基于理性思維培養(yǎng)的高中生物教學(xué)設(shè)計(jì)

馮建剛 韋慧旋

摘要：本文以“血糖調(diào)節(jié)”專題復(fù)習(xí)課為例，以理性思維培養(yǎng)為切入點(diǎn)，以經(jīng)典試題分析為載體，深入探討信息圖式化的學(xué)習(xí)策略，試圖優(yōu)化教師教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)展學(xué)生能力，提高教與學(xué)有效性，為一線教師提供參考。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;情境教學(xué);信息圖式化;教學(xué)設(shè)計(jì)

生物學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是其特有學(xué)科屬性?？v觀近幾年生物高考試題，試題突出對(duì)“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)”的考查，還呈現(xiàn)“重探究，重思維，重表達(dá)”等特點(diǎn)，生物學(xué)科核心素養(yǎng)培育成為一線教師課堂教學(xué)改革的風(fēng)向標(biāo)。為深入貫徹黨的十九大精神，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，發(fā)展素質(zhì)教育，筆者緊跟柳州市教育局實(shí)施的普通高中“新課程、新教材、新高考”即“三新”綜合改革項(xiàng)目，以《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》為依據(jù)，以生物課堂教學(xué)改革為主陣地，以優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)為發(fā)力點(diǎn)，開(kāi)展基于理性思維培養(yǎng)的課例研究，在教學(xué)實(shí)踐中落實(shí)新課程和新教材的理念和要求。

一、立足情境教學(xué)，培育理性思維

在核心素養(yǎng)作為當(dāng)今世界各國(guó)課程改革的風(fēng)向標(biāo)，一線生物教師如何實(shí)現(xiàn)對(duì)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培育？筆者就生物學(xué)科核心素養(yǎng)將生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任，四者可構(gòu)建如下關(guān)系圖：

教育家杜威曾指出，學(xué)生在思維前必須有一個(gè)大情境，思維才能夠充分的從一點(diǎn)到另一點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)活動(dòng)。從近年生物試題情境化可說(shuō)明：情境是能夠孕育和發(fā)展思維。根據(jù)呈現(xiàn)方式，情境又分為文字展示情境和圖表分析情境。理性思維是建立在數(shù)據(jù)和邏輯推理上，對(duì)事物或問(wèn)題進(jìn)行觀察，比較，分析，概括，推理的一種思維?？茖W(xué)探究就是人們?cè)谘芯扛黝惪茖W(xué)特別是自然科學(xué)問(wèn)題時(shí)所采取的方法。上圖顯示，理性思維與科學(xué)探究存在邏輯關(guān)系，二者協(xié)同促進(jìn)生命觀念形成。而開(kāi)展科學(xué)探究，必定是以問(wèn)題為思維起點(diǎn)?？梢?jiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維是生物教學(xué)的重要任務(wù)指標(biāo)。教師如何培養(yǎng)學(xué)生的理性思維？教學(xué)設(shè)計(jì)作為教學(xué)活動(dòng)制定藍(lán)圖，筆者以高三復(fù)習(xí)課《血糖調(diào)節(jié)》設(shè)計(jì)的兩道試題教學(xué)為例，依托情境，采用“信息圖式化”學(xué)習(xí)策略，在獲取與加工信息過(guò)程中訓(xùn)練學(xué)生思維，實(shí)現(xiàn)從激發(fā)思維層面到進(jìn)階訓(xùn)練思維。

二、剖析經(jīng)典題型，實(shí)施“信息圖式化”策略。

（一）文-圖轉(zhuǎn)換

例1：科研小組將禁食一段時(shí)間的幾只實(shí)驗(yàn)小鼠腹腔注射等量胰島素溶液，一段時(shí)間后，均出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、嗜睡等癥狀，為緩解上述癥狀，采取了幾種措施，以下有關(guān)解釋或處理措施錯(cuò)誤的是（）

邏輯是人通過(guò)概念、判斷、推理，論據(jù)來(lái)理解和區(qū)分客觀世界。科學(xué)探究過(guò)程需要清晰的邏輯思維。如何將文字轉(zhuǎn)化為可視的思維？筆者嘗試構(gòu)建“信息圖式化”模型（圖1），從文-圖轉(zhuǎn)換中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。

根據(jù)上述模型，筆者進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，以本例題科研小組將向禁食一段時(shí)間的幾只實(shí)驗(yàn)小鼠的腹腔注射等量胰島素溶液為情境，構(gòu)建立文-圖轉(zhuǎn)換如下4步;

教師采用文-圖轉(zhuǎn)換策略，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行四步信息圖式化處理，及時(shí)靜脈注射適量的生理鹽水是無(wú)法升高血糖，自然無(wú)法實(shí)現(xiàn)題目情境中所提出的緩解小老鼠均出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、嗜睡等癥狀。故答案為：B。

（二）圖-圖轉(zhuǎn)換

圖表是生物學(xué)研究最常用的分析工具之一。圖表分析情境是一類思維含量較高的情境，它是利用圖表呈現(xiàn)結(jié)果，讓學(xué)生識(shí)圖，并通過(guò)分析做出推理和判斷，依托數(shù)據(jù)讓學(xué)生進(jìn)行深度加工，分析結(jié)果。它既有對(duì)信息的歸納總結(jié)，又有對(duì)圖表的分析理解，并且通常還需要從圖表中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行推理和判斷。圖表分析就從分析，評(píng)估，假設(shè)等多方面培養(yǎng)學(xué)生思維的獨(dú)立性和批判性，由單向思維到多向思維發(fā)展。讓學(xué)生能綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)知識(shí)，更深入回答和理解情景中提出的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生思維品質(zhì)提升大有裨益。高中生物教材中也特別強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)分析和解讀，每章最后的復(fù)習(xí)部分都有數(shù)據(jù)分析習(xí)題。可見(jiàn)，

例2：給實(shí)驗(yàn)鼠靜脈注射不同劑量的胰島素，測(cè)得血糖的補(bǔ)充速率和消耗速率如圖所示。

請(qǐng)分析回答：

（1）根據(jù)上圖，曲線a表示的是____________________。

（2）隨著曲線a的下降，非糖物質(zhì)向葡萄糖轉(zhuǎn)化的速率_______________（填“加快”“減慢”或“不變”）。

曲線b的上升是結(jié)果。

（3）當(dāng)胰島素濃度為40μU4/mL時(shí)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)血糖濃度____________________（填“會(huì)”或“不會(huì)”維持相對(duì)穩(wěn)定。

（4）目前已知的既能使曲線b上升又能使曲線a下降的激素________________________________________。

（5）本實(shí)驗(yàn)的自變量是____________________血漿胰島素含量____________________，包括____________________和____________________兩部分。

參考答案：（1）血糖補(bǔ)充速率（2）減慢? ?胰島素的增加促進(jìn)組織細(xì)胞加速攝取、利用和存儲(chǔ)葡萄糖，血糖的消耗速率上升。（3）不會(huì) （4）胰島素（5）機(jī)體產(chǎn)生的胰島素? 注射的胰島素

上述試題，利用數(shù)學(xué)模型直觀呈現(xiàn)不同劑量的胰島素對(duì)血糖的補(bǔ)充速率和消耗速率的影響，但無(wú)法呈現(xiàn)影響變量關(guān)系的內(nèi)在機(jī)理。筆者在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，利用圖-圖轉(zhuǎn)換策略，形成兩條思維路徑。第一條是根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立實(shí)驗(yàn)的變量關(guān)系，注射胰島素后，隨著胰島素含量的增加，血糖的消耗速率和血糖的補(bǔ)給速率跟著發(fā)生變化，判定a、b表示什么。第二條是從胰島素和胰高血糖素的功能出發(fā)，構(gòu)建血糖的消耗速率和血糖的補(bǔ)給速率關(guān)系。（即胰島素的功能是促進(jìn)組織細(xì)胞攝取、利用和存儲(chǔ)葡萄糖，胰島素含量的增加會(huì)加速血糖的消耗進(jìn)而降低血糖。同時(shí)胰島素對(duì)胰高血糖素具有抑制作用，胰高血糖素會(huì)隨著胰島素的增加而減少，進(jìn)而導(dǎo)致肝糖原的分解和非糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)為葡萄糖減慢，血糖的補(bǔ)給速率降低。）最終借助數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建原理模型圖如下：

從“文-圖轉(zhuǎn)換”和“圖-圖轉(zhuǎn)換”兩道典型例題教學(xué)片段中，信息圖式化學(xué)習(xí)策略具備以下功能：①解釋新信息，從而獲得有效的推論。②提供某些事實(shí)，填補(bǔ)原來(lái)知識(shí)的空隙。③對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的事的預(yù)期加以結(jié)構(gòu)化。筆者立足試題情境，將問(wèn)題分析形成思維線路圖，在梳理知識(shí)相互關(guān)系中培養(yǎng)邏輯思維，發(fā)展思維品質(zhì)，促進(jìn)教與學(xué)，形成生命觀念，是落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)。更為關(guān)鍵的是，清晰呈現(xiàn)了“信息圖式化”學(xué)習(xí)策略具有“信息外顯化”“思維可視化”和“答題規(guī)范化”的作用。

在發(fā)展素質(zhì)教育時(shí)代下，“無(wú)情境、無(wú)命題”的高考命題風(fēng)向標(biāo)，成為教師關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，一線生物教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，在實(shí)施情境教學(xué)時(shí)，可嘗試實(shí)施“信息圖式化”學(xué)習(xí)策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。訓(xùn)練學(xué)生在處理不同信息時(shí)建立關(guān)聯(lián)中用原理解決問(wèn)題。這不僅在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力，而且培育學(xué)生理性思維，學(xué)生的知識(shí)得到升華，發(fā)展學(xué)生能力，提高教與學(xué)有效性。

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