謝琳純 黃勝琴

2014年3月，《教育部關(guān)于全面深化課程改革 落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中明確提出，要在學(xué)科教學(xué)中落實核心素養(yǎng)。生物學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生獲得的持久能力和品格，是學(xué)生終身受益的學(xué)習(xí)成果。其中，科學(xué)思維是學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界、爭取獲得高質(zhì)量結(jié)果的思維方式和習(xí)慣[1]。如何讓核心素養(yǎng)在課堂上落地，如何把科學(xué)思維融入生物學(xué)教學(xué)之中，是廣大生物教師迫切需要思考和探索的問題。本文以人教版初中生物七年級下冊的“肺與外界的氣體交換”教學(xué)片斷為例，從初中生物學(xué)課堂教學(xué)的不同環(huán)節(jié)，就如何采取不同教學(xué)策略有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維進(jìn)行分析和討論。

一、巧設(shè)認(rèn)知沖突 發(fā)展批判性思維

認(rèn)知沖突是思維發(fā)展的起點，也是思維發(fā)展的必要條件。認(rèn)知沖突分為兩種類型，主體間認(rèn)知沖突和主體內(nèi)認(rèn)知沖突。在導(dǎo)入時，教師設(shè)置一個親身體驗小游戲，請學(xué)生將雙手放在肋骨外側(cè)，深吸一口氣，感受一下“是胸廓擴(kuò)大導(dǎo)致吸氣，還是吸氣引起胸廓擴(kuò)大”，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的觀點。生生對話引發(fā)主體間認(rèn)知沖突，學(xué)生發(fā)現(xiàn)已有的知識無法解決雙方的矛盾，激發(fā)了學(xué)習(xí)者的批判性思維，調(diào)動起學(xué)習(xí)動機(jī)。其中大多數(shù)學(xué)生支持“吸氣引起胸廓擴(kuò)大”，而通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)事實是“胸廓擴(kuò)大導(dǎo)致吸氣”，新知識與學(xué)生已有生活經(jīng)驗產(chǎn)生主體內(nèi)認(rèn)知沖突，學(xué)生內(nèi)省并調(diào)整認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)認(rèn)知順應(yīng)，在此過程中，學(xué)生的批判性思維進(jìn)一步得到發(fā)展。

批判性思維既包括闡釋、分析、推理、評估、解釋和自我調(diào)整等認(rèn)知技能，也包括好奇、敏銳和求真等思維習(xí)性，是核心素養(yǎng)重要特點在教學(xué)方面的特別體現(xiàn)。因此教師要善于設(shè)置認(rèn)知沖突或采用其他方式讓學(xué)生主動質(zhì)疑、批評、自主思考并提出論據(jù)，幫助學(xué)生構(gòu)建批判性思維。

二、使用直觀模型 發(fā)展形象思維

模型與建模是科學(xué)思維的內(nèi)涵之一。教師基于已學(xué)知識“膈肌運(yùn)動會引起胸廓容積變化”提出問題“胸廓容積變化時，肺有什么變化嗎”，然后展示教師自制的模擬膈運(yùn)動的裝置，用塑料瓶模擬胸廓，“Y”型玻璃管模擬氣管和支氣管，氣球模擬肺，彈力膜模擬膈。直觀的教具克服了生理過程的抽象性，使學(xué)生觀察到原本無法直接觀察、缺乏可視化的膈運(yùn)動。學(xué)生通過觀察教師的演示活動(如圖1所示)，得出結(jié)論：“膈肌收縮時，胸廓擴(kuò)大，肺擴(kuò)張；膈肌舒張時，胸廓縮小，肺收縮?！睂W(xué)生在觀察過程中，膈肌運(yùn)動的直觀形象在學(xué)生的頭腦中形成表象，使學(xué)生聯(lián)想整個生理過程，發(fā)展了學(xué)生的形象思維。

圖1 模擬膈運(yùn)動的裝置

形象思維是借助頭腦中的形象材料來思考問題的一種思維方式，包括表象的再現(xiàn)、想象和聯(lián)想。生物學(xué)有些概念和生理現(xiàn)象比較抽象，教師可以借助模型、視頻、動畫或其他方式讓學(xué)生進(jìn)行想象和聯(lián)想，驅(qū)動學(xué)生利用形象思維理解生物學(xué)知識[2]。

三、開展實驗活動 發(fā)展分析與綜合思維

科學(xué)實驗可以助力思維能力的培養(yǎng)。在學(xué)生總結(jié)出胸廓變化與肺變化之間的關(guān)系后，教師提出問題“肺擴(kuò)張和收縮時，氣體是怎么運(yùn)動的”，并開展實驗探索答案。由于初一學(xué)生沒有學(xué)過物理，對氣壓相關(guān)內(nèi)容存在認(rèn)知障礙，教師增加針筒實驗活動(如圖2所示)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)氣壓知識。

教師先給每位學(xué)生發(fā)針筒，指導(dǎo)學(xué)生將活塞拉出一段距離，一只手指堵住針筒口，另一只手推動活塞，提問學(xué)生：“有什么感覺？為什么推不動了？”隨后讓學(xué)生松開推動活塞的手，再提問:“活塞的位置發(fā)生了什么變化？活塞后退的速度是怎么變化的？”師生共同操作，分析和歸納出：“氣體是有壓力的。容器容積變小時，氣體壓力變大，容器容積變大時，氣體壓力變小?！苯又處熥屗袑W(xué)生在針筒口綁上一個氣球，一只手捏住氣球，手指堵住針筒口，另一只手推動活塞，再松開手指，提問學(xué)生：“手指放開后，氣球發(fā)生了什么變化？氣體的流動方向是怎樣的？”師生共同操作，分析和歸納出：“氣體的流動方向是從氣壓高的地方流向氣壓低的地方。”教師通過引導(dǎo)學(xué)生一步一步分析實驗，最后歸納、綜合得出：“肺擴(kuò)張，肺內(nèi)氣壓低于大氣壓，吸氣；肺收縮，肺內(nèi)氣壓高于大氣壓，呼氣?！?/p>

圖2 探索氣體流動方向的實驗操作

分析與綜合思維是將整體分解為局部，再對局部分別進(jìn)行研究，分析之后要結(jié)合成整體、綜合起來的思維。生物教學(xué)包含許多實驗活動，教師可以在實驗和探究過程中滲透分析與綜合的思維方法，養(yǎng)成學(xué)生良好的思維習(xí)慣，進(jìn)而提升分析問題、解決問題的能力。

四、結(jié)合生活案例 發(fā)展遷移思維

類比遷移是促進(jìn)思維遷移的有效手段。在學(xué)完肺與外界氣體交換的基本原理后，學(xué)生已經(jīng)明白導(dǎo)入處問題的答案，即胸廓擴(kuò)大導(dǎo)致吸氣。此時，教師呈現(xiàn)生活案例，詢問學(xué)生，當(dāng)人遇到緊急情況停止呼吸時，為什么急救人員會采取胸外按壓的方式使人恢復(fù)自主呼吸。讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析、解答這個問題，發(fā)展遷移思維。

遷移思維是學(xué)生利用已有的知識、經(jīng)驗思考與之相似、相關(guān)聯(lián)的問題的思維。初中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中提到學(xué)生在能力方面的目標(biāo)，要初步學(xué)會運(yùn)用所學(xué)的生物學(xué)知識分析和解決某些生活、生產(chǎn)或社會實際問題[3]。但是這種能力不是一蹴而就的，需要教師在日常教學(xué)中讓學(xué)生不斷實踐與練習(xí)，要經(jīng)常把生活中的情境或問題帶到課堂中讓學(xué)生類比遷移進(jìn)行解決，發(fā)展遷移思維。

五、重視課堂小結(jié) 發(fā)展歸納與概括思維

課堂小結(jié)是培養(yǎng)歸納與概括思維的有效過程。教師通過以流程圖為形式的板書對肺與外界氣體交換的過程進(jìn)行總結(jié)(如圖3所示)，總結(jié)的過程就是讓學(xué)生經(jīng)歷歸納與概括的過程。

圖3 “肺與外界氣體交換”教學(xué)片斷的板書設(shè)計

歸納與概括思維指在頭腦中把對象的各個組成部分聯(lián)系起來，或把事物的個別特性或個別方面結(jié)合成整體的思維[4]。教師在每節(jié)課或每個教學(xué)片斷的最后，可以借助板書或幻燈片，以流程圖、表格或概念圖等方式進(jìn)行課堂小結(jié)，有利于學(xué)生從大量的生物學(xué)事實中歸納與概括出基本的生物學(xué)規(guī)律。

六、設(shè)置問題鏈 發(fā)展邏輯思維

問題是思維的引擎?；仡櫿麄€教學(xué)片斷，教師將不同知識點設(shè)計成問題，構(gòu)成問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生剝繭抽絲解決核心問題(如圖4所示)。在導(dǎo)入時教師拋出核心問題，基于已學(xué)知識“膈肌運(yùn)動會引起胸廓容積變化”提出問題一，通過“模擬膈肌運(yùn)動”裝置探明胸廓變化與肺變化的關(guān)系。然后提出問題二，通過“針筒探究活動”探明氣體壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，進(jìn)而理清肺變化與氣體運(yùn)動的關(guān)系。整個教學(xué)片斷，以問題為導(dǎo)向，環(huán)環(huán)相扣，層層深入，一步一步遞推出肺與外界氣體交換的本質(zhì)規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的邏輯思維，培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性。

圖4 “肺與外界氣體交換”教學(xué)片斷的問題鏈

邏輯思維是人的一種抽象思維，是人通過概念、判斷、推理、論證理解和區(qū)分客觀世界的思維[5]。在科學(xué)思維中，清晰的邏輯應(yīng)貫穿始終。教師可以在教學(xué)中設(shè)置問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生循著線索進(jìn)行邏輯推理，層層遞進(jìn)探索新知，幫助學(xué)生發(fā)展邏輯思維。

七、結(jié)語

授人以魚，不如授人以漁。教師不僅要傳授給學(xué)生知識，還應(yīng)該注重對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，教會學(xué)生如何思考，如何用科學(xué)的思維去解決問題，提升生物學(xué)核心素養(yǎng)，讓學(xué)生能夠適應(yīng)未來的學(xué)習(xí)和工作，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。本文提出六種培養(yǎng)科學(xué)思維的教學(xué)策略，事實上，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的方式還有很多，不同的策略側(cè)重培養(yǎng)不同的思維，有的策略可以培養(yǎng)學(xué)生多種思維，這就需要教師在教學(xué)中積極思考、不斷探索。