素養(yǎng)視域下高中生物學(xué)教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)模式初探

任延麗

（廣州市第八十六中學(xué) 廣東·廣州 510700）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）中明確提出：“科學(xué)思維是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力?！笨茖W(xué)思維有歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等幾種思維模式。若能使每一個(gè)學(xué)生通過學(xué)習(xí)生物學(xué)，在工作學(xué)習(xí)生活中建立起良好的思維模式，無疑會(huì)對(duì)學(xué)生的終生發(fā)展有益。

在教學(xué)中，如何培養(yǎng)高中生的思維方式問題亟待解決。由于教師對(duì)科學(xué)思維深度理解水平有限及教學(xué)壓力大等多種因素影響了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。但深化課堂教學(xué)改革以來，對(duì)教師的要求已從“教書型”向“研究型”轉(zhuǎn)變，教師應(yīng)對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行深度研究，讓科學(xué)思維的培養(yǎng)不再流于形式，真正使學(xué)生從中受益，為他們的終身發(fā)展服務(wù)。課堂教學(xué)方法多，形式多樣，如果教師能夠?qū)⒄n題進(jìn)行分類，采取適合該課題的方式方法培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，將會(huì)事半功倍。鑒于此目的，筆者分別探索如何通過生物科學(xué)史中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，通過模型建構(gòu)如何培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，希望拋磚引玉，給一線教師啟發(fā)。

1 通過生物科學(xué)史中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生批判性思維

長久以來，學(xué)生思維定式現(xiàn)象普遍存在，認(rèn)為老師和課本永遠(yuǎn)是對(duì)的，缺少批判的勇氣，缺乏批判性思維。高中生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)不僅可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，了解實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，也可以利用實(shí)驗(yàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，創(chuàng)造良好的批判機(jī)遇，引發(fā)學(xué)生與教師的“思維互動(dòng)”，讓學(xué)生勇于批判，樂于批判。而對(duì)于生物科學(xué)史中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可或缺的重要部分。這些內(nèi)容切不可枯燥帶過，亦或是簡單敘述，而應(yīng)在適當(dāng)?shù)膯l(fā)之下，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)過程還原，真正體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的樂趣，體會(huì)科學(xué)家探究歷程的艱辛。這對(duì)學(xué)生生物學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要。如《生長素的發(fā)現(xiàn)歷程》這一實(shí)驗(yàn)，教師通過引導(dǎo)學(xué)生解決“花生幼苗為什么具有向光性”這一問題為契機(jī)，讓學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題-提出問題-作出假設(shè)-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-觀察實(shí)驗(yàn)-得出結(jié)論幾個(gè)環(huán)節(jié)，充分鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)批判。課前，教師帶領(lǐng)學(xué)生培養(yǎng)花生幼苗，并在教師指導(dǎo)下解剖幼苗，尋找花生幼苗上可能與向光性有關(guān)的結(jié)構(gòu)，探索激素產(chǎn)生的部位。得出胚芽鞘尖端是激素產(chǎn)生的部位后，繼續(xù)提出“激素是如何到達(dá)作用部位”這一問題，讓學(xué)生作出假設(shè)。學(xué)生的假設(shè)多種多樣：有人認(rèn)為“有一種拉力將激素從尖端下部向上拉”，也有人認(rèn)為“存在特殊物質(zhì)會(huì)幫助生長素的運(yùn)輸”，還有人認(rèn)為“激素從剪短運(yùn)輸?shù)郊舛讼虏浚诩舛讼虏科鹱饔谩?。假設(shè)越多培養(yǎng)批判性思維的契機(jī)也就越多。教師引導(dǎo)學(xué)生將胚芽鞘尖端切下，放在瓊脂塊上，將接觸過尖端的瓊脂塊置于去掉尖端的胚芽鞘上，幾天后觀察記錄結(jié)果。學(xué)生根據(jù)觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，原來花生幼苗胚芽鞘的生長確實(shí)是因?yàn)榧舛水a(chǎn)生激素向下運(yùn)輸起作用的。繼而得出結(jié)論：生長素能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位，從而使花生幼苗生長。

教師在開展科學(xué)史中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，一定要對(duì)學(xué)生作適當(dāng)?shù)膯l(fā)引導(dǎo)。可以在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)向?qū)W生介紹一下與探究活動(dòng)有關(guān)的背景知識(shí)并提出要求，掃清學(xué)習(xí)新知識(shí)的障礙，為學(xué)生的理解打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)為學(xué)生營造良好的環(huán)境。在生物學(xué)課堂教學(xué)中，教師是課堂的引導(dǎo)者、組織者，只有在“啟發(fā)”上多下功夫，想方設(shè)法把學(xué)生的積極性和主動(dòng)性充分調(diào)動(dòng)起來，主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。教師更應(yīng)事先準(zhǔn)備好問題串，提出的問題也應(yīng)該由淺至深環(huán)環(huán)相扣，經(jīng)過思維的碰撞，引發(fā)學(xué)生求知思考的欲望，讓學(xué)生成為課堂的主人。

2 通過模型建構(gòu)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維

《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出：“了解建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，領(lǐng)悟、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，獲得生物學(xué)的基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)?！边@是首次在高中生物基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo)中提到“模型”一詞，可見，建立模型在新課標(biāo)中被提到較高的高度。它不但被列為一項(xiàng)技能目標(biāo)，而且被作為高中學(xué)生必備的生物科學(xué)素養(yǎng)和將來從事科學(xué)研究的必備能力。

人教版高中生物教材模型構(gòu)建的案例較突出，例如：DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，種群增長的“J”、“S”型曲線，血糖平衡調(diào)節(jié)的模型等。模型建構(gòu)可以幫助學(xué)生深入理解核心概念，教師需引導(dǎo)學(xué)生在模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)變式，將零散的知識(shí)系統(tǒng)化、整合化，使它們具有多樣性。通過激發(fā)學(xué)生通過討論，交流，進(jìn)行深度思考，找到解決問題的途徑。在引領(lǐng)學(xué)生靈活運(yùn)用模型的過程中，使學(xué)生做到舉一反三，實(shí)現(xiàn)思維變通和發(fā)散。如在講授“血糖的來源與去路”時(shí)，筆者先請(qǐng)同學(xué)們思考，血糖的三條來源途徑需要哪些器官的參與，然后請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)思考，食物的消化吸收不需要激素的調(diào)節(jié)就可以自行完成，那么肝糖原的分解、脂肪等非糖物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程不需要激素的調(diào)節(jié)可以完成嗎？在得到學(xué)生答案后引導(dǎo)學(xué)生將課本上的圖2-9進(jìn)行補(bǔ)充，血糖的來源與去路概念圖構(gòu)建過程，以血糖作為核心，既保留了原有課本上知識(shí)的完整性，又把與血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的器官、激素有機(jī)整合在一起。即實(shí)現(xiàn)了教師在課堂教學(xué)中引導(dǎo)者的身份及作用，又讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體驗(yàn)到模型建構(gòu)的樂趣，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的整合，將以往的疑難問題迎刃而解。隨后再次深入提問：胰島A細(xì)胞、胰島B細(xì)胞、胰島、胰腺之間的聯(lián)系是什么？為什么胰高血糖素、胰島素可以分別作用于肝臟細(xì)胞和肌肉細(xì)胞呢？讓學(xué)生對(duì)已有概念模型再次修改，最終形成一個(gè)涵蓋“激素調(diào)節(jié)”、“器官中血糖的來源”與器官中“血糖的去路”的整合型“血糖來源與去路”模型。

通過以上概念模型的構(gòu)建過程，把學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中零散的知識(shí)碎片整合在一起，讓他們?cè)隗w驗(yàn)學(xué)習(xí)的快樂同時(shí)，真正領(lǐng)會(huì)血糖的來源與去路，以及肝臟、肌肉、胰腺等人體重要器官所扮演的角色。通過問題的層層深入，引導(dǎo)學(xué)生更加深入透徹的理解問題，幫助學(xué)生改變以往單純、表面化的思維習(xí)慣，讓學(xué)生善于思考、學(xué)會(huì)思考。而教師則充分扮演了教學(xué)設(shè)計(jì)者的身份，根據(jù)已制定的教學(xué)目標(biāo)，以恰當(dāng)?shù)姆绞较驅(qū)W生呈現(xiàn)，采取靈活的教學(xué)手段指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。通過問題串引領(lǐng)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)過程中來，真正成為學(xué)習(xí)的主人；通過物理模型的構(gòu)建過程，讓學(xué)生對(duì)血糖平衡的調(diào)節(jié)產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，理解這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程，并且體會(huì)到物理模型與概念模型之間的切換，模型與模型之間的聯(lián)系；通過小組分工協(xié)作與結(jié)果展示，調(diào)動(dòng)每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，給予每位學(xué)生平等的展示平臺(tái)，真正做到有教無類。問題的提出與深入完全切合學(xué)生的實(shí)際需要，符合學(xué)生的思維發(fā)展過程，體現(xiàn)了新課標(biāo)對(duì)發(fā)展性評(píng)價(jià)的具體要求。

3 高中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維仍需做到以下幾點(diǎn)

3.1 備課時(shí)要做到“三勤”

3.1.1 勤于思考

信息時(shí)代的今天，備課，再也不是看看書，寫寫教案就能夠滿足要求的。既然新課改對(duì)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了要求，那么作為課堂引導(dǎo)者的我們就要在備課之時(shí)多問自己幾個(gè)問題：什么樣的教學(xué)法適用于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維？這節(jié)課可以培養(yǎng)學(xué)生的哪種科學(xué)思維？怎樣設(shè)計(jì)活動(dòng)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)思維的目的？這樣做，在實(shí)施教學(xué)過程時(shí)就可以更好的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維活動(dòng)。例如：在講授“基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位”這一核心概念時(shí)，可以設(shè)置好問題問學(xué)生：“通過DNA和染色體的自我復(fù)制才能實(shí)現(xiàn)其控制蛋白質(zhì)合成的功能。那么染色體、DNA、基因三者之間還有哪些內(nèi)在聯(lián)系呢?”學(xué)生通過認(rèn)真思考、歸納總結(jié)如下：染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成、染色體是DNA分子的主要載體、一個(gè)染色體會(huì)有一個(gè)DNA分子或兩個(gè)DNA分子、每個(gè)DNA分子上有許多基因，DNA是主要的遺傳物質(zhì)、而基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。這樣促使學(xué)生沿著不同的方向、角度、全方位、多層次地思考問題，開拓了中生的思維渠道，體現(xiàn)“學(xué)生是主體”的觀念。把學(xué)生的積極性和主動(dòng)性充分調(diào)動(dòng)起來，使學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，這樣才能達(dá)到理想的教學(xué)效果。

3.1.2 勤于探索教法

《新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：動(dòng)手實(shí)踐、自主探索與合作交流是學(xué)生學(xué)習(xí)生物的重要方式?？梢?，動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作學(xué)習(xí)的方式可以在課堂上得以采用。作為教師的我們，應(yīng)當(dāng)善于積累教學(xué)過程中出現(xiàn)的靈感，將其整理后形成新的教法，應(yīng)用于課堂教學(xué)中。況且高中生物學(xué)內(nèi)容多，知識(shí)面廣，應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教法。例如：知識(shí)相對(duì)簡單、容易理解的內(nèi)容可以采用小組合作學(xué)習(xí)法。教師有意識(shí)地構(gòu)建“小組合作學(xué)習(xí)”的課堂教學(xué)模式，意在發(fā)揮每個(gè)學(xué)生個(gè)性特長與群體合作、優(yōu)勢互補(bǔ)功能，培養(yǎng)學(xué)生的自主性、探索性與合作能力；促進(jìn)師生間、學(xué)生間多向的信息交流，使不同層次的學(xué)生都得到鍛煉，人人參與、學(xué)有所得，對(duì)學(xué)生歸納與概括、演繹與推理的能力培養(yǎng)有益。在經(jīng)典科學(xué)史內(nèi)容的教授過程中，可以采用動(dòng)手實(shí)踐的教學(xué)模式，還原科學(xué)家的探索歷程，把枯燥無味的科學(xué)史改造成生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生身臨其境，切身感受科學(xué)探究的樂趣，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。這樣對(duì)學(xué)生批判性思維及發(fā)散性思維的培養(yǎng)有益。

3.1.3 勤于準(zhǔn)備教學(xué)素材

俗話說：“授之以魚不如授之以漁?！苯處熀螄L不是扮演了“授之以漁”角色呢？既然要啟發(fā)幫助學(xué)生把思維打開，教師就要在備課之時(shí)準(zhǔn)備更多的素材。例如：在講授“體液調(diào)節(jié)”時(shí)，可以通過巨人癥、甲亢等實(shí)例介紹每一種激素過量都會(huì)使人患有病癥，從而加深“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)”的理解?！懊庖哒{(diào)節(jié)”時(shí)則可以通過器官移植、注射疫苗等話題提升學(xué)生興趣。興趣是最好的老師，產(chǎn)生興趣后，學(xué)生自然就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望。那么之后一系列教師精心設(shè)計(jì)的教學(xué)過程都可以順利完成，學(xué)生的思維也自然而然的隨著教師的引導(dǎo)而深入下去，達(dá)到精準(zhǔn)培養(yǎng)思維的目的。

3.2 注重過程性評(píng)價(jià)機(jī)制的運(yùn)用

發(fā)展性評(píng)價(jià)認(rèn)為：評(píng)價(jià)是與教學(xué)過程并行的同等重要的過程。評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生而言，其目的在于促進(jìn)學(xué)生的表現(xiàn)，提高學(xué)習(xí)的效率，激發(fā)學(xué)生的主體精神。評(píng)價(jià)對(duì)教師而言，更多的強(qiáng)調(diào)教師對(duì)自己教學(xué)行為的分析與反思。在師生共同參與評(píng)價(jià)、教師多方面獲取改進(jìn)教學(xué)行為的信息的基礎(chǔ)上，教師認(rèn)真總結(jié)前期行為，診斷優(yōu)點(diǎn)和不足，提出改進(jìn)方法，并內(nèi)化為下一階段教學(xué)行為的指導(dǎo)，以此來促進(jìn)教師的不斷發(fā)展和提高。評(píng)價(jià)的方式有很多，可以注重對(duì)小組合作成果的評(píng)價(jià)，可以注重對(duì)學(xué)生思維過程的評(píng)價(jià)，也可以注重對(duì)學(xué)習(xí)效果、考試成績的評(píng)價(jià)等等。恰當(dāng)運(yùn)用評(píng)價(jià)機(jī)制，激發(fā)學(xué)生的參與熱情至關(guān)重要。

綜上所述，素質(zhì)教育是長久不變的話題。教無定法，能夠適應(yīng)時(shí)代潮流的教法就是好教法。課堂模式也無定則，能夠提升學(xué)生能力、培養(yǎng)學(xué)生興趣的課堂就是好的課堂。教師需要不斷學(xué)習(xí)，更新自身知識(shí)結(jié)構(gòu)和教學(xué)理念，不斷完善自己，與時(shí)俱進(jìn)，提升專業(yè)素養(yǎng)。在教學(xué)中，通過深度挖掘新視角和新方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，使他們成為知識(shí)和能力并重的創(chuàng)新型人才，同時(shí)為他們終身發(fā)展奠基助力。