在生物教學(xué)中用模型培養(yǎng)理性思維

張云柏

摘要：初中生物教學(xué)不僅要讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)知識和基本技能，更要重視培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)。理性思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分，它是一種基于證據(jù)和邏輯推理的思維方式。模型方法是培養(yǎng)學(xué)生理性思維的重要途徑，教學(xué)中可根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)要求，采用實體、數(shù)學(xué)、概念等不同的模型方法發(fā)展學(xué)生的理性思維能力。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué) 模型方法 理性思維

課程標(biāo)準指出：“義務(wù)教育階段的生物課程既要讓學(xué)生理解基礎(chǔ)的生物學(xué)知識，又要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法?！币虼耍踔猩飳W(xué)科教學(xué)不僅要讓學(xué)生識記若干知識，還要培養(yǎng)學(xué)生的價值觀，更要發(fā)展學(xué)生的理性思維能力。如何讓學(xué)生能夠主動地掌握并運用生物學(xué)知識，理性地判斷、分析、思考，發(fā)展學(xué)生的理性思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，是所有生物教師要著力研究的重要課題。筆者結(jié)合實踐和思考談?wù)勗诔踔猩镎n堂教學(xué)中運用模型方法培養(yǎng)學(xué)生理性思維的認識。

理性思維是一種基于證據(jù)和邏輯推理的思維方式，它是“依照邏輯推理而不是依照情緒或感覺來行事”，即理性思維強調(diào)的是邏輯指引下的思考過程。模型方法是研究者將抽象的、不可測的事實或過程借助身邊的材料、用具或應(yīng)用數(shù)學(xué)方法、圖像等加以描述、概括總結(jié)的一種活動。利用模型來描述生物學(xué)規(guī)則可以讓學(xué)生從龐雜的生物學(xué)事實中找到可以用來分析解決問題的“生物學(xué)邏輯”，對學(xué)生了解生命運行的規(guī)則非常有效?；谏飳W(xué)模型的理性思維培養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效方式。模型大體上可以分為實體模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型等幾類，教學(xué)中要重視實體模型建構(gòu)，更要著力挖掘構(gòu)建簡單的數(shù)學(xué)模型和概念模型來培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

1.利用實體模型培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

實體模型是指生物體結(jié)構(gòu)標(biāo)本、教學(xué)模型等實物或結(jié)構(gòu)圖，它能直觀地展現(xiàn)生物體結(jié)構(gòu)原形，表達認識對象的特征，利于學(xué)習(xí)者直觀了解生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，分析理解掌握有關(guān)功能，發(fā)展學(xué)生的理性思維能力。初中生物教學(xué)中，一是用足用好學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)模型。一般的學(xué)校都配備有大量的教學(xué)模型，如植物細胞結(jié)構(gòu)模型、動物細胞結(jié)構(gòu)模型、根尖的結(jié)構(gòu)模型、雙子葉植物莖的結(jié)構(gòu)模型、葉片的結(jié)構(gòu)模型、人體心臟的結(jié)構(gòu)模型、人體腎臟的結(jié)構(gòu)模型、眼的結(jié)構(gòu)模型、DNA分子結(jié)構(gòu)模型等。教師要充分利用這些模型，加強直觀教學(xué)，使學(xué)生通過對實體的觀察，留下深刻印象，牢固掌握有關(guān)結(jié)構(gòu)知識;同時要引導(dǎo)學(xué)生認真分析有關(guān)結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的關(guān)系，理解掌握相應(yīng)的功能，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。二是可制作簡單的教學(xué)具模型。一方面教師要能制作教具，豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)效果;另一方面教師要指導(dǎo)鼓勵學(xué)生制作學(xué)具，加強學(xué)生對知識的理解掌握，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。如在“呼吸運動”教學(xué)時，教師可先組織學(xué)生觀察“呼吸過程中膈和肺的變化示意模型”，指導(dǎo)學(xué)生分析、識別圖中的各結(jié)構(gòu)，總結(jié)歸納呼吸過程中膈和肺的變化關(guān)系，再讓學(xué)生動手制作呼吸過程中膈和肺的變化示意模型，這樣不僅有效發(fā)展了學(xué)生的理性思維能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識和動手操作能力。三是加強結(jié)構(gòu)圖教學(xué)。教材中有豐富的圖片資料，絕大多數(shù)是生物結(jié)構(gòu)圖，教師不僅要指導(dǎo)學(xué)生識圖，更要指導(dǎo)學(xué)生繪制一些簡單的結(jié)構(gòu)圖，通過圖形的分析、繪制，有效培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

2.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

數(shù)學(xué)模型是用圖表、圖像、框圖、數(shù)理邏輯等來描述系統(tǒng)的特征及其內(nèi)部聯(lián)系或與外界聯(lián)系的一種結(jié)構(gòu)，它將現(xiàn)實世界的原型抽象出來，完整系統(tǒng)地呈現(xiàn)事物本質(zhì)，它是分析、解決實際問題的基礎(chǔ)。教學(xué)中不僅要挖掘構(gòu)建簡單的數(shù)學(xué)模型，還要指導(dǎo)學(xué)生觀察、分析有關(guān)模型，切實培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

學(xué)生學(xué)習(xí)了“人體淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)消化過程”有關(guān)知識后，教師可構(gòu)建淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)三者在消化道中含量變化曲線數(shù)學(xué)模型（如圖1），指導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的知識類比、歸納、識別三種物質(zhì)，不僅使學(xué)生能深刻理解掌握營養(yǎng)物質(zhì)消化的有關(guān)知識，還能培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力和理性思維。

在“人的生長發(fā)育和青春期”一節(jié)的教學(xué)中，在學(xué)生學(xué)習(xí)了有關(guān)青春期發(fā)育的知識后，教師可構(gòu)建男、女生殖器官發(fā)育趨勢數(shù)學(xué)模型（如圖2），讓學(xué)生運用所學(xué)的有關(guān)知識分析、判斷、推理圖中A、B所表示的結(jié)構(gòu)是卵巢還是睪丸？鞏固所學(xué)知識，訓(xùn)練學(xué)生的理性思維。

在“生物進化的學(xué)說”一節(jié)教學(xué)中，教師在組織學(xué)生學(xué)習(xí)了達爾文自然選擇學(xué)說主要內(nèi)容后，可構(gòu)建自然環(huán)境中某種生物類群（如鹿群）數(shù)量變化曲線的數(shù)學(xué)模型（如圖3 ），指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)達爾文自然選擇學(xué)說的有關(guān)內(nèi)容，分析判斷圖中曲線，培養(yǎng)學(xué)生理性思維。

3.建構(gòu)概念模型培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。

概念模型指以文字表述來抽象概括出事物本質(zhì)特征的模型。教學(xué)中要挖掘知識的內(nèi)在聯(lián)系，加強圖文轉(zhuǎn)換，進行概念模型建構(gòu)，并切實運用模型解決生產(chǎn)生活中的實際問題，訓(xùn)練學(xué)生的理性思維。

在“人體的血液循環(huán)”一節(jié)教學(xué)中，涉及人體血液循環(huán)的過程，教師可組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材內(nèi)容及播放人體血液循環(huán)視頻后，讓學(xué)生用“→”表示人體血液循環(huán)大致過程，構(gòu)建人體血液循環(huán)過程概念模型（如圖4），并讓學(xué)生以此模型為“參考系”，在新的情境中進行理性地演繹推理，解決遇到的生物學(xué)問題（如血液從主動脈到右心房流經(jīng)的路徑、從手背靜脈輸液輸入的藥物治療同側(cè)上臂燙傷的路徑、淀粉經(jīng)消化吸收后的循環(huán)路徑分別是A.肺循環(huán)、B.體循環(huán)、C.肺循環(huán)→體循環(huán)、D.體循環(huán)→肺循環(huán)中的哪一種？ 還可進一步構(gòu)建如圖5所示的器官與血管關(guān)系概念模型，圖中X表示人體某器官，①、②表示血管，箭頭表示血流方向，進一步引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)上述人體血液循環(huán)過程概念模型，通過變換圖中器官或血管的名稱，讓學(xué)生分析判斷血管或器官的名稱），鍛煉學(xué)生的知識運用能力和理性思維能力。

結(jié)語

培養(yǎng)學(xué)生的理性思維對于學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展至關(guān)重要，生物教師在日常教學(xué)中，要充分運用問題驅(qū)動方式，指導(dǎo)學(xué)生分析模型，幫助學(xué)生建構(gòu)模型，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)方法與習(xí)慣，不斷發(fā)展學(xué)生的理性思維。同時，更要積極探尋發(fā)展學(xué)生理性思維的新方法、新思路，切實使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識、發(fā)展基本能力的過程中逐步形成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的思維方法和價值觀，不斷提高學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，努力培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會進步和時代發(fā)展要求的社會主義建設(shè)者和接班人。

（作者單位：江蘇省鹽城市鹽都區(qū)教師發(fā)展中心）