例談基于科學死亡培養(yǎng)的生物學教學策略

傅建利

摘要 結(jié)合具體的教學過程，通過采用試錯課本活動、重歷科學史實驗、解剖教材插圖、多變經(jīng)典模型、建構(gòu)思維導圖五種教學策略，闡述了對高中生物核心素養(yǎng)中科學思維的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 科學思維 教學策略 核心素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1問題的提出

2014年4月，教育部頒布的《關(guān)于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務(wù)的意見》，明確提出發(fā)展學生核心素養(yǎng)是育人的重要目標。其中，科學思維是生物核心素養(yǎng)的一個重要部分。怎樣提高學生的核心素養(yǎng)，在課堂教學中培養(yǎng)學生基于生物學事實和證據(jù)進行歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維的思維品質(zhì)，是教師迫切需要思考和探索的問題。筆者通過思考和教學實踐，提出以下幾種培養(yǎng)科學思維的教學策略。

2培養(yǎng)科學思維的課堂教學策略

2.1試錯課本活動，訓練思維的批判性

發(fā)展批判性思維是培養(yǎng)科學思維的一個重要的途徑。在高中生物教材中有許多以實驗為載體的活動。教師在開展這些實驗活動時，可以引導學生批判性地看待實驗活動，即引導學生在動手操作的同時，思考這樣操作的原因，以及這些實驗操作的生物學內(nèi)涵。

例如在“模擬孟德爾雜交實驗”中，教師在兩個塑料桶中放入黃色和綠色的彈珠，分別代表“Y”和“y”基因，讓學生模擬一對相對性狀的雜交實驗。活動開始時，先由教師提供實驗方案一和實驗方案二（表1），并將課堂交給學習的主導者——學生。學生首先通過嘗試錯誤的活動操作，比較錯誤操作的實驗結(jié)果與書本活動的實驗結(jié)果，反思產(chǎn)生結(jié)果相差甚遠的原因。接著，學生通過對照、比較分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生偏差的原因是塑料桶中兩種顏色彈珠的數(shù)量不等和兩種顏色的彈珠質(zhì)感不同。數(shù)量不等和彈珠質(zhì)感不同都會非隨機抽取兩種彈珠而導致概率不等，而這和孟德爾的分離定律中所闡述的等位基因分離產(chǎn)生數(shù)量相等的兩種配子的結(jié)論不統(tǒng)一。然后，學生根據(jù)分離定律的內(nèi)涵提出修正方案，進行自我矯正，改進實驗方案，實施自我審查式的實驗方案，即實驗方案三和方案四（表1），再次模擬一對相對性狀的雜交實驗。實驗結(jié)束，學生總結(jié)交流模擬孟德爾雜交實驗的注意事項，理解活動的本質(zhì)內(nèi)涵。

這樣，學生通過試錯教材活動，分析錯誤原因，進行批判性理解，不僅能深刻認識活動的內(nèi)涵，完善自身的認知結(jié)構(gòu)，同時通過理性分析、評估方案、解釋原因、自我審查、自我矯正，推動思維的深層發(fā)展。

2.2重歷科學史實驗，培養(yǎng)思維的嚴謹性

生物科學史是生物課堂教學資源的重要部分，所呈現(xiàn)的不僅僅是科學家探究生物科學的操作過程，更能展現(xiàn)科學家的思考過程。它不但能激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生理解生物學知識，而且在啟迪學生的思考，培養(yǎng)學生科學思維方面有極其重要的作用。例如在植物生長素發(fā)現(xiàn)史的研究過程中，教師可以采用“問題產(chǎn)生一引發(fā)實驗一得出結(jié)論一猜想并引發(fā)新問題”的教學回路圖的形式開展教學，其教學主線示意圖見圖1。

這樣的蛇形的思維過程不僅把生長素發(fā)現(xiàn)史中的達爾文父子實驗、波森·詹森實驗和溫特實驗等有機串聯(lián)在一起，而且讓學生深刻體會科學家在科學發(fā)現(xiàn)過程中的科學思維和科學方法，培養(yǎng)了思維的嚴謹性。

2.3解剖教材插圖，培養(yǎng)思維的靈活性

教材插圖是生物學教材的重要組成部分，包含了生物學概念、生理過程及重要的科學史實驗等。充分重視教材插圖并善加利用，也是教師培養(yǎng)學生的科學思維的一個重要手段。例如在必修1“物質(zhì)出入細胞的方式”一節(jié)中，在完成教材活動“觀察洋蔥表皮細胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復原”后，教師把書本中“滲透作用使紅細胞破裂，使植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離”的圖片展示給學生，拋出問題情境：若將紅細胞和植物細胞分別放在一系列濃度梯度外界溶液中，用曲線圖預測兩種細胞的數(shù)量和體積與外界溶液濃度的關(guān)系。教師引導學生建構(gòu)模型（圖2），要求學生分析和解釋兩種模型的產(chǎn)生差異的原因。學生經(jīng)過深層思考后，比較得出：動、植物細胞壁結(jié)構(gòu)的有無是產(chǎn)生兩種細胞模型變化的本質(zhì)原因。

這樣的建?；顒硬粌H把教材插圖中隱藏的隱性內(nèi)涵顯性呈現(xiàn)，突破了對教材插圖淺層的識圖學習，而且把教學重點轉(zhuǎn)移到了培養(yǎng)學生科學思維上。學生在已有的課本教材活動的認知基礎(chǔ)上，深度地進行變式思維，尋同求異，大大提升了思維的靈活性。

2.4多變經(jīng)典模型.訓練思維的發(fā)散性

生物學教學重視知識的遷移、方法的運用和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。教師在教學中可利用書本已經(jīng)構(gòu)建好的經(jīng)典模型，提出設(shè)置一系列問題，引導學生應(yīng)用模型，并改變模型，實現(xiàn)對模型的用和變的靈活轉(zhuǎn)換。例如在減數(shù)分裂復習課中，教師利用經(jīng)典的減數(shù)分裂模型（圖3），設(shè)置遞進式的三個轉(zhuǎn)換模型的問題：

①畫出一對常染色體和一對XY性染色體的減數(shù)分裂過程。②分析一個基因型為AaX^BY的精原細胞，減數(shù)分裂后產(chǎn)生其中一個精子的基因型為AY，思考另外3個精子的基因型類型。③思考某生物（AaBb）減數(shù)分裂過程中的一個細胞（圖4），推導出這個細胞的產(chǎn)生原因及產(chǎn)生配子種類。

學生利用減數(shù)分裂的經(jīng)典模型逐步理解在減數(shù)分裂過程中一對異型同源染色體的行為變化，明確染色體行為變化過程中其上的基因變化，最后通過還原問題源圖4中的異常細胞在減數(shù)分裂第一次分裂前期的正常模型和其可能的變異模型1、2、3，深刻理解減數(shù)分裂發(fā)生變異對生物變異的影響。

這樣，教師設(shè)置一系列遞進式問題，通過對經(jīng)典模型的多樣變式、課堂討論交流，找到解決問題的相應(yīng)方法和策略，既能用模型，又能變模型，從而在新情境中舉一反三，實現(xiàn)思維的變通和發(fā)散，實現(xiàn)知識的遷移和運用。

2.5建構(gòu)思維導圖，培養(yǎng)思維的整合性

思維導圖是以一個核心概念為中心，向四周發(fā)數(shù)，每一個分支呈現(xiàn)與主干知識相關(guān)的知識點，最后，構(gòu)成一個樹狀的知識網(wǎng)絡(luò)。思維導圖能使知識結(jié)構(gòu)直觀形象，同時也能顯性呈現(xiàn)思維過程。例如，在關(guān)于“細胞的概述”一課的復習過程中，教師以多種多樣的細胞為切入點，發(fā)散性地讓學生分類羅列出教材中相關(guān)的細胞及其相關(guān)的知識點，構(gòu)建細胞種類的思維導圖。學生通過思考整合，先將細胞分為原核細胞和真核細胞，再將真核細胞主要分為動物細胞和植物細胞，然后再發(fā)散性地列舉出各種類型的原核細胞、植物細胞和動物細胞。在整個過程中，教師充當學生思維進程的記錄員，在黑板上呈現(xiàn)細胞種類及相關(guān)作用的思維導圖（圖5）。

在這種以思維導圖開展復習教學的過程中，核心概念細胞是“面”，統(tǒng)領(lǐng)了高中生物五本教材的知識框架，然后以這個核心概念輻射出相關(guān)的“線”，即原核細胞和真核細胞，最后發(fā)散出“點”，即高中生物五本教材中所涉及的各種各樣細胞及其特點。這種以“面、線、點”思維導圖學習方法，不僅可以梳理核心概念的知識脈絡(luò)，而且使學生在形成完整的知識框架的同時，大大提升了思維的整合性。

3培養(yǎng)科學思維的課堂教學策略的應(yīng)用思考

在以核心素養(yǎng)為目標的教學改革中，怎樣把包含科學思維等四大成分的生物核心素養(yǎng)有效地融入教學課堂中，是每位教師的重要命題。實踐證明，通過上述五種教學策略，能有效地讓學生生成深度學習，形成一定的思考力，使思維既清晰又敏捷，既嚴謹又發(fā)散。