【摘要】科學(xué)思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要維度，培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的邏輯思維是通向科學(xué)思維的關(guān)鍵途徑。一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法可以有效培養(yǎng)發(fā)展高中生的邏輯思維。在此以“生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞”一課為例，闡述基于培養(yǎng)高中生物邏輯思維的一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法的具體操作。

【關(guān)鍵詞】邏輯思維；科學(xué)思維；概念模型構(gòu)建；一例到底教學(xué)法

《普通高中生物學(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與社會責(zé)任四個維度。科學(xué)思維按思維的抽象程度可以分為：動作思維（直覺）、形象思維（觀察、想象）和邏輯思維（抽象）。其中邏輯思維是概念形成的重要方式，而生物學(xué)課程的主要內(nèi)容之一是形成各種概念、原理和規(guī)律，因此，邏輯思維是科學(xué)思維的主要表現(xiàn)形式，培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的邏輯思維是通向科學(xué)思維的關(guān)鍵途徑。

一、相關(guān)概念

1.概念模型建構(gòu)教學(xué)法

概念模型的解釋多種多樣，綜合而言概念模型就是基于一定的邏輯關(guān)系，借助文字、符號或圖形的形式形成脈絡(luò)來表達一組概念之間關(guān)系的模型。在課堂上引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念模型的過程就是概念模型建構(gòu)教學(xué)法。

筆者根據(jù)經(jīng)驗對概念模型的建構(gòu)過程進行分類如下：（1）完善式概念模型建構(gòu)—教師設(shè)計概念模型基本框架，將框架中的某些關(guān)鍵文字設(shè)為空格，學(xué)生完成課堂活動完善概念模型；（2）創(chuàng)作式概念模型建構(gòu)—學(xué)生掌握概念模型建構(gòu)的一般方法后，完成課堂活動，最后學(xué)生根據(jù)自己對概念的理解與思維的特點構(gòu)建概念模型；（3）評價生成式概念模型建構(gòu)—學(xué)生通過對“同概念異構(gòu)”的概念模型進行討論評價，分析總結(jié)生成屬于自己的概念模型。

概念模型建構(gòu)的過程根據(jù)學(xué)生學(xué)情、教學(xué)目標和課程設(shè)計需求進行選擇，在課堂上可同時選擇幾種方式結(jié)合，如創(chuàng)作式與評價生成式的概念模型建構(gòu)結(jié)合用于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

2.一例到底教學(xué)法

“一例到底”教學(xué)法是指在一堂課中，以一則典型案例或材料為主線，貫穿課堂教學(xué)始終，幫助學(xué)生在討論、分析材料的過程中自主建構(gòu)知識、發(fā)展多方面能力的教學(xué)方式。

3.高中生物課堂中一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法

基于以上兩種教學(xué)法的研究，筆者提出結(jié)合兩種教學(xué)法應(yīng)用于高中生物課堂，并劃定基本概念：教師圍繞高中生物學(xué)科中某一重要概念的生成過程設(shè)計概念模型的基本框架，創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的情境，引導(dǎo)學(xué)生運用相關(guān)方法參與概念模型建構(gòu)的活動中。

二、基于培養(yǎng)高中生物邏輯思維的一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法

1.基于培養(yǎng)高中生物邏輯思維一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法的基本過程

（1）邏輯思維。邏輯思維是人們在認識過程中借助概念的生成、判斷、推理等思維形式，運用比較與分類、歸納與演繹、分析與綜合、抽象與概括等方法能動地反映客觀現(xiàn)實的理性認識過程。

（2）基于培養(yǎng)高中生物邏輯思維一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)法的基本過程。教師以生物素養(yǎng)為導(dǎo)向圍繞生物學(xué)某一重要概念的生成過程設(shè)計概念模型的基本框架，創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的情境，尋找基于事實的實例豐富情境，基于邏輯思維的方法設(shè)計活動引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)概念模型。

2.基于培養(yǎng)高中生物邏輯思維的一例到底概念模型建構(gòu)教學(xué)課例“生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞”

（1）以素養(yǎng)為導(dǎo)向，確定概念模型的概念要素。從教材地位來看本節(jié)課是生態(tài)系統(tǒng)功能的最后一節(jié)內(nèi)容，信息傳遞調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物質(zhì)傳遞方向，可以將生態(tài)系統(tǒng)的功能串聯(lián)起來形成統(tǒng)一整體，是站在整體角度生成物質(zhì)—能量—信息觀的重要環(huán)節(jié)。

從教材內(nèi)容來看本節(jié)課包括：生態(tài)系統(tǒng)中信息的類型、信息傳遞過程、信息傳遞的作用、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和物質(zhì)—能量—信息觀的生成。

從素養(yǎng)養(yǎng)成的順序來看，本節(jié)課內(nèi)容從知識的掌握進階到知識的分析緊接著是知識的運用最后是生命觀念的生成，是適合培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生邏輯思維的載體。

綜上確定本節(jié)課概念模型的概念要素有：生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞中信息的種類、信息傳遞的過程、作用、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及物質(zhì)—能量—信息觀的內(nèi)涵。

（2）概念模型基本框架的設(shè)計。從學(xué)情分析考慮學(xué)生對概念模型的構(gòu)建能力較差，且本節(jié)課設(shè)計的讓學(xué)生自主思考的活動較多，因此選擇完善式的模型建構(gòu)過程。根據(jù)課標和各概念組成之間的聯(lián)系設(shè)計以下概念模型的基本框架（圖1）。

（3）創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的情境。創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的情境需要從以下幾個方面考慮：

①能夠激發(fā)學(xué)生探索的欲望。上課的時間恰逢龍眼豐收上市時節(jié)，海南是龍眼的重要原產(chǎn)地，學(xué)生們對龍眼也比較熟悉。龍眼豐收的情境貼近海南學(xué)生的生活，容易激發(fā)探索的欲望。

②以素養(yǎng)導(dǎo)向為核心適當(dāng)對教材實例進行擴展或取舍。筆者發(fā)現(xiàn)要創(chuàng)設(shè)貫穿課堂始終的情境常常會面臨舍棄部分教材內(nèi)容的問題。能不能舍棄？舍棄哪些？筆者認為教材是達成新課標的載體，基于此教材的內(nèi)容編排包括兩方面—以素養(yǎng)為導(dǎo)向的知識框架和利于生成相關(guān)概念的實例。因此創(chuàng)設(shè)貫穿“一例到底”的情境時，設(shè)計者要牢牢抓住教材的知識框架，而其中的實例可以進行適當(dāng)擴展或替換。

筆者在選定龍眼豐收為貫穿課堂的情境后，根據(jù)本節(jié)課的知識框架對這個情境進行擴展—龍眼果園是人工生態(tài)系統(tǒng)，龍眼果園輸出的產(chǎn)品常見的有龍眼和龍眼蜜，從生態(tài)系統(tǒng)的功能來看，輸出的龍眼和龍眼蜜是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)變化的結(jié)果，但在龍眼樹生長、開花結(jié)果和蜂蜜采蜜的過程中充滿了信息傳遞的過程，利用生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞可以使龍眼和龍眼蜜的產(chǎn)量增加。

③將情境轉(zhuǎn)化為邏輯問題線引發(fā)思考。問題由情境發(fā)出，緊緊圍繞情境，問題設(shè)置要根據(jù)邏輯層層深入才能引發(fā)學(xué)生思考，從而幫助學(xué)生養(yǎng)成邏輯思維。

這節(jié)課中，筆者設(shè)計以下3個問題：這個果園里有哪些信息傳遞的過程？怎樣利用信息傳遞使果園的產(chǎn)量增加？其中的原理是什么？這3個問題從知識深入到應(yīng)用再內(nèi)化為生命觀念，帶領(lǐng)學(xué)生思考，增強探索欲望，養(yǎng)成邏輯思維。

（4）圍繞情境，尋找實例。筆者圍繞龍眼果園產(chǎn)出龍眼與龍眼蜜這個情境，將信息傳遞的主要對象確定為：龍眼果樹、蜜蜂及龍眼果樹的害蟲，圍繞這些對象根據(jù)教材的知識框架尋找實例。由于實例眾多，在選擇實例時，筆者盡量選擇有確鑿實驗證據(jù)的文獻或者出自權(quán)威教材的內(nèi)容。

3.基于邏輯思維方法圍繞實例設(shè)計活動，完善概念模型

（1）根據(jù)概念要素選擇相應(yīng)的邏輯思維方法。信息的類型適合用比較和分類生成概念。從事物的共同點和差異性進行比較是分類的基礎(chǔ)。提供龍眼開花、蜜蜂采蜜的圖片、視頻演示蜜蜂舞蹈，將以上實例并列，學(xué)生比較就可以總結(jié)不同種類信息的概念。

信息傳遞的過程適合用比較和歸納生成概念。補充龍眼花與蜜蜂、蜜蜂與蜜蜂群體信息傳遞的過程，學(xué)生比較兩個過程的共性，歸納生成信息傳遞過程的概念。

信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用、物質(zhì)—能量—信息觀用分析、概括和綜合來生成。筆者分別從信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的3個作用尋找相關(guān)實例提供給學(xué)生，設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生分析歸納其作用。通過問題深化分析信息傳遞對種間關(guān)系的調(diào)節(jié)是否能夠影響生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)變化與能量流動的方向，得出結(jié)論后綜合完善本節(jié)課的概念模型，從而概括物質(zhì)—能量—信息觀的主要內(nèi)涵。

（2）根據(jù)各邏輯思維方法的特點設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生掌握方法。如根據(jù)分析方法的特點設(shè)計問題。教材中呈現(xiàn)信息傳遞與生命活動關(guān)系實例后設(shè)計的問題為分析信息傳遞與生命活動的正常進行有什么關(guān)系？學(xué)生通過閱讀課本也能很快得出結(jié)論，但該問題的設(shè)計沒有體現(xiàn)分析的特點。分析是把研究對象的整體分解為部分，分別進行研究的思維方法。因此筆者在提供2則關(guān)于信息傳遞與生命活動的資料后根據(jù)分析的特點設(shè)計了以下問題引導(dǎo)學(xué)生思考：2則資料中涉及的信息分別是哪些類型？這些信息傳遞過程的變化影響了相關(guān)生物的哪些活動？你能基于以上對2則資料的分析概括信息傳遞的作用嗎？

（3）根據(jù)各邏輯思維的形成過程對活動進行編排。邏輯思維的形成遵循這樣的過程：基于事實、以問題為導(dǎo)向運用相關(guān)邏輯思維方法生成相關(guān)概念→邏輯思維生成、發(fā)展→運用更高階的邏輯思維方法→生成相應(yīng)的生命觀念→指導(dǎo)實踐應(yīng)用。

筆者沿邏輯思維養(yǎng)成的過程根據(jù)教材知識框架最后設(shè)計的活動順序是：生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類→信息傳遞的過程→信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用→物質(zhì)—能量—信息觀的生成→信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

在新課標為導(dǎo)向的教育背景和網(wǎng)絡(luò)知識大爆炸的時代背景下，筆者越發(fā)感受到學(xué)生邏輯思維能力貫穿于生物學(xué)科教學(xué)的方方面面，也越發(fā)認識到邏輯思維對學(xué)生行為決策的重要性，在研究如何培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的邏輯思維同時也在促進筆者個人理論水平、思維方式與實踐能力的提升。

值得注意的是，創(chuàng)新思維包括邏輯思維與非邏輯思維兩種形式。當(dāng)邏輯思維在解決科學(xué)問題遇到瓶頸時，如何打破常規(guī)、勇于創(chuàng)新的解決問題，則更需要非邏輯思維。如何在課堂中鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生非邏輯思維，仍需教師充分關(guān)注、思考和探索。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育生物課程標準[S]．北京：人民教育出版社，2017．

[2]吳成軍.試論科學(xué)思維及其在生物學(xué)科中的獨特性[J].生物學(xué)教學(xué)，2018（11）.

（基金項目：本文系海南省教育科學(xué)規(guī)劃專項課題“‘一例到底’模型建構(gòu)教學(xué)法培養(yǎng)高中生生物科學(xué)思維”的研究成果，課題編號QJH202210117）