運(yùn)用教材練習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的有效策略

趙 玥 孫旭紅

(1 復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué) 上海 200433； 2 復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué)青浦分校 上海 201700)

科學(xué)思維的培養(yǎng)不但應(yīng)落實(shí)在課堂上，教師也應(yīng)有效地建立課堂教學(xué)與教材練習(xí)部分的對接。上科版高中生命科學(xué)教材(第四冊)配有練習(xí)部分，其中有多種題型。如選擇題、填空題、文字信息題和填表題等。此外，根據(jù)不同學(xué)校的學(xué)情特點(diǎn)，練習(xí)部分還設(shè)計(jì)了選做題。根據(jù)各題型設(shè)計(jì)的特色，結(jié)合課堂教學(xué)，筆者提出利用教材練習(xí)題培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的策略： 在課前利用“填表題”培養(yǎng)學(xué)生的比較與分類能力，在課中巧用“文字信息題”培養(yǎng)學(xué)生的分析與綜合能力，在課后善用“選做題”培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

1 課前利用“填表題”，培養(yǎng)比較與分類能力

比較是人們根據(jù)一定的認(rèn)識和實(shí)踐目的，把某一事物與其他事物的屬性和特征加以比較，以確定事物之間的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)的思維方法；分類是根據(jù)對象的共同點(diǎn)和差異性，把對象分為不同種類的邏輯思維方法[1]。教師若能利用“填表題”來指導(dǎo)學(xué)生開展有效的預(yù)習(xí)活動，將有利于促進(jìn)學(xué)生比較與分類能力的培養(yǎng)。

1.1 實(shí)施策略 首先，教師布置學(xué)生通讀教材；接著，提出核心問題并指導(dǎo)學(xué)生利用練習(xí)部分中的“填表題”自主歸納和概括零碎的知識；最后，要求學(xué)生對預(yù)習(xí)中遇到的困難做好標(biāo)記，通過課上學(xué)習(xí)有針對性地解惑。

1.2 實(shí)施案例及效果 以“原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較”一節(jié)教學(xué)內(nèi)容為例。課前，教師提出核心問題：“原核細(xì)胞與真核細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別？”要求學(xué)生在通讀教材的基礎(chǔ)上，根據(jù)高中生命科學(xué)教材(第一冊)練習(xí)部分第9頁第10題的要求，以“大小”“細(xì)胞核”“細(xì)胞器”及“舉3例”為比較項(xiàng)，填表說明真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的區(qū)別。在學(xué)生初步比較了原核生物和真核生物主要特征的基礎(chǔ)上，教師在課上首先出示顫藻和水綿的顯微結(jié)構(gòu)圖和模式圖，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步說出原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。接著，教師提出以下問題： 你知道10 μm有多長嗎？真核與原核生物的遺傳物質(zhì)分布在哪里呢？等，并指導(dǎo)學(xué)生開展“顫藻和水綿細(xì)胞的比較觀察”實(shí)驗(yàn)。隨后，教師提問： 沒有線粒體的顫藻能進(jìn)行有氧呼吸嗎？沒有葉綠體的顫藻能進(jìn)行光合作用嗎？染色后，為什么水綿某些區(qū)域會有深藍(lán)紫色的顆粒顯現(xiàn)呢？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程比較真核、原核生物的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的比較能力。最后，教師出示一系列真核與原核生物的圖示，請學(xué)生根據(jù)這些生物在結(jié)構(gòu)與功能方面的共同點(diǎn)和差異性進(jìn)行真核、原核生物的分類，培養(yǎng)學(xué)生的分類能力。此外，教師通過調(diào)動學(xué)生關(guān)于細(xì)胞核和細(xì)胞器等前概念，螺旋式地構(gòu)建新概念，為學(xué)生理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn)提供實(shí)證。

教師在課前利用練習(xí)部分的“填表題”，采用“先學(xué)后教”的教學(xué)模式，有利于指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用表格等形式將碎片化知識系統(tǒng)化，學(xué)會對不同生物或概念利用比較法與分類的方法進(jìn)行辨別與概念的建構(gòu)，可提高比較與分類的科學(xué)思維能力。

2 課中巧用“文字信息題”，培養(yǎng)分析與綜合能力

分析是把研究對象的整體分解為部分或局部，對部分或局部分別進(jìn)行研究的科學(xué)思維方法；綜合與分析相反，是從整體上去認(rèn)識和把握研究對象的思維方法。自然科學(xué)中的任何活動都離不開分析，在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步綜合，是思維的延續(xù)和發(fā)展。概念的形成就是分析和綜合的結(jié)果[1]。教師在課堂上利用教材練習(xí)部分中的“文字信息題”，不但有利于檢測課堂教學(xué)過程中概念的即時生成效果，也有利于培養(yǎng)學(xué)生分析與綜合的科學(xué)思維。

2.1 實(shí)施策略 首先，教師在課堂上結(jié)合教材講授相關(guān)概念；接著，引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言陳述相關(guān)概念；然后，教師選擇與生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)的“文字信息題”，引導(dǎo)學(xué)生通過真實(shí)情境建構(gòu)相關(guān)觀念；最后，教師指導(dǎo)學(xué)生完成“文字信息題”，引導(dǎo)學(xué)生掌握相關(guān)的概念。

2.2 實(shí)施案例及效果 以“顯微鏡下的微生物”一節(jié)教學(xué)內(nèi)容為例。首先，教師在課堂上通過圖示、多媒體課件等教學(xué)手段講授微生物的種類、特征等概念。接著，教師請學(xué)生閱讀教材中“真細(xì)菌和古細(xì)菌與人類及自然界的關(guān)系”比較表，并提出設(shè)問：“你們了解曝氣復(fù)氧工程及其應(yīng)用嗎？”此時，教師請學(xué)生打開高中教材生命科學(xué)(拓展型課程)練習(xí)部分第5頁，拓展與研究第2題，例題如下：

目前，不少工廠的廢水中含有機(jī)物質(zhì)豐富，如果直接排放會嚴(yán)重污染環(huán)境。為處理這種廢水，科學(xué)工作者發(fā)明了“活性污泥法”，其原理是利用充氣(曝氣)，使某些微生物快速繁殖形成巨大的微生物群體(活性污泥)，從而吸附或溶解污染物，并將其完全氧化。請回答以下問題：

(1) 作為活性污泥微生物應(yīng)選擇、霉菌和等。

(2) 曝氣池充氣的作用是增加池水中的，使需氧微生物大量繁殖形成巨大群體，從而徹底分解為和水，使水凈化。

(3) 在上海的蘇州河治理中，實(shí)施曝氣復(fù)氧工程，其主要作用是什么？

參考答案： (1)細(xì)菌、原生動物；(2)溶解氧含量、有機(jī)物、無機(jī)物；(3)增加河水溶解氧含量，使需氧微生物大量繁殖，分解河水中的有機(jī)物。

教師先指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀題干，然后提問：“什么是活性污泥？”學(xué)生提煉題干信息后說出： 活性污泥是指某些微生物快速繁殖形成的巨大微生物群體。在教師的幫助下，學(xué)生較容易地明白第(1)小題需要填寫微生物的類型。教師繼續(xù)再提問：“活性污泥法的原理是什么？”請學(xué)生利用題干信息嘗試組織語言進(jìn)行描述。學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，活性污泥法利用充氣，使巨大的微生物群體吸附或溶解污染物，從而將其完全氧化。教師又追問：“如果這些巨大的微生物群體是需氧微生物，那么活性污泥法需要通入怎樣的氣體呢？有機(jī)物徹底氧化分解后的產(chǎn)物是什么呢？”在層層遞進(jìn)的問題提示下，學(xué)生不難回答出第(2)小題的答案，也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題的能力。最后，教師在課堂上可出示上海蘇州河在治理前后的比較圖，讓學(xué)生從整體上應(yīng)用相關(guān)原理，綜合性地提出治理蘇州河污染的方法，提高了分析與綜合的能力。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)原理嘗試解決身邊的生物學(xué)問題，引導(dǎo)他們認(rèn)識到利用生物學(xué)原理解決環(huán)保問題的重要意義，并初步形成關(guān)注生物學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的社會責(zé)任。教師在課中巧用“文字信息題”，訓(xùn)練了學(xué)生提煉和分析文字信息的能力，并從整體上認(rèn)識和把握解決問題的方法，也指導(dǎo)了學(xué)生建構(gòu)概念的一般方法。

3 課后善用“選做題”，培養(yǎng)批判性思維

批判性思維是探究的重要工具，是指具有目的性和反思性的判斷，包括闡釋、分析、推理、評估、解釋和自我調(diào)整等認(rèn)知技能，也包括好奇、敏銳和求真等思維習(xí)性[2]。練習(xí)部分的選做題大多是需要學(xué)生通過查找資料開展討論，且有些問題的設(shè)計(jì)比較開放，沒有固定答案。教師要結(jié)合學(xué)情，在課后善用教材練習(xí)部分中的“選做題”，不但有利于拓寬學(xué)生的視野，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

3.1 實(shí)施策略 首先，教師在課堂上完成相關(guān)概念的

教學(xué)任務(wù)；隨后，教師借助練習(xí)部分中關(guān)于生物學(xué)熱點(diǎn)問題的“選做題”，提供相關(guān)的生物學(xué)背景知識，為學(xué)生課后完成“選做題”提供幫助；最后，教師在課后布置學(xué)生自主完成“選做題”并在下一節(jié)課上開展相關(guān)問題的探討。

3.2 實(shí)施案例及效果 以“細(xì)胞工程”一節(jié)教學(xué)內(nèi)容為例。首先，教師在課堂上組織學(xué)生閱讀教材“試管動物”的相關(guān)文字。接著，教師請學(xué)生課后完成教材練習(xí)部分第26頁拓展與研究第1題，例題如下：

20世紀(jì)70年代，生物技術(shù)的新進(jìn)展、新成就如雨后春筍，層出不窮。為了解決不孕癥，1976年誕生了世界上第一例“試管嬰兒”。請對下列問題作答。

(1) “試管嬰兒”培育的過程是： 先將和在試管中完成體外過程，并使其發(fā)育成早期胚胎。然后通過技術(shù)將胚胎植入母體子宮。

(2) “試管嬰兒”的培育屬于生殖類型，多利羊的培育屬于生殖類型。

(3) 你贊成“試管嬰兒”的做法嗎？

參考答案： (1)精子、卵、受精、胚胎移植；(2)有性、無性；(3)略。

教師在引導(dǎo)學(xué)生自主完成“選做題”前，先為學(xué)生提供世界上第一例“試管嬰兒”的研究背景、培育原理等資料。并調(diào)動學(xué)生關(guān)于“克隆技術(shù)”的前概念，引導(dǎo)學(xué)生對“試管嬰兒”“克隆羊”的原理、方法進(jìn)行比較，為學(xué)生完成第(1)(2)小題提供幫助。由于學(xué)生對于是否贊成“試管嬰兒”的做法存在不同看法。因此，教師可組織學(xué)生對“試管嬰兒”的做法是否可能存在倫理道德的問題進(jìn)行探討。學(xué)生在討論中客觀地認(rèn)識到，雖然“試管嬰兒”能為不孕癥患者帶來一定的福音，在人類生命的延續(xù)方面具有積極的意義。但是，“試管嬰兒”也存在一定的社會倫理問題，如： 孩子可能不知道自己生物學(xué)意義上的父親或(和)母親，這可能會引發(fā)一系列社會倫理問題。教師還可調(diào)動學(xué)生關(guān)于“基因工程”和“克隆技術(shù)”的前概念，引導(dǎo)學(xué)生通過比較與分析，用理性、開放的眼光對生物技術(shù)造福人類的意義及弊端進(jìn)行正確地評價，審慎地做出判斷。

教師善用“選做題”，結(jié)合核心概念，組織學(xué)生關(guān)注并參與社會熱點(diǎn)中的生物學(xué)議題的討論，學(xué)會關(guān)注生物學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，能培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任。學(xué)生針對現(xiàn)代生物技術(shù)在社會生活中的應(yīng)用，基于生物學(xué)的基本觀點(diǎn)開展闡釋、分析、理性、正確評價和審慎作出判斷，有利于發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

4 小結(jié)

教師利用教材的練習(xí)部分，在真實(shí)的情境中呈現(xiàn)核心概念、設(shè)計(jì)梯度問題，能培養(yǎng)學(xué)生比較與分類、分析與綜合和批判性思維等科學(xué)思維能力。有效地利用教材練習(xí)可培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維的方法解決問題，在解決問題的過程中活化知識，在活化知識的過程中運(yùn)用知識，達(dá)成培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)。