基于“理性思維”的初中生物學(xué)探究活動教學(xué)策略
——以“綠色植物參與生物圈中的水循環(huán)”一課為例

唐 倩張 鋒

（1福州第十九中學(xué) 福建福州 350003 2福建省普通教育教學(xué)研究室 福建福州 350003）

理性思維是人類思維的高級形式，是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式，也是科學(xué)研究的重要方法之一。

1 在探究活動中引導(dǎo)“理性思維”的教育價值

理性思維是生物學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，發(fā)展學(xué)生的理性思維能力對于促進學(xué)生核心素養(yǎng)的形成具有重要的意義。在“倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)”的課程理念指導(dǎo)下，在探究活動教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家一樣思考，學(xué)會針對問題和現(xiàn)象作出假設(shè)、設(shè)計并實施實驗、收集數(shù)據(jù)與證據(jù)、分析與判斷實驗結(jié)果、得出實驗結(jié)論，是探究性學(xué)習(xí)教學(xué)的主要目標，其核心是基于“理性思維”的思考與論證過程。

2 在探究活動中學(xué)生常見的思維誤區(qū)及引導(dǎo)策略

初中階段的學(xué)生有一定理性思維的能力，但缺乏理性思維的意識，同時他們有一定探索欲望和探究的能力，但對于現(xiàn)象和問題的解釋較為簡單和主觀，加之社會環(huán)境下功利主義學(xué)習(xí)的影響，易將未經(jīng)論證的假設(shè)直接作為結(jié)論，導(dǎo)致科學(xué)思維習(xí)慣消退。本文以人教版7年級上冊“綠色植物參與生物圈中的水循環(huán)”一課為例，圍繞“探究蒸騰作用主要是通過葉片完成的”“探究水分在植物體內(nèi)運輸?shù)耐緩健薄疤骄空趄v作用促進水和無機鹽的運輸”3個探究活動，闡述在探究教學(xué)活動中學(xué)生常見的思維誤區(qū)及引導(dǎo)“理性思維”的策略。

2.1 揉合直覺思維和理性論證 直覺思維是基于知識和經(jīng)驗直接對問題作出猜想或提出觀點的思維過程。雖然它不受常規(guī)思維方式的束縛，被認為是創(chuàng)造性思維的重要形式，在科研過程中具有一定的價值，但由于缺乏推理分析及實證的支持，同時也具有局限性。初中學(xué)生在對自然現(xiàn)象的認識過程中，常停留于直覺帶給他們的驚喜和成就感，忽略其不完備的一面。教師的適時引導(dǎo)有利于促進學(xué)生“直覺思維”與“理性論證”的有機結(jié)合。

1）教學(xué)環(huán)節(jié)：探究蒸騰作用主要是通過葉片完成的。

2）問題的提出：學(xué)生先通過實驗操作“用透明塑料袋罩住植物的枝條并放在陽光下數(shù)小時”，觀察到植物的蒸騰現(xiàn)象后，教師提出問題：“蒸騰主要是通過植物的哪個部分完成的？”

3）學(xué)生的直覺思維及局限：學(xué)生往往依據(jù)上一節(jié)課“探索葉的結(jié)構(gòu)”認識到葉表皮的“氣孔”這一知識基礎(chǔ)，以及直觀感覺“葉的數(shù)量較多，面積大”，直接斷定“蒸騰作用主要是通過葉完成的”。在此思維和判斷過程中，學(xué)生存在以下幾個思維局限：①默認塑料袋中其他器官上沒有類似“氣孔”的“通道”；②默認“蒸騰作用”只能通過“氣孔完成”，沒有其他渠道。

4）教師的引導(dǎo)策略：面對這樣的思維及視角局限，教師首先肯定學(xué)生大膽的直覺判斷，接著進行反問及闡述：①被罩在塑料袋中的只有植物的葉嗎？還有什么？②在沒有觀察研究的基礎(chǔ)上能否斷定植物除了葉以外的其他地方?jīng)]有“氣孔”或者類似的通道？③蒸騰作用除了可通過“氣孔”完成以外，還可通過莖表皮的“皮孔”及植物體表的角質(zhì)層完成。以此有效引導(dǎo)學(xué)生意識到直觀思維的局限，并意識到論證的必要性，進而引導(dǎo)學(xué)生以“葉的數(shù)量（有、無）”作為變量設(shè)計對照實驗，觀察結(jié)果并得出結(jié)論。

2.2 甄別主觀定論和理性猜測 能夠基于直觀感受和經(jīng)驗提出假說是展開科學(xué)研究的第1步。對于一個自然現(xiàn)象和問題，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽猜測，同時也應(yīng)注意甄別脫離論證的主觀定論，并引導(dǎo)學(xué)生進行論證。

1）教學(xué)環(huán)節(jié)：探究水分在植物體內(nèi)運輸?shù)耐緩健?/p>

2）問題的提出：教師提出問題：“由根所吸收的水是如何到達氣孔的？”學(xué)生根據(jù)已有知識儲備回答是由根、莖、葉中的導(dǎo)管運送。教師進一步提問：“能否用肉眼觀察到植物體內(nèi)運輸水分的通道？”學(xué)生回答可以在顯微鏡下觀察。教師給予肯定，同時指出：可將所要觀察的植物部位制作成玻片標本在顯微鏡下觀察和尋找是否存在導(dǎo)管，并進一步提問：“若不借助顯微鏡，可以觀察到嗎？”學(xué)生回答可剖開植物體進行觀察。教師指導(dǎo)學(xué)生剖開芹菜嘗試能否觀察到“運輸水分的通道”。

3）學(xué)生基于觀察的判斷或猜測：通過對芹菜內(nèi)部的解剖觀察，學(xué)生提出自己的看法。在學(xué)生的表達中，常呈現(xiàn)2種思維傾向：①主觀定論：葉脈中有導(dǎo)管，或是在芹菜內(nèi)部看到的經(jīng)絡(luò)是導(dǎo)管；②理性猜想：葉脈和經(jīng)絡(luò)中可能存在導(dǎo)管。

4）教師引導(dǎo)策略：對于學(xué)生以上2種思維傾向，教師要認真傾聽并敏銳進行甄別和捕捉。當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生脫離論證過程憑主觀下定論時，應(yīng)及時進行如下引導(dǎo)：“你根據(jù)什么斷定所見的葉脈和經(jīng)絡(luò)中一定有導(dǎo)管？”在教師的提問下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)沒有證據(jù)支持而陷入沉默；而當(dāng)學(xué)生提出基于理性的猜測時，例如：葉脈和經(jīng)絡(luò)中可能存在導(dǎo)管，教師則應(yīng)予以鼓勵。接著，教師進一步引導(dǎo)：“如何才能看到水在植物體內(nèi)運輸?shù)耐緩剑克菬o色透明的，難以觀察到水在植物體內(nèi)是怎樣運輸?shù)模芊裣朕k法讓水分在植物體內(nèi)運輸時留下痕跡？”在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生很快就能夠想到在水中加入色彩幫助觀察這一可行的論證方案，并著手進行實驗觀察。

2.3 激活思維節(jié)點引導(dǎo)逆向思維 由于7年級學(xué)生進行論證方案設(shè)計的經(jīng)驗有限，因此在思維過程中常出現(xiàn)阻滯的情況，即遇到思維的“節(jié)點”。教師在教學(xué)預(yù)設(shè)的過程中，應(yīng)摸清學(xué)情，預(yù)判學(xué)生的思維節(jié)點，并在教學(xué)過程中及時予以提示和引導(dǎo)，這對提升學(xué)生的思維能力是非常有益的。當(dāng)遇到方案設(shè)計的思維阻滯時，逆向思維常能成為解決問題的重要而有效的方法。

1）教學(xué)環(huán)節(jié)：探究蒸騰作用促進水和無機鹽的運輸。

2）問題的提出：教師出示瀑布和參天大樹的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：自然界中水受到重力作用而總是往低處流，為什么在植物體內(nèi)水和無機鹽卻能夠克服重力的作用自下而上運輸？是什么給予了水和無機鹽這股力量？

3）學(xué)生的思維節(jié)點：根據(jù)之前對于本節(jié)課核心概念“蒸騰作用”的學(xué)習(xí)，學(xué)生易于將猜測指向“給予水和無機鹽向上運輸?shù)牧α靠赡苁莵碜灾参锏恼趄v作用”。教師提出能否設(shè)計一個探究實驗論證這股力量來自蒸騰作用？對這個復(fù)雜而抽象的問題提出論證方案，對于初中生而言，在理解探究問題、確認變量，以及論證方案的設(shè)計等方面均具有一定難度，他們常難以理出思維的頭緒而陷入沉默。

4）教師的引導(dǎo)策略：

第1步：幫助厘清問題和假設(shè)。對問題的理解出現(xiàn)困難從而難以確認實驗變量是學(xué)生思維的第1個節(jié)點，對此教師可根據(jù)7年級學(xué)生的思維特質(zhì)，先幫助學(xué)生用簡潔而熟悉的句式厘清問題，并引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)——問題：蒸騰作用能否促進水和無機鹽在植物體內(nèi)的向上運輸？學(xué)生根據(jù)問題作出假設(shè)：蒸騰作用能夠（或不能）促進水和無機鹽的向上運輸。

第2步：引導(dǎo)確認變量。學(xué)生經(jīng)過“探究光對鼠婦生活的影響”“探究植物對環(huán)境濕度的影響”“探究種子萌發(fā)的環(huán)境條件”等探究思維訓(xùn)練，根據(jù)厘清的問題與假設(shè)，當(dāng)教師追問“實驗變量是什么？”時，大多數(shù)學(xué)生能將答案指向?qū)嶒炋骄康囊蛩兀赫趄v作用的強度。

第3步：引導(dǎo)逆向思維設(shè)計論證方案。由于“蒸騰作用強度”及“水分和無機鹽的運輸”對于學(xué)生而言都是較為抽象的生理過程，如何將二者相關(guān)聯(lián)，并形成結(jié)果易于觀測、過程合理可行的論證方案，依然是有待突破的教學(xué)難點。此時，教師可通過引導(dǎo)學(xué)生進行逆向思維的方式給予提示：若假設(shè)成立，則蒸騰作用受到阻礙，水分和無機鹽的運輸也會受阻；之前通過探究得出結(jié)論：蒸騰作用主要是通過葉片完成的；通過探究1觀察到了紅墨水在芹菜內(nèi)的運輸過程。教師引導(dǎo)學(xué)生通過組織小組討論設(shè)計可行的論證方案，并提出捕捉實驗結(jié)果的關(guān)鍵點為：觀測和比較去除葉片和保留葉片的芹菜體內(nèi)紅墨水運輸?shù)乃俣?。通過這樣反其道而思之的方式，有效激活了學(xué)生的思維節(jié)點，成功引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗論證的過程，并在此過程中培養(yǎng)學(xué)生理性思維及創(chuàng)造性思維的能力。

3 “理性思維”教學(xué)對教師的要求

在教育教學(xué)理念不斷更新的今天，教育的終極目標指向塑造“全面發(fā)展的人”，以往片面注重知識的壘墊已不能迎合新課程對人才培養(yǎng)的要求。教師一方面應(yīng)意識到方法和思想的傳遞在理科教學(xué)中的重要性，將在理科教學(xué)過程中教會學(xué)生理性思維的方法，作為理科教師的責(zé)任；另一方面，更應(yīng)當(dāng)將引導(dǎo)學(xué)生進行理性思維常態(tài)化地融入日常教學(xué)過程中，以幫助學(xué)生將理性思維內(nèi)化為自身素養(yǎng)的一部分。