高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的三種策略

鄒曉實(shí)

[摘 要]科學(xué)思維能力與高中生各方面的能力密切相關(guān)，對學(xué)生能力的提高乃至個(gè)人的發(fā)展都會有重要的影響。在高中生物教學(xué)中，采用設(shè)計(jì)提問、實(shí)施思路教學(xué)、開展實(shí)踐活動(dòng)三種策略，可開啟學(xué)生思維之門，為學(xué)生鋪平思維之路，點(diǎn)亮學(xué)生思維之燈，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)思維能力；三種策略；高中生物

[中圖分類號] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）20-0076-02

科學(xué)思維，是一種理論體系，它形成并運(yùn)用于科學(xué)認(rèn)知活動(dòng)之中，是真理在認(rèn)識的統(tǒng)一過程中，對各種科學(xué)的思維方法的有機(jī)整合，是人類實(shí)踐活動(dòng)的產(chǎn)物。通俗地說，科學(xué)思維就是“用科學(xué)的方法進(jìn)行思維，是建立在事實(shí)和邏輯的基礎(chǔ)之上的理性思考”。

科學(xué)思維能力與觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、自主學(xué)習(xí)能力的聯(lián)系非常密切。受現(xiàn)行高考模式和傳統(tǒng)教學(xué)方式的影響，高中生物教師很容易忽視學(xué)生獲取知識的過程，忽略對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，這對學(xué)生能力的提高乃至學(xué)生個(gè)人的發(fā)展都有一定的影響。針對這一現(xiàn)狀，筆者總結(jié)了高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的三種策略。

一、設(shè)計(jì)提問，開啟學(xué)生思維之門

著名教育家陶行知先生說過：“發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問。”科學(xué)思維通常是從問題開始的，并在解決問題的過程中不斷發(fā)展，然而并不是所有提問過程都是培養(yǎng)學(xué)生思維的過程。

例如，教學(xué)《生物進(jìn)化理論的發(fā)展》時(shí)，筆者曾嘗試過多種課堂引入方法。

【方法一】講述：通過初中生物的學(xué)習(xí)，大家已經(jīng)知道生物是進(jìn)化而來的，并不是上帝或者女媧所造的，那么生物是怎樣進(jìn)化的呢？這節(jié)課我們將一起來探討生物進(jìn)化的一些理論。

【分析】該引入法直切主題，讓學(xué)生一下子就明確了本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，但沒有給學(xué)生思考和想象的空間，結(jié)果這節(jié)課變成筆者一個(gè)人的表演，學(xué)生并沒有主動(dòng)參與到課堂教學(xué)中來，僅僅是跟著筆者的講解進(jìn)行知識勾畫和做筆記，教學(xué)效果大打折扣。

【方法二】展示圖片并提出問題： 1.黃蜂腹部有黃黑相間的條紋，這是什么現(xiàn)象？（警戒色）2.變色龍能隨環(huán)境變化迅速改變體色，這是什么現(xiàn)象？（保護(hù)色）3.蘭花螳螂長得像一朵玉蘭花，它常躲在枝頭等著飛蟲送上門來，這是什么現(xiàn)象？（擬態(tài)）4.我們初中學(xué)過保護(hù)色、警戒色和擬態(tài)，一些生物的保護(hù)色越來越逼真，但它們的天敵視覺也越來越敏銳，這是為什么？進(jìn)而引入達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論。

【分析】針對方法一的不足，方法二中筆者插入了很多圖片，加入了許多提問，學(xué)生對圖片和問題非常感興趣，積極思考討論，課堂氣氛非?；钴S。但引入部分耗時(shí)5分鐘，舉例雖有趣，但和本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題關(guān)系不大，沖淡了學(xué)習(xí)主題。由此筆者體會到不能為問而問，提問不可只重?cái)?shù)量、不重質(zhì)量。若所提問題和教學(xué)的知識間缺乏直接聯(lián)系或提問方式不當(dāng)，很難引起學(xué)生的有效思維。

【方法三】提出問題：1.自然界形形色色的生物是怎樣出現(xiàn)、怎樣形成的？2.生物進(jìn)化的理論是誰首先提出來的？3.現(xiàn)代生物學(xué)研究對生物進(jìn)化理論又提出了什么新看法？

【分析】方法三直切主題且能有效引發(fā)學(xué)生的思考，并且直接點(diǎn)出本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。但通過課堂實(shí)踐，筆者感覺這樣的引入有些呆板，提問直接簡單，只適合于引導(dǎo)學(xué)生從課本中尋找答案，并未能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思維和探究，不能培養(yǎng)科學(xué)思維。而課堂氣氛也較壓抑，學(xué)生陷入了“看書—做筆記—聽講”的循環(huán)中，思維火花很少。

【方法四】首先展示圖片并講述：在一片森林里生活著一群鹿，它們原本自由自在地吃著地上的草和樹上的葉片。忽然有一天，因?yàn)樘鞛?zāi)，地上的草都消失了，只留下樹上的葉片。就這樣，一部分鹿餓死了，而另一部分鹿活了下來，并繁衍后代，逐漸進(jìn)化成如今的長頸鹿。接著提出問題：“你覺得現(xiàn)代長頸鹿頸長的原因是什么？

【分析】問題一出，學(xué)生反應(yīng)熱烈、討論積極，最終形成兩種觀點(diǎn)：一種是鹿需要經(jīng)常伸脖子吃樹上的葉片，結(jié)果脖子越來越長；另一種是由于葉片較高，頸短的鹿吃不到葉片被餓死了，而頸長的鹿則因能吃到葉片而活下來并一代代繁衍。這兩種觀點(diǎn)正是拉馬克與達(dá)爾文的觀點(diǎn)。雖然只用了幾幅圖和一個(gè)簡單的問題，但是自然引出了本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，還激發(fā)了學(xué)生的探究思維。整節(jié)課氣氛活躍，學(xué)生始終處于注意力高度集中和積極主動(dòng)思維的狀態(tài)，在后半節(jié)課講到現(xiàn)代達(dá)爾文主義的基本觀點(diǎn)時(shí)，不少學(xué)生都能主動(dòng)將其與長頸鹿進(jìn)化過程相聯(lián)系，收到了很好的教學(xué)效果。

由此可見，有效的課堂提問是開啟學(xué)生思維之門的“金鑰匙”。

二、實(shí)施思路教學(xué)，鋪平學(xué)生思維之路

所謂思路教學(xué)，就是教師在研究教材思路和學(xué)生思路的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)科知識的邏輯結(jié)構(gòu)和學(xué)生的思維特征，設(shè)計(jì)一條符合學(xué)生已有的知識水平，并有目的地促進(jìn)其發(fā)展的科學(xué)思路，讓學(xué)生循著這條思路的正確線索而探索知識的教學(xué)過程。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，厘清教學(xué)思路，引導(dǎo)學(xué)生弄清科學(xué)思維的方法，指導(dǎo)學(xué)生得出思維的結(jié)果，這不僅可以激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，也有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的能力。

例如，《基因分離定律》一節(jié)，概念多、內(nèi)容瑣碎，如果沒有設(shè)計(jì)好教學(xué)過程，很容易使教學(xué)雜亂無章，很難幫助學(xué)生形成良好的思維方式和習(xí)慣。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者選擇了科學(xué)探究的一般過程作為總體思路，按照“觀察—推理—驗(yàn)證—結(jié)論”的順序引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

【觀察：一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)】展示圖片，指導(dǎo)學(xué)生像孟德爾一樣去觀察親本性狀、子一代性狀、子二代性狀，理解顯性性狀、隱性性狀和性狀分離的概念。再引導(dǎo)學(xué)生像孟德爾一樣進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，找到“3∶1”的規(guī)律。

【推理：對性狀分離現(xiàn)象的解釋】在推理環(huán)節(jié)，教師要設(shè)計(jì)好程序，引導(dǎo)學(xué)生自己嘗試去推理。筆者依次提出問題：紫花和白花通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子中分別有哪種基因？精子和卵子結(jié)合后形成的F1細(xì)胞中基因組成是怎樣的？F1表現(xiàn)出什么性狀？F1植株自交可以產(chǎn)生哪些類型的花粉和卵細(xì)胞？ F1形成的A和a類型花粉數(shù)量上是什么關(guān)系？A和a類型的卵細(xì)胞呢？F2共有幾種基因型和表現(xiàn)型？比例是多少？這些問題的順序與孟德爾推理思維的順序一致。通過提問，能幫助學(xué)生一步步順利地推理出相關(guān)的結(jié)論，有助于激發(fā)學(xué)生的思維。

【驗(yàn)證：對性狀分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證】推理必須進(jìn)行驗(yàn)證才能證明其正確與否，因此筆者順理成章地引出測交實(shí)驗(yàn)。有了“推理”階段的指導(dǎo)，“測交”內(nèi)容可讓學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考，并通過小組合作寫出測交遺傳圖解，找出能夠驗(yàn)證推理正確的結(jié)論。

【結(jié)論：基因分離定律】結(jié)論部分由學(xué)生自主探究，有前三步的思維，得出相關(guān)的結(jié)論相對簡單，再借助課本的幫助，學(xué)生很快就能得出科學(xué)的結(jié)論。

通過以上課例可以看出，課前充分準(zhǔn)備，引領(lǐng)學(xué)生沿著科學(xué)的思路去探究，不僅有利于課堂教學(xué)的順利開展，更有利于培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家一樣思維，讓學(xué)生在成功中找到樂趣，為學(xué)生鋪平思維之路。

三、開展實(shí)踐活動(dòng)，點(diǎn)亮學(xué)生思維之燈

生物是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，既包括大量的生物實(shí)驗(yàn)，也有許多模擬操作，這些活動(dòng)在發(fā)展學(xué)生思維方面有著獨(dú)特的地位和作用，教師應(yīng)當(dāng)好好利用。

例如，“重組DNA分子的模擬操作”活動(dòng)中，教材要求用兩種顏色的紙條寫上指定堿基序列，并利用剪刀模擬限制酶切割，用透明膠帶模擬DNA連接酶連接的過程。

備課時(shí)，筆者覺得模擬操作如果僅限于直線片段的剪切和連接對于啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思維作用不大。通過查閱資料，筆者做了如下改進(jìn)。

藍(lán)色紙條：

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-T-C-

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-A-G-

紅色紙條：

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-G-A-G-

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-C-T-C-

（1）將藍(lán)色紙條用透明膠帶首尾相連，粘成圓環(huán)形，代表細(xì)菌質(zhì)粒。紅色紙條代表含有目的基因的DNA片段。

（2）剪刀代表Eco RI限制酶，透明膠帶代表E.coli DNA連接酶。

（3）從紅色紙條的兩條DNA鏈上找出限制酶所識別的核苷酸序列，畫箭頭標(biāo)注酶切位點(diǎn)，用剪刀正確地“切割DNA”，從而獲得目的基因。

（4）用同樣的方法剪切細(xì)菌質(zhì)粒。

（5）把紅色紙條和藍(lán)色紙條上配對的末端用透明膠帶粘在一起，使目的基因插入質(zhì)粒中，獲得重組DNA。

這樣的改變使學(xué)生的思維更加深入。操作完成后，筆者提出了兩個(gè)問題：1.用剪刀剪切“目的基因”和用限制酶剪切有什么區(qū)別？用透明膠連接和用DNA連接酶連接有什么區(qū)別？2.質(zhì)粒的紙質(zhì)模型除了具有限制酶的酶切位點(diǎn)外，還應(yīng)具有什么結(jié)構(gòu)才能作為目的基因的運(yùn)輸工具？之后筆者給出了進(jìn)一步實(shí)踐與思考的問題：紙片上所示的DNA片段如果使用SmaⅠ限制酶切割，又會得到什么不同的結(jié)果呢？

活動(dòng)從課內(nèi)延伸到課外，學(xué)生樂于參與，兩次限制酶切割的分別是黏性末端和平末端，進(jìn)一步活躍了學(xué)生的思維。生物實(shí)踐活動(dòng)能夠吸引學(xué)生的注意力，活躍學(xué)生的思維。學(xué)生通過實(shí)踐活動(dòng)獲得感性認(rèn)知后，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行進(jìn)一步的思維加工，有助于提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

總之，教師應(yīng)積極幫助學(xué)生養(yǎng)成勤思善問、科學(xué)思維的好習(xí)慣，讓每個(gè)學(xué)生都會思維、愛思維，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和全面發(fā)展打好基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 盧力.小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生有效地思考[DB/OL].http：//www.doc88.com/p-212659393458.html，2012-06-16.

[2] 嚴(yán)生紅.高中生物學(xué)習(xí)中的思維障礙及矯正策略[DB/OL].http：//www.360doc.com/content/09/0401/00/102433_2982192.shtml，2009-04-01.

[3] 蔣丹.“重組DNA分子的模擬操作”實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)[J].生物學(xué)教學(xué)，2011（8）：21-22.

（責(zé)任編輯 黃春香）