歐陽榮金

（福建省漳浦縣長春中學 福建漳州 363200）

生物學概念是生物學課程的基本組成，包括了對生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋。形成生物學概念一般需要進行分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括等科學思維的過程和方法。因此，科學思維方法是形成概念的重要方法。但是，對學生科學思維的培養(yǎng)，一節(jié)課所能應用的方法是有限的。因此，教師應該充分利用各種教學資源，根據(jù)不同的教學內容，選擇不同教學策略，配合多種方法，有效地發(fā)展學生的科學思維。這不僅是生物學作為科學課程所應抓住的學科本質教學，也是當前落實學科核心素養(yǎng)的緊迫教學任務。下面將以人教版初中生物學幾個案例教學，共同探討如何幫助學生在構建概念過程發(fā)展科學思維。

1 以生物學史為背景，培養(yǎng)學生的科學思維

生物科學史是生物學家探索生物世界的“痕跡”，不僅記載著生命科學知識的形成過程，而且也蘊含著科學家的科學精神，特別是科學思維方式，是生物學教育的重要資源之一。因此，在生物學教學過程中，教師要善于應用生物學史來促進學生科學思維的發(fā)展，讓學生“感同身受”，用模仿方式與科學家“共成長”，幫助學生理解生物科學的本質和精神。

如在八年級上冊“病毒”這節(jié)中，對于病毒發(fā)現(xiàn)史的教學，教材介紹了伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)將患花葉病的煙草榨出液，用能將細菌濾去的過濾器進行過濾，再用濾液感染正常的煙草，結果煙草患病了。教材還介紹了20世紀初，科學家首次用電子顯微鏡觀察到病毒。學習這兩個“史例”時，教師引導學生比較細菌和病毒的大小，并說明判斷理由。學生可通過這兩個“史例”分析、比較、歸納，得出判斷依據(jù)：實驗現(xiàn)象①細菌不能，但“病毒”能通過細菌過濾器；實驗現(xiàn)象②光學顯微鏡能觀察到細菌，但不能觀察到病毒。最后，由這兩點實驗現(xiàn)象可進一步概括并推出實驗結論：“病毒比細菌小”這一概念。

推理、歸納、概括能力是科學思維的重要組成，教師以生物學史為背景，使學生有一種“身臨其境”之感，與科學家共探究之感，產生在生物學史的發(fā)展過程成長之感。教師挖掘生物學史的內容，培養(yǎng)學生的推理、歸納、概括能力，必能促進學生科學思維的發(fā)展。

2 以發(fā)現(xiàn)問題為動力，發(fā)展學生的科學思維

北京大學的趙凱華教授認為：好的教師不是講得學生沒有問題可問，而是啟發(fā)學生提出深刻的問題。受傳統(tǒng)教育等因素的影響，多數(shù)學生從不懷疑教師所講、教材所述，甚至達到“盲從”的地步。教師應當鼓勵學生要敢于超越老師，超越教材，要有挑剔的眼光思考、發(fā)現(xiàn)問題。在課堂教學中，教師要創(chuàng)設情境，促使學生主動參與到學習中來，激發(fā)學生的興趣，鼓勵學生大膽質疑。質疑是對學習材料提出問題，是培養(yǎng)學生批判性思維的開始。強烈的質疑是思維的動力，是原知識與現(xiàn)知識的碰撞，可以是生物學知識與其他學科知識的沖突，可以是課本知識與生活常識的矛盾等。教師要充分利用學生的質疑，引導學生從多角度分析事物，發(fā)展學生科學思維。當然，教師要注意引導學生質疑要有理有據(jù)，把握好“度”，不是引導學生懷疑一切。

例如，在八年級上冊“病毒的種類”教學，病毒根據(jù)寄生的細胞分為動物病毒、植物病毒、細菌病毒三種。教師可以引導學生回顧學習過的生物種類，促使學生對照不同寄主產生疑問：有寄生在真菌細胞中的病毒嗎？這時，教師要即時給學生釋疑：自然界中當然有真菌病毒存在。接著，教師提供資料：1962年，英國的霍林斯等在電子顯微鏡下從栽培蘑菇中發(fā)現(xiàn)了與病害有關的3種病毒：直徑25 nm和29 nm的球形病毒以及19×50 nm的短棒狀病毒。1967和1968年，克里奇米和埃利斯在匐枝青霉提取物的抗病毒部分中找到了多邊形病毒顆粒?？梢?，自然界是存在真菌、病毒的。又如，教材介紹病毒的大小的表述“它們比細菌小得多，只能用nm（百萬分之一mm）來表示它們的大小”。這與學生在數(shù)學、物理的學習產生了矛盾。學生產生疑問：其他如m、cm等長度單位不能用來表示病毒的大小嗎？教師對學生的正確質疑要及時給與肯定，教材的“只能”一詞用法不當。

以發(fā)現(xiàn)問題為動力的策略，也可應用在不同章節(jié)的教學中。例如，在七年級下冊第四章第四節(jié)“輸血與血型”中，教材描述到不同血型的血液混在一起時，可能發(fā)生凝集反應，危及生命。但在第一章第二節(jié)“人的生殖”中，教材卻明確告訴我們：胎盤的毛細血管和臍帶的毛細血管相通。胎兒和母體的血液直接“相通”嗎？很多母子、母女的血型不同，為什么不會危及到他（她）們的生命？教師要引導學生回顧已學知識，對新知識的學習產生質疑，面對學生的質疑教師也要及時給與釋疑，質疑教材中“相通”一詞，挑戰(zhàn)權威，不盲從。再與學生一起查閱資料，根據(jù)資料判斷“相通”用詞不當。因為胎盤的毛細血管和臍帶的毛細血管是相互纏繞的。

當然，以發(fā)現(xiàn)問題為動力的策略需要教師在備課中精心挑選具有典型性的教材資源，才能更好地培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出質疑、進行釋疑的能力。沒有質疑的思維通常是被動的。質疑是思維的動力，能促進學生發(fā)展科學思維。

3 以生活實例為情境，培養(yǎng)學生的科學思維

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱《課標》）明確指出“注重使學生在現(xiàn)實生活的背景中學習生物學，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念?！敝R源于生活、回歸生活、高于生活是新課程改革的理念之一?！墩n標》要求“生物學教學要注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系”。生活中處處是“生物學”，我們的生活中充滿了生物知識。當然，科學思維培養(yǎng)難以通過灌輸、死記硬背而建立，需要教師為學生創(chuàng)設真實的學習情境，當面對需要進行科學思維的情境真正出現(xiàn)時，學生才能做到主動地思考。教師要善于創(chuàng)設生活化的情境，以生活實例作為題材，將生物學教學內容和生活實例緊密聯(lián)系在一起，創(chuàng)設真實的學習情境，能有效讓學生用生物學知識分析、解釋生活中的生物現(xiàn)象、生物問題；同時，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的分析、應用能力，進而提高學生的科學思維。

同樣在“病毒”這章教學時，教師可以提出問題：請說出自己知道的動物病毒。由此，學生結合自己熟知的病毒，可以說出流感病毒、艾滋病病毒等很多種?；蛘?，教師也可結合當前疫情，提出問題：2020年初，中國大地特別是湖北武漢進行的肺炎防治工作針對的是什么生物？學生自然回答“冠狀病毒”。教師追問：“冠狀病毒屬于什么病毒？”學生回答“動物病毒”。接著，教師結合教材學習內容，進一步提問：冠狀病毒的結構有哪些？學生自主閱讀教材，歸納出“冠狀病毒的結構包括蛋白質的外殼和內部的遺傳物質”。結合當前疫情顧慮，教師設計問題，以促進學生達到學以致用：冠狀病毒對我們的生活有什么影響？學生思路回到生活中，回到2020年被延長的寒假。

教師在教學中將生活和生物學知識有機結合，使學生學以致用，提升科學思維，以便學生在以后生活中遇到問題時，可以主動用生物學知識加以分析。

4 以模型建構為平臺，培養(yǎng)學生的科學思維

建構主義學習觀認為，學習不是被動的接受，也不只是書本知識的直接獲得，而是學習者以其特有的經驗和認知方式對材料進行選擇、加工和改造，并賦予現(xiàn)實以獨特意義的一種建構。模型建構教學能夠幫助學生正確理解生物學概念，提升判斷、推理等思維過程。模型是科學認識過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一，通過建構模型，抽象的概念具體化、形象化。模型是學生學習生物學知識的重要手段。模型建構過程是學生觀察、動手、歸納、概括、分析等能力的綜合體現(xiàn)，也能提高學生的判斷、推理能力。通過建構模型，學生能更全面地理解概念，體會科學探究過程，培養(yǎng)綜合能力，提升科學思維。

初中生物學中常見的模型有物理模型、概念模型和數(shù)學模型。例如，在學習病毒時，教師可以讓學生在課堂當場畫出病毒的模型，課后再用實物構建病毒模型。通過模型制作實踐活動，學生能進一步認識沒有細胞的病毒結構，加深對病毒的認識。有學生用硬紙殼作“蛋白質外殼”，用橡皮泥精心捏制“內部遺傳物質”。硬紙殼、小彈簧、鐵絲等制作的噬菌體更是惟妙惟翹。建構病毒模型的過程加深了學生對病毒的理解，促進學生科學思維的提升。教師也可以讓學生用實物構建動物細胞、植物細胞、細菌細胞的模型，加深學生對相關細胞結構的認識；并在復習課上，進一步比較這些細胞的異同點。這都是物理模型在初中生物教學中的應用。

概念模型的特點是圖示比較直觀化、模式化，揭示事物的主要特征、本質，又直觀形象、通俗易懂。特別是在復習課中發(fā)揮巨大的作用。例如，在初中生物的復習課中，教師可以利用如圖1所示的概念模型，促進學生復習相關的概念：圖1中的A、a、b、c的概念可以分別是：生態(tài)系統(tǒng)的生物部分、生產者、消費者、分解者；血管、動脈、靜脈、毛細血管；血細胞、紅細胞、白細胞、血小板；腎單位、腎小球、腎小囊、腎小管；細菌、球菌、桿菌、螺旋菌；病毒、動物病毒、植物病毒、細菌病毒；傳染病流行的基本環(huán)節(jié)、傳染源、傳播途徑、易感人群……在舉一反三、概念相互聯(lián)系的過程中，學生的科學思維可以得到較大的發(fā)展。

圖1 某概念模型示意圖

數(shù)學模型是用來定性或定量表述生命活動規(guī)律的計算公式、函數(shù)式、曲線圖以及由實驗數(shù)據(jù)繪制成的柱形圖、餅狀圖等。這種模型在光合作用的教學中較常見，在坐標圖中可以直接體現(xiàn)光照強度和氧氣吸收量的關系等。數(shù)學模型可以加深學生對生命活動規(guī)律相應的“量”的關系，提升學生的科學思維。

其實，概念的形成過程就是建立模型的過程，每個概念的形成離不開科學思維方法。模型建構教學能夠幫助學生正確理解生物學概念，為其形成生物學判斷、推理等思維過程奠定基礎。有意識、有計劃、有目的建構模型能有效促使學生掌握知識、提升能力、發(fā)展科學思維。

總之，雖然現(xiàn)在初中生物學概念教學中存在一定的思維教學，但與科學技術的迅猛發(fā)展和社會的迫切需求相對照，還是遠遠不夠的?？茖W思維能力并非天賦能力，學生可以從概念教學中通過不斷訓練而習得的。因此，教師要結合概念的形成過程，利用實際教學中各種資源，以科學史為背景、發(fā)現(xiàn)問題為動力、生活實例為情境、模型構建為平臺等，發(fā)展學生科學思維的能力和品質，這也是生物學教學的重要目標之一。