陳海萍

［摘要］ 通過(guò)高中生物學(xué)教學(xué)中的相關(guān)案例分析，嘗試總結(jié)科學(xué)精神在高中生物學(xué)教學(xué)中的養(yǎng)成路徑。研究提出，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的定量分析、科學(xué)現(xiàn)象的解釋澄清、科學(xué)建模的推理論證、科學(xué)實(shí)踐的合作修正，以及科學(xué)成果的質(zhì)性評(píng)價(jià)中，增進(jìn)循證探索意識(shí)，培育質(zhì)疑審辯思維，生成抽象轉(zhuǎn)化能力，滲透人文道德修養(yǎng)和涵育平權(quán)尚實(shí)精神。

［關(guān)鍵詞］ 科學(xué)精神；中學(xué)生物學(xué)；循證探索；質(zhì)疑審辯；科學(xué)實(shí)踐

一、在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的定量分析中助推循證探索意識(shí)

循證探索意識(shí)的養(yǎng)成往往基于學(xué)生對(duì)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，透過(guò)相關(guān)事實(shí)證據(jù)對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行不斷探究。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新并非否定他人的實(shí)驗(yàn)成果和結(jié)論，而是對(duì)教材上或前人所做實(shí)驗(yàn)提出更具創(chuàng)造性和建設(shè)性的嘗試，對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)給出更多可選擇的實(shí)踐方法，更深層次地思考、探尋實(shí)踐結(jié)果的意義，并將具有科學(xué)精神的教學(xué)活動(dòng)融入實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教育中，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀念。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)數(shù)據(jù)能夠令人信服。比如，“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)有很大的延展性，既包含豐富的基礎(chǔ)知識(shí)，又要求具備邏輯思維能力。原實(shí)驗(yàn)的方案根據(jù)產(chǎn)物與檢測(cè)試劑產(chǎn)生的顏色來(lái)判斷產(chǎn)物的多少、種類，進(jìn)而進(jìn)行定性分析，主要注重實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)試劑的選擇、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，以及變量分析與控制等知識(shí)。其內(nèi)容介于學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知水平和可能的發(fā)展去向之間，它們的關(guān)聯(lián)性符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，并為學(xué)生順利進(jìn)入下一個(gè)發(fā)展區(qū)提供了支架，但定量分析在該實(shí)驗(yàn)中卻無(wú)從體現(xiàn)。對(duì)此，教師可以把現(xiàn)代科技根植于課堂，運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)、迅速地采集并記錄錐形瓶溶液中溶解氧、空間中的CO2和O2濃度數(shù)值，然后用Excel軟件和Origin軟件制作溶解氧、CO2與O2濃度的變化曲線。這樣就能準(zhǔn)確分析在有氧呼吸過(guò)程中O2消耗量與CO2產(chǎn)生量之間的固定關(guān)系，進(jìn)而讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)細(xì)胞呼吸生理變化過(guò)程中質(zhì)變與量變的辯證關(guān)系，最終合理運(yùn)用細(xì)胞呼吸原理解釋現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象，解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的問(wèn)題。

“思索→質(zhì)疑→猜想→探究→……”不斷持續(xù)，學(xué)生就在這種“不平衡→平衡→不平衡→平衡→……”的狀態(tài)中真正做到獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣，增進(jìn)觀察、分析能力，確定推理與假設(shè)的邏輯關(guān)系，同時(shí)在質(zhì)疑中把試圖陳述的問(wèn)題向更深更廣的層面推進(jìn)，運(yùn)用所獲得的新知識(shí)、掌握的新技能、科學(xué)的思維方式來(lái)思考問(wèn)題的成因，探索解決生活問(wèn)題的基本程式。

二、在科學(xué)現(xiàn)象的解釋澄清中培育質(zhì)疑審辯思維

自然界中的生物奧秘?zé)o窮無(wú)盡，無(wú)處不在的生物知識(shí)根植于學(xué)生的生活世界，值得我們引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷超越現(xiàn)實(shí)生活。如果能對(duì)人們的感知、經(jīng)驗(yàn)、情景、判斷、信念或意見(jiàn)表征的可信性進(jìn)行評(píng)價(jià)，就能提升學(xué)生對(duì)生活的認(rèn)識(shí)深度，以及學(xué)生對(duì)生命價(jià)值的重視度和理解度，改善當(dāng)下生存狀態(tài)。

思維起于質(zhì)疑，質(zhì)疑起于情境。在學(xué)生的生活前概念基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)情境，有利于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)形成比較全面的認(rèn)識(shí)，建構(gòu)自己新的認(rèn)知。比如，在“食物鏈”教學(xué)過(guò)程中，討論“啄木鳥是益鳥還是害鳥”時(shí)，一部分學(xué)生認(rèn)為啄木鳥是益鳥，因?yàn)樗氖澄锝^大多數(shù)是存活在樹皮中對(duì)樹木生長(zhǎng)有害的蟲子，而且啄木鳥食量大、活動(dòng)范圍也很廣，這個(gè)結(jié)論可被當(dāng)作真的論據(jù)接受；一部分學(xué)生提出疑問(wèn)，如果蟲子藏得深，啄木鳥會(huì)給樹干來(lái)一個(gè)深入追查，甚至刨洞筑巢，足以破壞樹干內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)；另一部分學(xué)生還評(píng)估啄木鳥是益鳥這一觀點(diǎn)的論據(jù)存在重大漏洞，啄木鳥敲擊樹干流出汁液或形成小樹洞，容易吸引害蟲落腳生息，對(duì)樹木的生長(zhǎng)非常不利；還有一部分學(xué)生認(rèn)為僅從啄木鳥的食譜來(lái)說(shuō)，得出的結(jié)論有點(diǎn)片面；甚至有一部分學(xué)生通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)啄木鳥還會(huì)啄食其他鳥類雛鳥的內(nèi)臟或腦髓，并將視頻的網(wǎng)址生成二維碼，確定了在自己認(rèn)知能力范圍內(nèi)的附加信息，削弱了啄木鳥是益鳥的論據(jù)。

生物學(xué)教學(xué)著眼于學(xué)生作為生活中人的需求，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心，重視知識(shí)與生活體驗(yàn)的聯(lián)系，貼近學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活。創(chuàng)設(shè)生活化的教學(xué)情境，能夠充實(shí)課堂內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在原有生活體驗(yàn)上延伸思維觸角、尊重基本事實(shí)與基本邏輯、激發(fā)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知需求、豐富生活經(jīng)歷、提升生活質(zhì)量，以養(yǎng)成質(zhì)疑審辯思維。

三、在科學(xué)建模的推理論證中生成抽象轉(zhuǎn)化能力

高中生物學(xué)新課標(biāo)要求，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用建構(gòu)模型的方法解決生物學(xué)的概念、原理、過(guò)程等問(wèn)題，并在建構(gòu)過(guò)程中領(lǐng)悟建立模型的理性思維方法。通過(guò)建構(gòu)模型能夠使生命現(xiàn)象、生命過(guò)程和生命本質(zhì)得到簡(jiǎn)化、純化和外化，再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，在不斷推論的過(guò)程中使科學(xué)根據(jù)和生物學(xué)事實(shí)相一致，讓學(xué)生更容易地理解和掌握知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律和聯(lián)系。

只有經(jīng)過(guò)真正意義上的實(shí)踐，才能作為我們認(rèn)知生命現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)。如“DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”制作，需要我們建構(gòu)概念模型，尋求證據(jù)了解“DNA分子結(jié)構(gòu)”的基本知識(shí)，從而獲得所需的相關(guān)理論，輔助對(duì)知識(shí)的深層理解；遴選制作構(gòu)建模型的基本原件，謀劃尋求學(xué)生親自動(dòng)手構(gòu)建DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的方法，收集、匯集前人實(shí)踐中可供支持的經(jīng)驗(yàn)，并了解結(jié)構(gòu)中基本原件間的關(guān)系；斷定、揭示哪些缺失的信息會(huì)影響這一選擇的合理性，再對(duì)決定該選擇的優(yōu)點(diǎn)、相關(guān)信息做出推論和判斷，形成一個(gè)指向明確的計(jì)劃；最后，借助一定的技術(shù)手段，依據(jù)DNA分子中各化學(xué)成分的關(guān)系連接各基本原件，以實(shí)物形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，檢驗(yàn)、修補(bǔ)、完善模型，清晰地回答所要解決的問(wèn)題，反映生命現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展，以及生物結(jié)構(gòu)生理的相互聯(lián)系，化解抽象的生物學(xué)難題。

無(wú)論是概念模型建構(gòu)、物理模型建構(gòu)，還是數(shù)學(xué)模型建構(gòu)，作為思維方法和行為方式，它們都需要排除、舍棄研究對(duì)象的非本質(zhì)因素。學(xué)生要想剔除非本質(zhì)部分，需要基于充分的理性和事實(shí)，突出事物的本質(zhì)特征，在積極參與知識(shí)建構(gòu)中確定研究對(duì)象，系統(tǒng)、透徹地理解設(shè)置的已知和未知，使認(rèn)知水平逐步由片面的感性認(rèn)知轉(zhuǎn)向全面的理性認(rèn)知，選擇合適的研究方法從具體向抽象過(guò)渡，進(jìn)而凝練出抽象精當(dāng)?shù)睦碚摵鸵?guī)律；在不斷推論中檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目茖W(xué)性和準(zhǔn)確性，將感性思維上升到理性思維，從中領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，獲得創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，增進(jìn)批判性思維技能，讓科學(xué)精神成為融入學(xué)生骨血的文化烙印。

四、在科學(xué)實(shí)踐的合作修正中滲透人文道德修養(yǎng)

調(diào)查類探究學(xué)習(xí)是新課標(biāo)提倡的學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。其立足學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，在活動(dòng)過(guò)程中精準(zhǔn)記錄、精確描述和精當(dāng)評(píng)估，進(jìn)行由此及彼、由表及里的推理，去粗取精、去偽存真，得出推理的結(jié)果，并在特定標(biāo)準(zhǔn)和語(yǔ)境中揭示本質(zhì)、尋找規(guī)律，驗(yàn)證結(jié)論的正確性，以發(fā)展學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象把握本質(zhì)的能力。

校園活動(dòng)中，讓學(xué)生對(duì)校園每一種植物進(jìn)行補(bǔ)充、認(rèn)定和掛牌，完善學(xué)校綠色校園規(guī)劃，這既是課堂教學(xué)的延伸，又是校內(nèi)教育的重要補(bǔ)充、校園文化建設(shè)的重要保障，能夠讓學(xué)生獲得更為豐富的知識(shí)。具體流程：在Excel中繪制整個(gè)校園的分布示意簡(jiǎn)圖，以便對(duì)掛牌布局予以精確陳述，防止在首次認(rèn)定后二次確認(rèn)時(shí)找不到位置，同時(shí)也方便統(tǒng)籌牌子的合理分布→利用軟件APP“花伴侶”“識(shí)花君”“形色”“花幫主”等開(kāi)始初次認(rèn)定植物名稱，根據(jù)辨識(shí)結(jié)果再進(jìn)行監(jiān)控，網(wǎng)上搜索和查閱書籍進(jìn)行二次確認(rèn)，并標(biāo)注在校園分布示意簡(jiǎn)圖上，統(tǒng)籌掛牌的區(qū)域和掛牌的數(shù)量→查找古詩(shī)詞中寄托人們主觀情思、最能表現(xiàn)校園文化和激勵(lì)學(xué)生的詩(shī)句，思考選用自己比較滿意的詩(shī)句，形成人文素養(yǎng)→根據(jù)內(nèi)容和視覺(jué)效果設(shè)計(jì)牌子的大小和版面，認(rèn)識(shí)到每前進(jìn)一步都伴隨著困難的產(chǎn)生和解決，并考慮在不同區(qū)域選用固定牌子的方法→在“草料二維碼生成器”中生成二維碼，掃碼延伸閱讀，以彌補(bǔ)牌子版面內(nèi)容的不足。如此，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中不斷反思，發(fā)現(xiàn)不足，進(jìn)而根據(jù)先前經(jīng)驗(yàn)、邏輯關(guān)系和辯證方法找到解決問(wèn)題的辦法。

通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生學(xué)到了豐富的知識(shí)，形成了科學(xué)探究的能力，激活了合作共贏的團(tuán)結(jié)意識(shí)，彰顯了肩負(fù)社會(huì)責(zé)任的道德素養(yǎng)，同時(shí)在“問(wèn)題→嘗試性解決→反思、質(zhì)疑、排除錯(cuò)誤→新的問(wèn)題→……”過(guò)程中有力地提高了自身綜合素養(yǎng)。

五、在科學(xué)成果的質(zhì)性評(píng)價(jià)中涵育平權(quán)尚實(shí)精神

學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)是教學(xué)評(píng)價(jià)的重要組成部分，可分為終結(jié)性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)。終結(jié)性評(píng)價(jià)使用的主要方式是測(cè)驗(yàn)，是量化的評(píng)價(jià)方法；過(guò)程性評(píng)價(jià)旨在了解教學(xué)實(shí)施的效果和學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，側(cè)重于質(zhì)性評(píng)價(jià)。

“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”一節(jié)內(nèi)容在教學(xué)上有很大的延展性，教學(xué)中可以對(duì)學(xué)生的發(fā)散性思維能力和知識(shí)遷移能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。教師提出問(wèn)題：我們能否獲得遠(yuǎn)古時(shí)期生物的物質(zhì)？請(qǐng)?zhí)岢瞿愕乃伎己拖敕?。?wèn)題最終指向?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)整體性的理解，但在得出答案的過(guò)程中，還有值得探討的問(wèn)題：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)概念中的物質(zhì)是指什么？生物圈內(nèi)碳元素的主要存在形式有哪些？碳在生物群落生物體之間以何種形式流動(dòng)？無(wú)機(jī)環(huán)境中的碳主要通過(guò)什么生理過(guò)程進(jìn)入生物群落？生物體內(nèi)的碳以何種形式進(jìn)入無(wú)機(jī)環(huán)境，生物死亡后碳去向何處？古代生物的遺體變成化石燃料中的碳元素怎樣返回?zé)o機(jī)環(huán)境？人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)有什么影響？學(xué)生需要闡明自己的意見(jiàn)，檢視自己的思維過(guò)程，尊重客觀事實(shí)，并設(shè)計(jì)必要的補(bǔ)救或校正錯(cuò)誤的措施。

自我校準(zhǔn)強(qiáng)化了個(gè)人感情和社會(huì)心理等方面的需求，為學(xué)生提供了展示自我的平臺(tái)和機(jī)會(huì)，在對(duì)等的信息交流溝通中融評(píng)價(jià)于集體活動(dòng)之中，讓反饋調(diào)節(jié)更加及時(shí)，促進(jìn)養(yǎng)成習(xí)慣、信仰、動(dòng)機(jī)、興趣等平權(quán)文化心理，從而能夠調(diào)動(dòng)被評(píng)價(jià)者自覺(jué)地內(nèi)省與反思，使他們?cè)谟懻摻涣?、作品展示過(guò)程中獲得積極的團(tuán)隊(duì)情感體驗(yàn)，產(chǎn)生強(qiáng)大的凝聚力，更加客觀、全面地認(rèn)識(shí)自己，調(diào)整自身的思想行為，充分挖掘?qū)W習(xí)的潛力，形成團(tuán)隊(duì)共同的使命感、歸屬感和認(rèn)同感。

［本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度重點(diǎn)資助課題“基于大概念的高中生物學(xué)主題式教學(xué)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：B-a/2020/02/49）階段性研究成果］