基于科學(xué)史觀建構(gòu)和“3M認(rèn)知模型”的“生物的分類(lèi)"教學(xué)設(shè)計(jì)

徐益苗 趙曉燕 張燁

摘要：以建構(gòu)生物分類(lèi)的科學(xué)史觀促進(jìn)學(xué)生真實(shí)理解為目標(biāo)，基于全面認(rèn)識(shí)事物的“3M認(rèn)知模型”，在比較、歸納、遷移應(yīng)用等思維活動(dòng)的基礎(chǔ)上，領(lǐng)悟科學(xué)家解決生物分類(lèi)問(wèn)題的方法和思路，提升利用生物分類(lèi)學(xué)原理分析、解釋問(wèn)題的能力，推動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史觀3M認(rèn)知模型

生物的分類(lèi)教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1教材分析及設(shè)計(jì)思路

“生物的分類(lèi)”是蘇教版八年級(jí)上冊(cè)第五單元第十四章的內(nèi)容。本章中，學(xué)生先后學(xué)習(xí)了植物、動(dòng)物和微生物的多種特征，如何整理和利用這些知識(shí)并為社會(huì)生活服務(wù)是本節(jié)課主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

科學(xué)史觀是人們對(duì)科學(xué)史的哲學(xué)思考，左右著人們對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，進(jìn)而影響著對(duì)科學(xué)發(fā)展的看法和態(tài)度。在以往“生物的分類(lèi)”教學(xué)中，教師注重以多類(lèi)生物特征對(duì)比的形式建構(gòu)生物分類(lèi)系統(tǒng)模型，在學(xué)生辨析過(guò)程中歸納生物分類(lèi)的依據(jù)。而對(duì)“為何要”和“為何能”達(dá)成相對(duì)統(tǒng)一的分類(lèi)系統(tǒng)，學(xué)生并沒(méi)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在學(xué)習(xí)后，學(xué)生易形成生物分類(lèi)“非對(duì)即錯(cuò)”的固化認(rèn)知，對(duì)真正理解這一科學(xué)活動(dòng)，發(fā)展核心素養(yǎng)是有影響的。在本設(shè)計(jì)中，筆者將科學(xué)史滲透入教學(xué)主線的各環(huán)節(jié)，從人類(lèi)對(duì)生物認(rèn)知的不斷深入，進(jìn)而推動(dòng)生物分類(lèi)不斷精細(xì)化的角度，動(dòng)態(tài)建構(gòu)了生物分類(lèi)發(fā)展的歷程和系統(tǒng)模型的變遷，評(píng)價(jià)了典型歷史人物和事件，揭示了分子生物學(xué)等手段對(duì)現(xiàn)代生物分類(lèi)學(xué)的影響。從科學(xué)史觀建構(gòu)的獨(dú)特視角，便于真實(shí)地落實(shí)生物學(xué)教育目標(biāo)，便于學(xué)生更深入、細(xì)化地理解生物分類(lèi)活動(dòng)的歷史特征、發(fā)展需求和時(shí)代任務(wù)。

“3M認(rèn)知模型”是人們對(duì)客觀世界進(jìn)行認(rèn)知的過(guò)程模型。人們主要通過(guò)“是什么”“為什么”“怎么做”這三個(gè)問(wèn)題，分別從事物特征、因果聯(lián)系和行為指導(dǎo)等方面揭示事物的本源，實(shí)現(xiàn)真正的認(rèn)知。在本課設(shè)計(jì)時(shí)，筆者依據(jù)“為何做一如何做一有何用”這一認(rèn)知路線設(shè)置課堂教學(xué)主線，重構(gòu)教材內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生有邏輯、成體系地理解并接納此項(xiàng)活動(dòng)（圖1）。事實(shí)上，學(xué)生在生活中已有豐富的分類(lèi)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，如何實(shí)現(xiàn)生活經(jīng)驗(yàn)向生物分類(lèi)的遷移是本節(jié)課的重點(diǎn)。在此過(guò)程中，筆者主要通過(guò)生活圖片對(duì)比、學(xué)生舉牌分類(lèi)等活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)輔以科學(xué)故事、動(dòng)畫(huà)視頻等多種媒介為教學(xué)中可能的“認(rèn)知溝壑”填縫搭橋。2教學(xué)目標(biāo)

①通過(guò)對(duì)生物分類(lèi)宏觀發(fā)展史的認(rèn)識(shí)，建構(gòu)科學(xué)史觀，領(lǐng)悟科學(xué)家解決分類(lèi)問(wèn)題的方法和思路，發(fā)展科學(xué)思維;

②通過(guò)對(duì)“界”發(fā)展的討論，認(rèn)識(shí)生物的多樣性和統(tǒng)一性，理解生物分類(lèi)的依據(jù);

③運(yùn)用己知的生物分類(lèi)學(xué)成果，對(duì)分類(lèi)相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題做出科學(xué)的解釋。

3教學(xué)過(guò)程

3.1課前準(zhǔn)備

打印“春”“夏”“秋”“冬”字牌，準(zhǔn)備3.3.1中“動(dòng)手分類(lèi)”環(huán)節(jié)道具;對(duì)“變形蟲(chóng)姐妹”制作的“生物分類(lèi)學(xué)”科普視頻（網(wǎng)站：https：//www.amoebasisters.com/）節(jié)選并添加翻譯字幕，制作微課“發(fā)展中的生物分類(lèi)學(xué)”。

3.2生物分類(lèi)的目的

教師出示凌亂散放和超市整齊上架的商品兩組圖片，引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生視覺(jué)共鳴和思考：生活中為何要分類(lèi)？學(xué)生在發(fā)言和補(bǔ)充基礎(chǔ)上歸納得出：通過(guò)分類(lèi)，使原本復(fù)雜的事物變得有序，從而提高人們的認(rèn)識(shí)效率和工作效率。這樣可以建立“生物多樣性”與“復(fù)雜的事物”之間的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)生物分類(lèi)的意義。

設(shè)計(jì)意圖：教師從生活分類(lèi)出發(fā)，基于學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，提出分類(lèi)的目的，而后遷移至生物分類(lèi)中來(lái)，使學(xué)生明確“生物分類(lèi)”活動(dòng)的意義和價(jià)值。

3.3如何進(jìn)行生物分類(lèi)

3.3.1生活中的分類(lèi)

教師指定8位學(xué)生，根據(jù)其生日所在的月不同發(fā)放“春”“夏”“秋”“冬”字牌。8位學(xué)生舉牌站前排，其他同學(xué)對(duì)這八位學(xué)生進(jìn)行分類(lèi)。在分類(lèi)中，學(xué)生提問(wèn)：為何能歸為一類(lèi)？為何不能歸為一類(lèi)？這樣使學(xué)生明確分類(lèi)依據(jù)的本質(zhì)：事物之間的“異和同”。學(xué)生也可能依據(jù)性別、年齡差異進(jìn)行分類(lèi)，教師引導(dǎo)學(xué)生基于課堂生成性內(nèi)容歸納：分類(lèi)的具體依據(jù)可不同，對(duì)事物的認(rèn)知深度影響著分類(lèi)的精細(xì)程度。

3.3.2嘗試分類(lèi)生物

根據(jù)分類(lèi)依據(jù)“異和同”的本質(zhì)，學(xué)生對(duì)蝙蝠、麻雀、金魚(yú)、蜣螂4種動(dòng)物進(jìn)行分類(lèi)。結(jié)合學(xué)生不同的分類(lèi)方案，教師介紹生物分類(lèi)的主要發(fā)展史：公元前，西方古希臘哲學(xué)家亞里士多德依據(jù)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)方式等的不同進(jìn)行分類(lèi);公元前，我國(guó)漢代《爾雅》中，將動(dòng)物分為蟲(chóng)、魚(yú)、鳥(niǎo)、獸;18世紀(jì)，瑞典生物學(xué)家林奈在《自然系統(tǒng)》中，依據(jù)生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)等特征進(jìn)行分類(lèi)。學(xué)生在發(fā)言和補(bǔ)充中發(fā)現(xiàn)：生物分類(lèi)需要一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生將“生活中的分類(lèi)”結(jié)論遷移運(yùn)用至“嘗試分類(lèi)生物”中，層層遞進(jìn)為生物分類(lèi)鋪設(shè)階梯。對(duì)學(xué)生合理的（或與哲學(xué)家一致的）分類(lèi)方案給予鼓勵(lì)，使學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和自信。

3.3.3林奈的分類(lèi)系統(tǒng)

學(xué)生細(xì)讀“林奈和《自然系統(tǒng)》”，依據(jù)材料歸納：為什么18世紀(jì)后，生物學(xué)界普遍接受林奈的分類(lèi)系統(tǒng)？

設(shè)計(jì)意圖：科學(xué)史的補(bǔ)充促進(jìn)學(xué)生理解“林奈分類(lèi)系統(tǒng)”被廣泛接受的必要性和必然性，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“雙名制”等推廣的意義。

3.3.4生物分類(lèi)的等級(jí)

教師通過(guò)對(duì)比《自然系統(tǒng)》中提出的“綱、目、屬、種”四級(jí)分類(lèi)體系在當(dāng)時(shí)的影響，與教材中提及的七級(jí)分類(lèi)體系以及不斷發(fā)展中的“域、總界、亞門(mén)”等衍生等級(jí)的發(fā)展變化使學(xué)生明確：對(duì)生物認(rèn)識(shí)的不斷深入，促進(jìn)了生物分類(lèi)的精細(xì)化。

設(shè)計(jì)意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生以發(fā)展的眼光看待生物分類(lèi)，領(lǐng)悟科學(xué)工作者解決發(fā)展性問(wèn)題的方法和思路。

3.3.5生物分類(lèi)的依據(jù)

教師從兩界分類(lèi)系統(tǒng)，沿時(shí)間線呈現(xiàn)至目前主流的五界（或六界）分類(lèi)系統(tǒng)。學(xué)生結(jié)合相關(guān)生物特征說(shuō)出每一個(gè)新“界”建立的意義，在此過(guò)程中形成“生物分類(lèi)主要依據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等的相似程度”的觀點(diǎn)。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考：從原生生物界建立開(kāi)始，短短的一百多年，“界”數(shù)量快速增長(zhǎng)的原因，揭示（顯微和超顯微）技術(shù)對(duì)科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。

結(jié)合教材中“生物分類(lèi)的等級(jí)”示意圖，學(xué)生利用“靈長(zhǎng)目”“人科”“黑猩猩屬”“人屬”為人類(lèi)和黑猩猩完善具體分類(lèi)。多年前，國(guó)際上基于分子生物學(xué)研究成果，將人科與猩猩科合并為人科，部分教學(xué)資料將黑猩猩劃分在“大猿科”或“猩猩科”是較落后的說(shuō)法?，F(xiàn)代生物分類(lèi)正在滲透更為微觀的分類(lèi)依據(jù)。

設(shè)計(jì)意圖：隨著認(rèn)識(shí)世界技術(shù)和手段的發(fā)展，生物分類(lèi)也在不斷完善。學(xué)生要在能識(shí)得生物分類(lèi)圖表的基礎(chǔ)上，理解知識(shí)的高速更迭。

3.4生物分類(lèi)的成果應(yīng)用

結(jié)合以上“分類(lèi)等級(jí)示意圖”，教師組織小組討論：①（結(jié)合教材）作為生物分類(lèi)的最基本單位，“種”有何特征？②貓和豹、豹和虎，哪對(duì)的親緣關(guān)系更近？擁有的相似特點(diǎn)更多？③（可聯(lián)系教材P39課外探究）己知某種生物能產(chǎn)生有藥用價(jià)值的珍貴物質(zhì)，但因稀少，你會(huì)如何利用生物分類(lèi)學(xué)成果來(lái)搜尋替代資源？

設(shè)計(jì)意圖：教師以啟發(fā)的方式和議論的形式，促進(jìn)學(xué)生自主和合作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

3.5生物分類(lèi)的發(fā)展及本課小結(jié)

教師結(jié)合自譯視頻“發(fā)展中的生物分類(lèi)學(xué)”回顧歷史，介紹分子生物學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代生物分類(lèi)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及可能產(chǎn)生的影響。

設(shè)計(jì)意圖：教師對(duì)生物分類(lèi)學(xué)宏偉發(fā)展前景的介紹激勵(lì)了學(xué)生保持探究的熱情、實(shí)事求是的態(tài)度，在未來(lái)做出自己的努力。

4教學(xué)反思

科學(xué)史觀在“生物的分類(lèi)”教學(xué)中的滲透須以促進(jìn)學(xué)生真實(shí)理解，發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為最終指向。所以，在選擇科學(xué)史材料時(shí)，教師要把握好宏觀性和整體性。本設(shè)計(jì)沿著古代、近現(xiàn)代和現(xiàn)代這一時(shí)間線索，精選關(guān)鍵人物和事件，圍繞生物分類(lèi)的認(rèn)知性問(wèn)題開(kāi)展形式多樣的學(xué)習(xí)活動(dòng)。在使用科學(xué)史素材時(shí)，教師需關(guān)注史料發(fā)生的社會(huì)、人文和科技發(fā)展等背景，追求史料的“豐滿、真實(shí)”，從而顯化其中蘊(yùn)含的科學(xué)思維和創(chuàng)新思路。當(dāng)然，在一節(jié)課中，未必能面面俱到。因此，在建構(gòu)科學(xué)史觀的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要理清科學(xué)發(fā)展脈絡(luò)，做到精選“個(gè)案”、突出“主線”，最終平衡好史料豐度與課堂教學(xué)效能之間的關(guān)系。