陳洋芳

摘 要：在生物學(xué)核心素養(yǎng)中，科學(xué)思維是深化和落實新課程改革的關(guān)鍵，在生物課堂教學(xué)中可從問題引導(dǎo)、模型建構(gòu)、生物史學(xué)習(xí)、概念教學(xué)和科學(xué)實驗等五個方面提升科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：高中生物;科學(xué)思維;培養(yǎng)策略

On the cultivation strategy of scientific thinking in biology classroom teaching in senior high school

Abstract：In biology core literacy，scientific thinking is the key bridge to deepen and implement the new curriculum reform.In biology classroom teaching，scientific thinking can be improved from five aspects：problem guidance，model construction，biological history learning，concept teaching and scientific experiments.

Key word：High school biology;Scientific thinking;Training strategy

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）中明確提出：“科學(xué)思維是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力。”高中生物的科學(xué)思維是理性思維，也是批判性思維和創(chuàng)造性思維?，F(xiàn)代社會知識更新?lián)Q代快，科學(xué)思維能力能夠幫助學(xué)生不斷求知探索，并運(yùn)用科學(xué)的思維方式對事物論證試驗，有助于學(xué)生提升解決問題的思維能力，用理性的思想去解決生產(chǎn)生活中的問題，這也是適應(yīng)新時代，面向未來都應(yīng)具備的一種核心素養(yǎng)。

教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要手段，應(yīng)充分運(yùn)用科學(xué)思維方法的研究成果，采取相應(yīng)的教學(xué)策略和方法來達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。本文結(jié)合教學(xué)實踐，從問題引導(dǎo)、模型建構(gòu)、生物史學(xué)習(xí)、概念教學(xué)和科學(xué)實驗等方面總結(jié)了幾點(diǎn)高中生物課堂科學(xué)思維的培養(yǎng)策略。

一、重視問題引導(dǎo)式教學(xué)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維

教師在課堂教學(xué)中要充分利用多媒體技術(shù)，如圖片、視頻、熱點(diǎn)時事、科學(xué)史實和實驗探究等創(chuàng)設(shè)問題情境，活躍學(xué)生的思維。多設(shè)置真實的情境讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，形成認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生在原有認(rèn)知上，對問題進(jìn)行分析、歸納及概括，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

在教學(xué)中可根據(jù)學(xué)生思維水平的“最近發(fā)展區(qū)”來設(shè)置問題，即學(xué)生通過思考分析容易解決的。這類型的問題能較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，且學(xué)生能夠在教師所設(shè)定的情境中通過自主探究及合作交流，提升自身的思維品質(zhì)。如在教學(xué)“基因在染色體上”一課，通過“果蠅雜交實驗”對實驗結(jié)果進(jìn)行討論，基于學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上，設(shè)置了幾個由淺至深的問題：1.分析該實驗是否遵循分離定律？2.根據(jù)哪個雜交組合能夠判斷果蠅的顯隱性性狀？理由？3.摩爾根的果蠅雜交實驗與孟德爾的豌豆雜交實驗存在哪些異同點(diǎn)？4.果蠅白眼性狀的遺傳如何解釋？以上問題符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，能較有效地引導(dǎo)學(xué)生在課堂上開展相應(yīng)的探究性活動?！耙詥柎賹W(xué)”的教學(xué)策略充分體現(xiàn)了新課標(biāo)中以學(xué)生為主體的思想，并有助于發(fā)散學(xué)生的思維，鍛煉了學(xué)生的歸納與概括能力以及創(chuàng)造性思維和批判性思維。

二、通過模型建構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生概念的生成

模型建構(gòu)教學(xué)，是過程式教學(xué)，重點(diǎn)不是讓學(xué)生得到這個模型，而是讓學(xué)生在這個過程中，學(xué)會使用科學(xué)方法，感受知識生成的過程，實現(xiàn)知識有意義的建構(gòu)。模型建構(gòu)是建立在大量生物學(xué)事實的基礎(chǔ)上對生物學(xué)規(guī)則的概括和總結(jié)，可作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要手段。高中生物教學(xué)中運(yùn)用較多的有物理模型、概念模型以及數(shù)學(xué)模型。建構(gòu)模型的過程不僅需要通過抽象、概括，抓住事物的本質(zhì)，又需要將抽象的認(rèn)識具象化地展現(xiàn)，具有很高的思維訓(xùn)練價值。

課堂教學(xué)中應(yīng)多引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析綜合、歸納總結(jié)及類比推理等思維方法來實現(xiàn)模型建構(gòu)。要根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)，選擇適宜的模型進(jìn)行模型建構(gòu)教學(xué)，注意讓學(xué)生通過嘗試建立模型，體驗建立模型建構(gòu)中的思維過程，熟悉建模方法，并加深相關(guān)生物學(xué)概念的理解。如：在建立“真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)”模型中，教材中并沒有指定具體的材料，而給學(xué)生自由發(fā)揮創(chuàng)造留出了極大的空間。在學(xué)習(xí)完細(xì)胞器和細(xì)胞核的相關(guān)知識后，以小組為單位，教師布置學(xué)生做動植物細(xì)胞模型，提醒學(xué)生制作時的注意事項，如動植物細(xì)胞的不同，細(xì)胞核和細(xì)胞器的比例，如何體現(xiàn)細(xì)胞器間的協(xié)調(diào)配合等。這樣的模型建構(gòu)活動能夠充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，并在小組協(xié)作中體驗到合作學(xué)習(xí)的樂趣，有助于學(xué)生更好地掌握細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，活化了抽象概念，強(qiáng)化了相關(guān)概念的生成。

三、利用生物科學(xué)史，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

“生物科學(xué)史”是以生物學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展過程為框架，對具有里程碑式意義的成果的發(fā)現(xiàn)探索過程中科學(xué)家所遇到的難題以及相關(guān)解決方法的記錄，是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。很多生物學(xué)發(fā)現(xiàn)都離不開對歷史結(jié)論的質(zhì)疑和批判，如：“光合作用的探索歷程”“DNA結(jié)構(gòu)的探索歷程”和“生長素的發(fā)現(xiàn)”等，因此在遇到認(rèn)知沖突時，要引導(dǎo)學(xué)生突破思維定式，敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生敢于挑戰(zhàn)的批判性思維。

在生物史課堂教學(xué)中，教師要創(chuàng)設(shè)情境，給予學(xué)生相關(guān)的研究背景，引導(dǎo)學(xué)生置身科學(xué)家當(dāng)時的情境，明晰科學(xué)研究的思路和方法。通過重溫科學(xué)家們的探索歷程來發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和思維能力。如在細(xì)胞膜成分探索歷程中，教材中安排了大量科學(xué)史的內(nèi)容，可先通過資料展示，列舉科學(xué)家已觀察到的現(xiàn)象和已有的知識，重溫科學(xué)家們對生物學(xué)現(xiàn)象或結(jié)論不斷質(zhì)疑和論證的過程。采用問題導(dǎo)學(xué)，學(xué)生分組討論，學(xué)習(xí)“提出假說”這一科學(xué)研究方法，體驗構(gòu)建細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)歷程，認(rèn)同科學(xué)理論的形成是永無止境的，需要有科學(xué)探索的精神、科學(xué)思維和技術(shù)手段的結(jié)合。學(xué)生通過分析科學(xué)史，促進(jìn)了學(xué)生對知識的主動建構(gòu)，加深了對抽象概念的理解，有利于更好地掌握基本概念和原理。同時也體驗了科學(xué)家的探究方法，感悟到了科學(xué)家不斷探索鉆研的精神品質(zhì)，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，體現(xiàn)學(xué)科育人價值。

四、聚焦生物概念的建構(gòu)，提升學(xué)生的歸納與概括能力

生物學(xué)概念是建立生命觀念、提升科學(xué)思維的基礎(chǔ)，在生物教學(xué)中應(yīng)聚焦生物學(xué)重要概念的建構(gòu)，考慮概念之間內(nèi)在的邏輯，形成概念體系。概念教學(xué)要求學(xué)生將大量的生物學(xué)事實進(jìn)行歸納概括，需對概念有充分的理解。概念式教學(xué)策略不僅可以提高學(xué)生思維的敏捷性，也可提高學(xué)生的歸納與概括能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

教師在教學(xué)中要幫助學(xué)生自主構(gòu)建知識點(diǎn)，將形象具體的知識上升到抽象概括的知識，可通過實物、標(biāo)本、模型和多媒體等直觀材料讓學(xué)生認(rèn)識概念。在教學(xué)中要明確將概念的建立作為內(nèi)容選擇和組織的目標(biāo)。例如：在“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”一課中，關(guān)于氨基酸概念的生成，可先根據(jù)教材中“氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)”思考討論活動，讓學(xué)生比較幾種氨基酸的結(jié)構(gòu)，求同歸納，自行總結(jié)出氨基酸的結(jié)構(gòu)，同時通過這樣的思維過程生成氨基酸的概念，不僅理解深刻，也容易遷移應(yīng)用?！暗鞍踪|(zhì)的功能和結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？”教師應(yīng)當(dāng)充分利用教材中氨基酸形成血紅蛋白的示意圖，啟發(fā)學(xué)生思考氨基酸如何構(gòu)成蛋白質(zhì)，幫助學(xué)生從圖式直觀中提煉出問題的本質(zhì)并形成概念，闡明“氨基酸是蛋白質(zhì)的基本單位”，“氨基酸的序列及其空間結(jié)構(gòu)決定了它的功能”等概念，從而形成“蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者”這一重要概念。歸納與概括方法是學(xué)生在概念構(gòu)建時最常用的一種思維方法，能促進(jìn)有意義的學(xué)習(xí)，故可聚焦生物學(xué)概念建構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有意義的知識建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納與概括能力。

五、重視科學(xué)實驗過程，提升學(xué)生的演繹推理能力

生物實驗是一種以認(rèn)識生命運(yùn)動的本質(zhì)和規(guī)律為目的的實踐，意在提高學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)思維品質(zhì)，特別是科學(xué)思維的培養(yǎng)。

教師可多運(yùn)用探究實驗來激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和邏輯思維能力。鼓勵學(xué)生敢于對一些操作或結(jié)論提出質(zhì)疑，“提出假說”，并自行設(shè)計探究方案合作討論，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，提升學(xué)生的思維品質(zhì)。如在“基因在染色體上”一課中，教師在介紹薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗時可按科學(xué)史的順序，引導(dǎo)學(xué)生分析摩爾根的果蠅雜交實驗，再利用教材中的“思考討論”活動，啟發(fā)學(xué)生結(jié)合之前所學(xué)的假說演繹法，自主設(shè)計實驗來對摩爾根的解釋進(jìn)行驗證。使學(xué)生認(rèn)識到實驗驗證的重要性，進(jìn)一步體驗假說——演繹法，最終認(rèn)同基因位于染色體上這一事實。生物實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重地，學(xué)生通過重溫科學(xué)實驗過程，置身于相應(yīng)的情境，積極主動思考，能夠促使其高階思維的發(fā)展，最終達(dá)到知識學(xué)習(xí)和思維訓(xùn)練的同步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

周紅.生物學(xué)核心素養(yǎng)在高中生物科學(xué)史教學(xué)中的實現(xiàn)[J].生物學(xué)教學(xué)，2017，42（06）：12-14.