用系统)都能进行。问题②要求学生批判地审视大多数人习以为常的观点，洞见光合作用是一个复杂的反应系统，受多种因素的制约和影响。

　　问题③引导学生换个角度思考问题，植物的光合作用除了与外界环境条件有关而外，还受包括遗传因素在内的多种内部因素共同影响。问题④引导学生在实验探究中训练理性思维能力，基于观察和思考发现新问题、提出新观点、得出新结论。这一组问题引导学生提出富有洞见的观点，问题的指向属于理解的“洞察”侧面。指向“洞察”的问题应该是具有强烈思辨色彩的问题，往往针对大多数人的习惯性错误和一些司空见惯的表面现象，需要学生辩证思考、大胆质疑、勇于批判，从而洞穿问题的实质。这类问题的解决利于培养学生思维的灵活性、严谨性，是发展学生批判思维能力、创新思维能力的重要途径。

　　2.5指向“神入”的问题设计

　　问题示例:①如果你是空气中的一个CO2分子，你进入植物体内后会发生怎样的奇妙旅程?旅途中会遇到那些朋友的帮助?②假如你是一株小草，你和CO2之间将会发生怎样的爱情故事?③如果你是一位科学家，你会设计什么样的实验方案来探究CO2在叶绿体中的转化途径?问题①要求学生将自己扮演成光合作用中的反应物，用拟人化的手法表达光合作用的过程。问题②要求学生把自己想象成能进行光合作用的小草，以讲故事的方式描述CO2与植物的“聚散离合”，将光合作用、细胞呼吸及生物圈中的碳循环联系起来，利于学生从更宏观的角度去理解光合作用的原理和意义。

　　问题③引导学生重走科学家的探究之旅，体会科学家产生奇思妙想的动力和源泉，感受科学探究的神奇魅力。这样的问题会引导学生从一个“旁观者”转变成“当事人”，神奇地变成生命活动的“主角”或探索生命奥秘的“使者”，问题的指向属于理解的“神入”侧面。指向“神入”的问题具有很奇妙的作用，不但对营造轻松愉快的教学氛围大有裨益，关键是学生进入“角色”后的体验和感受与众不同，生命活动和科学探究就如同发生在自己身边的故事，这对学生的深度理解具有很好的促进作用。提好这类问题的关键是找准切入口，要尽量做到比拟贴切、“神入”准确，并选择学生喜闻乐见的表达方式，才能收到比较好的效果。

　　2.6指向“自知”的问题设计

　　问题示例:①在叶绿体中的囊状结构薄膜上，光能是如何转变成化学能的?②二氧化碳转变成淀粉的过程有多少个化学反应?分别是怎样进行的?③你对光合作用还有哪些地方有疑惑?④你最想探究的与光合作用有关的问题是什么?现在能做到吗?问题①和②分别提醒学生关注光合作用过程中能量变化和物质变化的复杂过程，这两个问题学生现在不能完整回答，但可以使学生意识到生命活动的复杂性，能够唤醒学生的自我感知，学会分析自己认知结构中的不足。

　　问题③和④意在引发学生新的认知冲突，意识到关于光合作用还有许多有待解决的疑难问题，可以激发学生渴望进一步完善发展的动机，保持继续学习光合作用的兴趣，寻找未来探究的方向。指向“自知”的问题会引导学生进行自我审视和评判，分析目前认知的不足和局限，对自己当前理解程度的合理判断也是深度理解的重要体现。这类问题可由教师提出，但主要应该在教师的引导下由学生自己提出，提出的问题有一些在现阶段不能解决，也不需要全部解决，但学生提出问题的质量可以反映出理解的程度，提出问题的过程也是促进深度理解的重要手段，既有利于培养学生的问题意识和创新意识，又能为学生的后续学习乃至终身学习奠定基础。

　　主要参考文献

　　[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社，2018:58.

　　[2]郑达钊.聚焦核心素养目标的课堂教学策略———以“免疫调节”为例[J].中学生物教学，2020(16):2628.

　　[3]谭永平.中学生物课堂提问行为分析与改进建议[J].中小学课堂教学研究，2020(9):36.

　　[4]赵占良.概念教学刍议(一)———对概念及其属性的认识[J].中小学教材教学，2015(1):4042.

　　[5]格兰特·威金斯，杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计.2版[M].上海:华东师范大学出版社，2016:92118.

　　[6]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，2020:128.

　　[7]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京:人民教育出版社.2019:731.?

　　作者：郑达钊