基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的生物學(xué)課堂教學(xué)

黃曉君

摘要：中學(xué)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中提到要形成“科學(xué)思維”，即“崇尚并形成科學(xué)思維的習(xí)慣”。本文介紹了培養(yǎng)科學(xué)思維能力教學(xué)模式的重要性、模式實(shí)施的程序，該程序包括：即：“誘導(dǎo)質(zhì)疑（反思）→獲取信息（分析）→歸納評價(jià)（批判）→檢驗(yàn)假設(shè)（實(shí)證）→發(fā)現(xiàn)規(guī)律（邏輯）”，結(jié)合教學(xué)實(shí)例來展示模式的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);科學(xué)思維;生物課堂教學(xué);邏輯性

隨著知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，社會發(fā)展對人才的培養(yǎng)提出更高要求，不僅要求培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的能力，更要培養(yǎng)學(xué)生的決策能力、批判能力和創(chuàng)新能力等。如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，成為近年來課堂教學(xué)中關(guān)注的重點(diǎn)。

一、在生物教學(xué)中培養(yǎng)高中生科學(xué)思維的重要性

中學(xué)生物學(xué)課程應(yīng)聚焦核心素養(yǎng)，目的是強(qiáng)化學(xué)科育人功能。中學(xué)生物學(xué)科核心素養(yǎng)中提到要形成“科學(xué)思維”，即“崇尚并形成科學(xué)思維的習(xí)慣”。我國教育一直提倡創(chuàng)新、提倡發(fā)展，教師與學(xué)校都做出了積極的改變，但由于受到受現(xiàn)行高考模式和傳統(tǒng)教育理念的影響，在不少生物課堂上還是以是“灌輸式”、“填鴨式”為主，教師忽視學(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)生綜合學(xué)習(xí)能力的提高乃至其自身理性思維體系的構(gòu)建都有一定的影響。凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。隨著有關(guān)生物的“核心素養(yǎng)”提出，科學(xué)思維作為生物學(xué)習(xí)的重要組成部分，被再一次強(qiáng)調(diào)。

科學(xué)思維是人類最高級的思維階段，在生物教學(xué)中培養(yǎng)高中生科學(xué)思維，不僅是完成生物核心素養(yǎng)教育的重要任務(wù)，也是由高中生物學(xué)科的屬性所決定的，生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學(xué)，有著科學(xué)的特征，即通過假設(shè)明確思維方向、通過觀察分析獲取充實(shí)的事實(shí)或理論依據(jù)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)推理和論證等一套科學(xué)過程來研究生物學(xué)現(xiàn)象，解決自然界問題，并在解決問題和解釋現(xiàn)象過程中運(yùn)用給予證據(jù)和邏輯的思維方式，這便是核心素養(yǎng)中提倡的科學(xué)思維?？茖W(xué)思維的提出是生物教育理性的回歸，將有望打破“生物是理科中的文科”的說法，使生物恢復(fù)到應(yīng)有的科學(xué)高度。因此，在高中生物教學(xué)中，落實(shí)科學(xué)思維的培養(yǎng)是生物學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)，教師應(yīng)該滲透這種科學(xué)方法，課堂上給學(xué)生更多機(jī)會對生物學(xué)問題進(jìn)行質(zhì)疑、假設(shè)、分析、推理以及論證等，以提高學(xué)生的科學(xué)思維能力和素養(yǎng)。

二、基于科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施程序

在高中生物課堂中如何具體地落實(shí)科學(xué)思維能力培養(yǎng)呢？下面筆者以 “伴性遺傳”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，具體探討相關(guān)教學(xué)模式的實(shí)施。

新舊知識的交接點(diǎn)是學(xué)生思維的基礎(chǔ)，認(rèn)知沖突是學(xué)生思維的原動力。根據(jù)中學(xué)生心理特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，《伴性遺傳》這一節(jié)是在先學(xué)習(xí)了孟德爾的兩個(gè)基本定律、減數(shù)分裂過程中染色體的行為的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，這樣的教學(xué)順序安排體現(xiàn)了科學(xué)研究過程的真實(shí)過程，更能使學(xué)生體會遺傳學(xué)的建立是一個(gè)不斷實(shí)驗(yàn)、研究、推理、修正以及發(fā)展的過程，本節(jié)教材的編寫思路很清晰，通過實(shí)例分析，讓學(xué)生先觀察現(xiàn)象產(chǎn)生疑問，又通過設(shè)置 “問題連續(xù)體”激發(fā)學(xué)生的分析討論、獲取信息、歸納評價(jià)、并最終發(fā)現(xiàn)規(guī)律，完成知識建構(gòu)，從而促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

即：“誘導(dǎo)質(zhì)疑（反思）→獲取信息（分析）→歸納評價(jià)（批判）→檢驗(yàn)假設(shè)（實(shí)證）→發(fā)現(xiàn)規(guī)律（邏輯）”，程式如下：

三、基于科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)模式的具體運(yùn)用

（一）創(chuàng)設(shè)情境，感知——為思維活動指明方向：

【情景一】電腦展示三幅圖片（白化病患兒、紅綠色盲檢查圖、抗維生素D佝僂病患兒），同時(shí)展示發(fā)病情況介紹材料。

【問題】①為什么在遺傳病面前，有些是男女幾率一樣，有些則男女不一樣呢？

②后兩種遺傳病都與性別相關(guān)聯(lián)，但為什么表現(xiàn)又不相同？

設(shè)計(jì)意圖：紅綠色盲，白化病等遺傳病學(xué)生在生活中比較熟悉的例子，關(guān)于它們的遺傳特點(diǎn)和預(yù)防措施應(yīng)該是學(xué)生比較關(guān)心且感興趣的內(nèi)容。因此，先讓學(xué)生通過資料了解相關(guān)信息，以獲得對三種伴性遺傳病的感性認(rèn)識。這一方法主要是啟迪學(xué)生思考，產(chǎn)生驅(qū)動力，為學(xué)生思維活動指明方向——伴性遺傳有什么特點(diǎn)呢。

（二）分析問題，激疑——為思維活動確定目標(biāo)

【情景二】展示某地區(qū)人類紅綠色盲的調(diào)查結(jié)果和一個(gè)紅綠色盲家系圖譜，學(xué)生分析思考。

【問題】①這些患者都是什么性別？說明色盲遺傳與什么有關(guān)？

②紅綠色盲基因是顯性基因還是隱性基因？

③Ⅰ1傳給Ⅱ2的是X染色體還是Y染色體？Ⅱ2是否患?。?/p>

④這說明紅綠色盲基因位于X染色體上還是Y染色體上？

⑤紅綠色盲的遺傳特點(diǎn)是什么？

設(shè)計(jì)意圖：首先，激疑不能太具體，教師要給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、 提出問題的機(jī)會。其次，激疑要定向，要鮮明地指向所探究的目標(biāo)。 激疑在這里行使著激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維、提出問題的功能，而不是引向標(biāo)準(zhǔn)答案。筆者設(shè)計(jì)的前三個(gè)問題學(xué)生通過分析圖表獲取信息，可以很快找到答案。第四個(gè)問題的解決，對學(xué)生來說也不難，教師可以組織學(xué)生通過書寫遺傳圖解來獲取答案，這樣就落實(shí)了科學(xué)思維中模型構(gòu)建的能力的培養(yǎng)。對于第五個(gè)問題是本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，只憑學(xué)生個(gè)人不容易解決。這樣的問題設(shè)置有層次性，符合學(xué)生思維的發(fā)展規(guī)律，也為思維活動確定目標(biāo)——分析伴性遺傳圖解。

（三）引導(dǎo)合作，自主學(xué)習(xí)——為思維活動構(gòu)建路徑

筆者在這一階段教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，是通過組織學(xué)生小組討論來完成。為了讓學(xué)生順利解決第五個(gè)問題，把它分解成問題鏈：①在第四個(gè)問題解決的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生寫出男女性的正常色覺和紅綠色盲的基因型和表現(xiàn)型。②寫出六種婚配方式的遺傳圖解。③分析所寫的遺傳圖解，特別注意女性患者的父親和兒子有什么表現(xiàn)，正常男性的母親和女兒有什么表現(xiàn)，從中揭示出X染色體遺傳的特點(diǎn)：交叉遺傳。再與白化病類比，歸納出隔代遺傳的特點(diǎn)。④最終歸納出紅綠色盲作為伴X隱性遺傳病的遺傳特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生圍繞層層鋪設(shè)的問題，開展小組合作學(xué)習(xí)，設(shè)問從學(xué)生熟悉的角度入手，并且問題設(shè)計(jì)指向性明確，教師連續(xù)設(shè)問，逐漸深入，學(xué)生通過討論活動后很容易掌握規(guī)律，就這樣，把學(xué)習(xí)的自主權(quán)交回給學(xué)生，讓學(xué)生真正成為課堂教學(xué)的主體，教師做好學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、輔助者、參與者，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和原動力，學(xué)生參與其中，通過構(gòu)建模型，科學(xué)論證最終嘗到成功的喜悅。

（四）組間交流、多元質(zhì)疑——為思維活動留空間

通過自主探究之后，學(xué)生分小組匯報(bào)他們的學(xué)習(xí)成果，學(xué)生通過對材料現(xiàn)象的細(xì)致研讀，從中進(jìn)行分析、推理、獲取信息或歸納等一系列理性思維，最終得出科學(xué)的結(jié)論。教師要為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果提供交流展示的機(jī)會，進(jìn)行思維交流和碰撞，并對其他小組的實(shí)驗(yàn)提出質(zhì)疑和評價(jià)，學(xué)生為自己能發(fā)現(xiàn)規(guī)律而感到高興，同時(shí)又分享了別人的成果，提高了自己的認(rèn)識。從而培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和批判性思維。

（五）拓展延伸——為思維能力得到提升

1.課堂上的問題拓展

【情景】展示另一種伴性遺傳病──外耳道多毛癥的相關(guān)圖片及遺傳圖解

【問題】外耳道多毛癥是否有伴性遺傳現(xiàn)象？它的遺傳方式是什么？你能否通過紅綠色盲的遺傳特點(diǎn)分析抗維生素D佝僂病和外耳道多毛癥的遺傳特點(diǎn)？

【問題解決】學(xué)生能說出外耳道多毛癥有伴性遺傳現(xiàn)象，是伴Y遺傳的方式。但后面的問題對部分學(xué)生來說還是有一定難度的。因此，教師可提示他們運(yùn)用類比推理的方法，相互討論解決。類比紅綠色盲和常染色體顯性遺傳的特點(diǎn)的分析方法，先分組寫出六種婚配方式的遺傳圖解，分析所寫的遺傳圖解，從中揭示出伴X染色體顯性遺傳的特點(diǎn)。

2.課后的問題拓展

“伴性遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用”這一內(nèi)容直接與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系，體現(xiàn)了新課程的理念——“注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系”。學(xué)生對這一內(nèi)容很感興趣，提出了很多問題。可以鼓勵(lì)學(xué)生就兩個(gè)問題展開研究，一方面模仿遺傳學(xué)家，根據(jù)某對夫婦的家族遺傳病史，分析其后代的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，并提出有效的預(yù)防措施;另一方面在生產(chǎn)實(shí)踐如何根據(jù)性狀來確定動物幼年時(shí)的性別。那如何設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)，使得其子代能根據(jù)性狀來區(qū)分性別？學(xué)生課后收集資料，書寫并分析遺傳圖解，然后在班上匯報(bào)成果。

設(shè)計(jì)意圖：這樣的做法引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用剛學(xué)的伴性遺傳的知識來分析和解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的問題，讓學(xué)生形成基因控制性狀的生命觀念，并且通過利用知識達(dá)到優(yōu)生目的以及運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，讓學(xué)生能夠體會到學(xué)有所用，提高了學(xué)生的社會責(zé)任感，激發(fā)了學(xué)生自主解決問題的自豪感，也培養(yǎng)了他們的科研實(shí)踐能力。

四、基于科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)模式的反思

本節(jié)課的教學(xué)價(jià)值取向定位為發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維素養(yǎng)，教學(xué)理念是契合新課程教學(xué)要求的，學(xué)生深刻體會科學(xué)研究的過程，在不斷思考、質(zhì)疑、解決問題的過程中獲取新知，形成學(xué)生個(gè)體的生物學(xué)思維方式、生物學(xué)結(jié)構(gòu)化模型以及生物學(xué)科學(xué)探究能力等。教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)寫出遺傳圖解，不斷預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不斷尋找解決問題的思路，盡可能地還原科學(xué)家研究的過程，讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體;設(shè)計(jì)的問題環(huán)環(huán)相扣，充分培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性，體會科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

但是任何先進(jìn)的科學(xué)的教育理念，在轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為時(shí)，都必須本土化、個(gè)性化。我校學(xué)生在長久傳統(tǒng)教學(xué)模式影響下，思維固化，自主學(xué)習(xí)意識較薄弱，在教學(xué)過程中，教師需考慮再給學(xué)生多一點(diǎn)信任，給學(xué)生創(chuàng)造更好的發(fā)展空間;教師在教學(xué)過程中提出問題后，可考慮再給學(xué)生多一點(diǎn)思考的時(shí)間，讓學(xué)生有一個(gè)明理的過程，這更有利于學(xué)生發(fā)展;今后教學(xué)過程中，教師要多學(xué)習(xí)，多閱讀，在教學(xué)過程中，能夠給予學(xué)生更多的事實(shí)鋪墊，讓學(xué)生能在思維的寬度上不斷提高。

總之，教師在教學(xué)中，應(yīng)逐步調(diào)整自己的教學(xué)行為，讓學(xué)生成為課堂的主體，在傳授知識與技能的同時(shí)達(dá)到育人的效果，實(shí)現(xiàn)提升生物學(xué)科核心啥樣的課程宗旨。

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