概念是在認(rèn)識(shí)過(guò)程中，從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，把所感知的事物的共同本質(zhì)特點(diǎn)抽象出來(lái)，加以概括形成的。生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)不是機(jī)械理解，更不是單純記憶，很多學(xué)生在概念學(xué)習(xí)時(shí)存在這樣的問(wèn)題。本質(zhì)上概念是思維的基本形式之一，是思維的產(chǎn)物，而科學(xué)思維是形成概念的重要工具和途徑[1]。教師在教學(xué)中可基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納法、綜合概括、邏輯推理、模型構(gòu)建、批判性思維等方法引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建概念。生物學(xué)教材設(shè)計(jì)是非常重視概念構(gòu)建的，教材中的許多欄目如“思考·討論”、“科學(xué)史話”、“科學(xué)方法”以及教材課后習(xí)題中的“思維拓展”訓(xùn)練等都可以作為素材來(lái)引導(dǎo)學(xué)生分析、思考，最終形成概念。本文以幾個(gè)教學(xué)實(shí)例來(lái)分析科學(xué)思維在生物學(xué)概念構(gòu)建中的作用。

例1 光合作用概念的構(gòu)建。

在學(xué)習(xí)“光合作用”時(shí)，為了幫助學(xué)生理解和掌握光合作用的概念與原理，可以搜集相關(guān)的光合作用探究史組織教學(xué)，運(yùn)用科學(xué)思維的方法去引導(dǎo)學(xué)生形成概念(表1)。

表1 光合作用探索過(guò)程中主要科學(xué)思維方法列表

教學(xué)中沿著光合作用的探索歷程，以“提出問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—得出結(jié)論”的演繹方法為主線，引導(dǎo)學(xué)生基于生物學(xué)事實(shí)，通過(guò)分析、比較、演繹推理等方法進(jìn)行思考，不斷完善對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)，最終學(xué)生自主歸納概括出光合作用的概念：“光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并釋放氧氣的過(guò)程”。

例2 基因概念的構(gòu)建。

在基因概念的學(xué)習(xí)時(shí)，教師可利用教材上“思考·討論”中的生物學(xué)事實(shí)或適當(dāng)增加一些事實(shí)證據(jù)，設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)討論分析、比較、推理等思維過(guò)程逐步得出“基因是DNA 分子上的片段”、“基因有遺傳效應(yīng)”等結(jié)論，最后通過(guò)綜合概括得出“基因是有遺傳效應(yīng)的核苷酸片段”(表2)。

表2 基于科學(xué)思維方法構(gòu)建基因概念

例3 能量流動(dòng)概念的構(gòu)建。

構(gòu)建模型可以使研究對(duì)象簡(jiǎn)化和直觀化，便于理解，是一種重要的科學(xué)思維方法。例如在學(xué)習(xí)“能量流動(dòng)”概念時(shí)，就可以引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建相關(guān)概念模型，達(dá)成對(duì)能量流動(dòng)概念的理解掌握。教學(xué)時(shí)，教師可先帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)要回憶已學(xué)過(guò)的知識(shí)或前概念如：①光合作用、呼吸作用；②生態(tài)系統(tǒng)的成分(生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等)；③食物鏈、食物網(wǎng)及營(yíng)養(yǎng)級(jí)。接著教師可設(shè)置一組問(wèn)題，學(xué)生通過(guò)分析、歸納、推理得出每個(gè)問(wèn)題的答案(表3)。

表3 基于科學(xué)思維方法構(gòu)建能量流動(dòng)概念

在此基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步給出能量流動(dòng)概念模型框架(圖1)，通過(guò)剛才的分析、歸納指導(dǎo)學(xué)生在框架的相應(yīng)位置方框中填入能量的“輸入”、“傳遞與轉(zhuǎn)化”與“散失”，能量流動(dòng)的概念模型建構(gòu)基本完成。最后，教師再給出賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)分析這一事實(shí)案例，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)此圖解進(jìn)行觀察分析，從“包含的生態(tài)系統(tǒng)成分”、“能量流動(dòng)渠道”、“輸入系統(tǒng)的總能量”、“能力的去向”、“能量流動(dòng)特點(diǎn)”等幾個(gè)方面將其與構(gòu)建的能量流動(dòng)概念模型進(jìn)行一致性比較，從而對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)歷能量流動(dòng)概念模型的構(gòu)建過(guò)程，學(xué)生自然而然得出：“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)就是能量的輸入、傳遞與轉(zhuǎn)化、散失的過(guò)程，流動(dòng)過(guò)程中能量是單方向不可逆的且逐級(jí)減少”。

構(gòu)建概念的過(guò)程是一個(gè)科學(xué)思維的過(guò)程，教師在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，可指導(dǎo)學(xué)生從生物學(xué)事實(shí)或證據(jù)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納、推理、演繹、模型構(gòu)建等科學(xué)思維方法去逐步構(gòu)建概念。在構(gòu)建概念的同時(shí)，學(xué)生還會(huì)在已學(xué)過(guò)的概念及新概念之間建立聯(lián)系，形成良好的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這不僅使學(xué)生對(duì)概念的理解掌握更加透徹，還可以訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法的運(yùn)用，促進(jìn)核心素養(yǎng)的提升。