孫愛萍 黃偉文

［摘要］ 教師在教學中應依據(jù)生物學事實，運用不同的科學思維方法，幫助學生構建和深入理解生物學重要概念，以進一步改善學生的思維品質(zhì)。以“染色體數(shù)目變異”教學內(nèi)容為例，通過列舉事實感性認識概念、透過生物學事實理性認知概念、遷移運用生物學現(xiàn)象內(nèi)化概念的教學過程，實施生物學概念教學。通過課例反思，發(fā)現(xiàn)培育科學思維的生物學概念教學的基本起點、延伸臺階與精準反饋等踐行要點。

［關鍵詞］ 科學思維；概念教學；生物學事實；染色體變異；協(xié)同思考

一、科學思維培育的概念教學課例

（一）以多種實例表象感知提升科學思維的主動性

教學過程：教學開始時，教師給學生提供如下一系列的資料：天才音樂指揮家“舟舟”是個先天愚型兒，體細胞中的21號染色體多了一條；豌豆姑娘身高1.28米，檢查表明其體細胞內(nèi)少了一條X染色體；2010年小A高考398分，達到了東南大學的錄取線，但由于身體缺陷，與理想的醫(yī)學專業(yè)失之交臂；自然界中蜂王的體細胞內(nèi)含有32條染色體，但是雄蜂體細胞內(nèi)只有16條染色體；普通西瓜的體細胞內(nèi)含有22條染色體，無籽西瓜的體細胞內(nèi)卻含有33條染色體。教師引導學生比較前兩則材料間，以及后三則材料間的區(qū)別，進而總結出染色體數(shù)目變異的類型。緊接著，教師便提出問題：為什么雄蜂減少16條染色體仍然能正常發(fā)育，無籽西瓜多了11條染色體就無籽呢？這里的16條或11條染色體是一組什么染色體？通過鏈式的追問，激發(fā)學生的學習熱忱，提升他們科學思維的主動性。

【設計意圖】上述教學過程以真實的生物學情境問題導入，相關事例不僅數(shù)量充足、類別豐富，并且均可與“染色體數(shù)目變異類型”概念間建立緊密聯(lián)系。教師以生物學事實現(xiàn)象為導引，在真實情境中挖掘問題，以新知和舊知的交匯處為切入點，最大限度地調(diào)動學生的思維源點，引導其關注“染色體組”概念。在概念教學過程中，教師精心選擇代表性事例，讓學生充分感知生物學現(xiàn)象或生活經(jīng)驗，引起認知沖突，引發(fā)思考，從而激發(fā)學習興趣。正如建構主義理論所認為的那樣，學習是在一定的教學情境下發(fā)生的，只有在有意義的情境中，才能有效地調(diào)動學習者原有認知中的相關經(jīng)驗，經(jīng)過同化或順應過程主動建構知識。

（二）以多次遞進理性探討促進科學思維的能動性

教學過程1：資料分析，生成概念。教師引入雄蜂發(fā)育的小資料，以問題驅動，幫助學生構建概念。蜜蜂是社會性昆蟲，交配后的蜂王（體細胞32條染色體）產(chǎn)下受精的卵和未受精的卵，受精卵將來發(fā)育成蜂王和工蜂，而那些沒有受精的卵細胞則發(fā)育成雄蜂。引導學生思考：蜂王的卵細胞內(nèi)包含蜜蜂生長、發(fā)育的整套遺傳信息嗎？為什么？蜂王的卵細胞通過什么分裂形成？卵細胞中有同源染色體嗎？嘗試概括染色體組的含義。學生借助問題閱讀材料，捕獲到雄蜂是由卵細胞發(fā)育而來的事實性知識，進而推測：一個染色體組包含生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的整套遺傳信息；結合減數(shù)分裂產(chǎn)生卵細胞的過程發(fā)現(xiàn)：一個染色體組內(nèi)的染色體全部都是非同源染色體。學生通過資料分析與問題引導，進行推理、綜合，構建出染色體模型。

教學過程2：演繹推理，鞏固概念。學習新概念后，學生對概念的理解往往不夠全面與精確。教師應將知識擴展和精細化，引導學生多運用演繹推理，通過概念論證，判斷概念正誤，進一步鞏固概念的內(nèi)涵。為了促進學生對染色體組的準確理解，可以把文字表述所蘊含的信息類比推理到示意圖加以呈現(xiàn)。教師提供雌果蠅體細胞染色體的磁貼模型，讓學生從中提取一個染色體組。有學生擺出染色體組成，教師讓其他學生評價這樣是否正確，并說明理由。

教學過程3：搭建圖群，形成新概念。染色體組是單倍體、二倍體、多倍體等概念的生長基石，針對這三組概念的差異，教師可以建立一組彼此有信息聯(lián)系的生物圖，引導學生對圖文信息進行有效的讀取、處理，提煉出圖中包含的各種概念、原理、規(guī)律，實現(xiàn)圖文轉化，形成對生物學概念的抽象與概括。例如，學生觀察比較圖1、圖2，得出二倍體和三（多）倍體的區(qū)別；比較圖3、

圖4歸納出單倍體的概念；比較圖1與圖4、圖2與圖3，概括出單倍體與二倍體、多倍體的區(qū)別。學生習慣于從“物質(zhì)”本體理解單倍體概念，認為其體內(nèi)只含有1個染色體組，產(chǎn)生迷思概念。通過生物圖加強概念的“過程”本體分析，學生領悟到單倍體的“單”與其只有一種生殖細胞發(fā)育而來有關，而與體內(nèi)的染色體組數(shù)目無關，有助于將迷思概念轉化。

【設計意圖】該教學過程先將學生帶入系統(tǒng)性、可延展的特殊情境中，即密封的染色體數(shù)量與性別決定機制。順著這一極具張力的情境脈絡，讓學生便于透過現(xiàn)象看本質(zhì)，協(xié)同思考生物學現(xiàn)象與概念之間的相互關系。之后，教師引導學生根據(jù)圖形回溯概念，運用“假說—演繹”法，進行思維逆推，促進學生對概念內(nèi)涵的把握，提升思維品質(zhì)。除了提供生物學事實幫助學生感知概念以外，教師還要對事實進行抽象概括，幫助學生將感性認識上升到理性認識，從而建立概念。根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，教師為學生提供了圖像可視化、思維暴露化的腳手架，以便于充分關聯(lián)學生已有的知識和能力水平，尋找獲取新知識最近的生長點，搭建學習階梯，讓學生在不經(jīng)意間內(nèi)化出個體化的概念圖式。

（三）以多類情境遷移運用增強科學思維的靈動性

教學過程：在理解單倍體和多倍體概念的基礎上，教師提出問題：三倍體香蕉為什么不能產(chǎn)生種子？此時，學生便可依據(jù)自身的生活經(jīng)驗作出推測：難道香蕉果肉里的黑色“籽”是它的種子，那么它們?nèi)绾畏敝?？該問題的解決涉及生物的生殖、變異及進化等多個概念。教師引導學生結合圖2和減數(shù)分裂聯(lián)會的過程來分析，學生認識到三倍體植物不育的特點與其體內(nèi)染色體組數(shù)密切相關。通過三倍體香蕉進化的視頻，學生了解到三倍體香蕉通過無性繁殖繁衍后代，并在長期進化中保留了退化的種子。在課堂教學的最后環(huán)節(jié)，教師給予學生黑小麥、甘薯與馬鈴薯等多倍體育種的相關資料，讓學生對資料進行深入分析，完成多倍體育種科普短文寫作的學習任務，再依托其他情境的遷移運用，讓學生進一步厘清并運用概念，從而幫助他們深入思考“染色體變異是可以遺傳的”這一概念。

【設計意圖】通過概念教學，幫助學生構建概念，形成生命觀念，在真實的問題情境中解釋現(xiàn)象，學以致用?？茖W思維的目的并不在于思維的吸納與固化，而應將其靈活運用、外化于行。換言之，學生需要能夠在面對現(xiàn)實生產(chǎn)生活的相關問題時，利用多個相關的生物學大概念或原理，通過邏輯推理闡明個人立場，并依據(jù)自身的科學思維進行深入反思、價值研判與做出相應決策。而上述教學過程，采用另一個情境的遷移運用，追問學生科學思維的深刻程度，根據(jù)學生作答的表現(xiàn)能夠評判其是否真正靈活掌握了這一生物學概念。同時，該過程也能讓學生自身反思之前的學習過程，從而為思維的進一步改善作鋪墊。

二、科學思維培育的概念教學實踐反思

（一）培育起點：學習熱忱的主動性提升

從整個教學過程中不難發(fā)現(xiàn)，情境化的現(xiàn)實聯(lián)系貫穿始終，用于調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)他們的學習熱情。生物學概念是一系列生物學事實現(xiàn)象的抽象概括，純講授式的概念教學勢必會讓學生感受較為枯燥乏味?？茖W思維的改善伴隨著由生動形象走向抽象化的過程，但該過程的完成并非一蹴而就，也需要讓學生先體驗到事實現(xiàn)象的真實可感，再經(jīng)歷思維訓練的深入過程。在上文教學案例中，無論是染色體數(shù)量變化的概念，還是染色體組的生物學概念，其在教學過程中都融入了大量生物學事實現(xiàn)象。只有以具象化、真實性，能夠激發(fā)學生興趣的現(xiàn)象為依托，方能不斷提升學生的學習熱忱，從而為他們的科學思維培育作鋪墊?？偟膩碚f，生物學概念教學的起點應當是學生學習熱忱的主動性提升。只有思維投入進來，才有可能促進學生的深入思考，進而優(yōu)化并改善科學思維。

（二）延伸臺階：協(xié)同思考的建構性教學

有了對概念學習的熱忱后，學生方能進一步對生物學概念進行理解。作為幫助學生了解、理解與遷移概念的重要方式，例證法是呈現(xiàn)概念的表述，以列舉事例來證明或說明概念正確性的方法；而建構法則是基于事例的學生觀察探究、討論和分析、比較推理、歸納和綜合，幫助學生認識與發(fā)展概念的重要方式。理解的過程無論是經(jīng)由例證法教學還是建構法教學，都需要建立概念本體與相關現(xiàn)象事實的聯(lián)系。相互聯(lián)系的建立就是學生協(xié)同思考的完成，即學生看到概念能夠聯(lián)想到相關的事實現(xiàn)象，了解到事實能夠錨定具體的概念?？梢姡瑖@學生學習的前概念進行建構性的教學至關重要。學生的前概念中，事實現(xiàn)象融入得并不全面，抑或大量生物學現(xiàn)象存留于腦海中，并未形成準確概念或基本體系。通過層層遞進的理性探討，基于協(xié)同思考進行建構性教學，依循學生思維發(fā)展的脈絡不斷延伸教學線索，在優(yōu)化概念體系的同時，改善他們的科學思維。

（三）精準反饋：遷移應用的表現(xiàn)性評價

任何的教學設計與實施，必然需要在教學過程中進行評價。只有通過支架式、明晰化的評價牽引，才能讓學生評判知識及其學習過程，達成真正意義上的深度學習。上述案例在教學過程中，不僅采用了遷移性的情境追問學生三倍體無性繁殖的現(xiàn)實問題，也采用可視化的科學寫作任務讓學生進行多倍體育種的思考。這些均是采用表現(xiàn)性評價的方式，以學生口頭回答、寫作表述呈現(xiàn)學生的學習成果，從而做到精準反饋。而在教學實踐中，教師往往忽略了這些看似簡單的表現(xiàn)性評價。實則，它們對于檢測學生能否正確表述概念，能否將概念深層的原理、思想用于解釋，能否實現(xiàn)可見性學習至關重要。正是概念的抽象性、概括性，讓教師和學生在教學過程中難以知曉自身的理解程度，以及自身思維是否完善。因此，指向科學思維核心素養(yǎng)培育的生物學概念教學應當以遷移應用的表現(xiàn)性評價收尾，用以促進對學習過程的深度反思。

［本文系江蘇省中小學教學研究第十三期課題“指向深度學習的高中生物學習資料包開發(fā)與應用”（項目編號：2019JK-ZB05）研究成果］

［參考文獻］

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［2］榮瑩.基于前概念轉變的生物科學史教學研究[J].中小學班主任，2020（02）.

［3］黃惠濤，丁奕然.基于格斯丁翻轉教學模式的生物學實驗深度學習[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2021（04）.

孫愛萍? ?江蘇省南京市溧水區(qū)第二高級中學。

黃偉文? ?江蘇省奔牛高級中學副校長，中學高級教師。