傅建利

摘要 結合具體的教學過程，通過采用試錯課本活動、重歷科學史實驗、解剖教材插圖、多變經典模型、建構思維導圖五種教學策略，闡述了對高中生物核心素養(yǎng)中科學思維的培養(yǎng)。

關鍵詞 科學思維 教學策略 核心素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1問題的提出

2014年4月，教育部頒布的《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》，明確提出發(fā)展學生核心素養(yǎng)是育人的重要目標。其中，科學思維是生物核心素養(yǎng)的一個重要部分。怎樣提高學生的核心素養(yǎng)，在課堂教學中培養(yǎng)學生基于生物學事實和證據進行歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維的思維品質，是教師迫切需要思考和探索的問題。筆者通過思考和教學實踐，提出以下幾種培養(yǎng)科學思維的教學策略。

2培養(yǎng)科學思維的課堂教學策略

2.1試錯課本活動，訓練思維的批判性

發(fā)展批判性思維是培養(yǎng)科學思維的一個重要的途徑。在高中生物教材中有許多以實驗為載體的活動。教師在開展這些實驗活動時，可以引導學生批判性地看待實驗活動，即引導學生在動手操作的同時，思考這樣操作的原因，以及這些實驗操作的生物學內涵。

例如在“模擬孟德爾雜交實驗”中，教師在兩個塑料桶中放入黃色和綠色的彈珠，分別代表“Y”和“y”基因，讓學生模擬一對相對性狀的雜交實驗?；顒娱_始時，先由教師提供實驗方案一和實驗方案二（表1），并將課堂交給學習的主導者——學生。學生首先通過嘗試錯誤的活動操作，比較錯誤操作的實驗結果與書本活動的實驗結果，反思產生結果相差甚遠的原因。接著，學生通過對照、比較分析發(fā)現，產生偏差的原因是塑料桶中兩種顏色彈珠的數量不等和兩種顏色的彈珠質感不同。數量不等和彈珠質感不同都會非隨機抽取兩種彈珠而導致概率不等，而這和孟德爾的分離定律中所闡述的等位基因分離產生數量相等的兩種配子的結論不統(tǒng)一。然后，學生根據分離定律的內涵提出修正方案，進行自我矯正，改進實驗方案，實施自我審查式的實驗方案，即實驗方案三和方案四（表1），再次模擬一對相對性狀的雜交實驗。實驗結束，學生總結交流模擬孟德爾雜交實驗的注意事項，理解活動的本質內涵。

這樣，學生通過試錯教材活動，分析錯誤原因，進行批判性理解，不僅能深刻認識活動的內涵，完善自身的認知結構，同時通過理性分析、評估方案、解釋原因、自我審查、自我矯正，推動思維的深層發(fā)展。

2.2重歷科學史實驗，培養(yǎng)思維的嚴謹性

生物科學史是生物課堂教學資源的重要部分，所呈現的不僅僅是科學家探究生物科學的操作過程，更能展現科學家的思考過程。它不但能激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生理解生物學知識，而且在啟迪學生的思考，培養(yǎng)學生科學思維方面有極其重要的作用。例如在植物生長素發(fā)現史的研究過程中，教師可以采用“問題產生一引發(fā)實驗一得出結論一猜想并引發(fā)新問題”的教學回路圖的形式開展教學，其教學主線示意圖見圖1。

這樣的蛇形的思維過程不僅把生長素發(fā)現史中的達爾文父子實驗、波森·詹森實驗和溫特實驗等有機串聯在一起，而且讓學生深刻體會科學家在科學發(fā)現過程中的科學思維和科學方法，培養(yǎng)了思維的嚴謹性。

2.3解剖教材插圖，培養(yǎng)思維的靈活性

教材插圖是生物學教材的重要組成部分，包含了生物學概念、生理過程及重要的科學史實驗等。充分重視教材插圖并善加利用，也是教師培養(yǎng)學生的科學思維的一個重要手段。例如在必修1“物質出入細胞的方式”一節(jié)中，在完成教材活動“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”后，教師把書本中“滲透作用使紅細胞破裂，使植物細胞發(fā)生質壁分離”的圖片展示給學生，拋出問題情境：若將紅細胞和植物細胞分別放在一系列濃度梯度外界溶液中，用曲線圖預測兩種細胞的數量和體積與外界溶液濃度的關系。教師引導學生建構模型（圖2），要求學生分析和解釋兩種模型的產生差異的原因。學生經過深層思考后，比較得出：動、植物細胞壁結構的有無是產生兩種細胞模型變化的本質原因。

這樣的建模活動不僅把教材插圖中隱藏的隱性內涵顯性呈現，突破了對教材插圖淺層的識圖學習，而且把教學重點轉移到了培養(yǎng)學生科學思維上。學生在已有的課本教材活動的認知基礎上，深度地進行變式思維，尋同求異，大大提升了思維的靈活性。

2.4多變經典模型.訓練思維的發(fā)散性

生物學教學重視知識的遷移、方法的運用和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。教師在教學中可利用書本已經構建好的經典模型，提出設置一系列問題，引導學生應用模型，并改變模型，實現對模型的用和變的靈活轉換。例如在減數分裂復習課中，教師利用經典的減數分裂模型（圖3），設置遞進式的三個轉換模型的問題：

①畫出一對常染色體和一對XY性染色體的減數分裂過程。②分析一個基因型為AaX^BY的精原細胞，減數分裂后產生其中一個精子的基因型為AY，思考另外3個精子的基因型類型。③思考某生物（AaBb）減數分裂過程中的一個細胞（圖4），推導出這個細胞的產生原因及產生配子種類。

學生利用減數分裂的經典模型逐步理解在減數分裂過程中一對異型同源染色體的行為變化，明確染色體行為變化過程中其上的基因變化，最后通過還原問題源圖4中的異常細胞在減數分裂第一次分裂前期的正常模型和其可能的變異模型1、2、3，深刻理解減數分裂發(fā)生變異對生物變異的影響。

這樣，教師設置一系列遞進式問題，通過對經典模型的多樣變式、課堂討論交流，找到解決問題的相應方法和策略，既能用模型，又能變模型，從而在新情境中舉一反三，實現思維的變通和發(fā)散，實現知識的遷移和運用。

2.5建構思維導圖，培養(yǎng)思維的整合性

思維導圖是以一個核心概念為中心，向四周發(fā)數，每一個分支呈現與主干知識相關的知識點，最后，構成一個樹狀的知識網絡。思維導圖能使知識結構直觀形象，同時也能顯性呈現思維過程。例如，在關于“細胞的概述”一課的復習過程中，教師以多種多樣的細胞為切入點，發(fā)散性地讓學生分類羅列出教材中相關的細胞及其相關的知識點，構建細胞種類的思維導圖。學生通過思考整合，先將細胞分為原核細胞和真核細胞，再將真核細胞主要分為動物細胞和植物細胞，然后再發(fā)散性地列舉出各種類型的原核細胞、植物細胞和動物細胞。在整個過程中，教師充當學生思維進程的記錄員，在黑板上呈現細胞種類及相關作用的思維導圖（圖5）。

在這種以思維導圖開展復習教學的過程中，核心概念細胞是“面”，統(tǒng)領了高中生物五本教材的知識框架，然后以這個核心概念輻射出相關的“線”，即原核細胞和真核細胞，最后發(fā)散出“點”，即高中生物五本教材中所涉及的各種各樣細胞及其特點。這種以“面、線、點”思維導圖學習方法，不僅可以梳理核心概念的知識脈絡，而且使學生在形成完整的知識框架的同時，大大提升了思維的整合性。

3培養(yǎng)科學思維的課堂教學策略的應用思考

在以核心素養(yǎng)為目標的教學改革中，怎樣把包含科學思維等四大成分的生物核心素養(yǎng)有效地融入教學課堂中，是每位教師的重要命題。實踐證明，通過上述五種教學策略，能有效地讓學生生成深度學習，形成一定的思考力，使思維既清晰又敏捷，既嚴謹又發(fā)散。