基于科學思維培養(yǎng)的初中生物學概念教學策略
——以“神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”為例

宋 燦

（長沙市中雅培粹學校 湖南長沙 410007）

生物學概念是對生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的本質(zhì)概括，是中學生物學教學內(nèi)容的主要呈現(xiàn)形式，是形成生命觀念并發(fā)展態(tài)度責任的基礎(chǔ)。概念是思維的產(chǎn)物，教師應(yīng)注重概念在學生頭腦中的形成過程，引導(dǎo)學生基于科學思維建構(gòu)和掌握概念，順應(yīng)學生的心理認知和思維發(fā)展特點。與此同時，概念教學也是訓(xùn)練和提升學生科學思維的過程。

“神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”出自人教版初中生物教材七年級下冊第四單元第六章第三節(jié)。神經(jīng)調(diào)節(jié)以神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，是結(jié)構(gòu)功能觀的具體體現(xiàn)。教學可將“反射”作為本節(jié)概念教學的立足點。反射的本質(zhì)內(nèi)涵是：反射以完整的反射弧為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。反射分類及各種反射現(xiàn)象則是反射的外延（表1）。

表1 “神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”概念教學的實施策略

1 在概念建構(gòu)中培養(yǎng)多種科學思維

建構(gòu)概念是指教師在事實基礎(chǔ)上，通過科學思維的方法幫助學生在頭腦中形成概念。建構(gòu)概念不僅要明確概念的定義，更要得到概念的本質(zhì)內(nèi)涵和外延。

1.1 基于抽象與概括，初步感知概念

抽象是通過分析具體事物，提煉抽取出一般的、本質(zhì)的特征。概括則是將抽象出的本質(zhì)特征結(jié)合在一起，獲得事物的共性。抽象與概括是形成生物學概念的基本方法之一。

本節(jié)教學開始，教師組織課堂活動：教師每隔2 s念一個詞，要求學生聽到水果名稱后拍手。通過切身實踐，學生體會到該活動的進行依賴于聽覺的產(chǎn)生、對語言的理解與判斷、大腦對雙手動作的支配等在神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下完成的活動。教師基于此設(shè)置問題：①為什么你會拍手？②聽到水果名稱，全班同學都拍手，說明反應(yīng)有何特點？③拍手反應(yīng)受哪里調(diào)控？通過分析，教師明確以上生命活動是神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式——反射，并引導(dǎo)學生由此事例中提煉反射有3個要素：一定刺激為前提、神經(jīng)系統(tǒng)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、規(guī)律性反應(yīng)為結(jié)果，從而進一步概括反射的定義。

以上情境承接了學生在本節(jié)之前關(guān)于聽覺形成和大腦皮層有感覺、語言、運動相關(guān)神經(jīng)中樞等事實性知識的理解，既是從學生學情出發(fā)，也能夠建立本章前后知識間的緊密聯(lián)系。教師組織全員參與且效果明顯的活動，有利于學生形成對神經(jīng)調(diào)節(jié)的認識，對建構(gòu)概念有良好鋪墊作用。

1.2 基于分析和判斷，辨析概念本質(zhì)

在以上教學過程中，學生對“反射”定義的概括是基于典型事實形成的，教師在之后的教學中需要以其他事實和例證來強化學生對“反射”本質(zhì)的辨析。

教師可以列舉一些事實讓學生進行判斷，如含羞草葉子受到觸碰會下垂，物體在眼前突然出現(xiàn)你會眨眼，嬰兒膀胱里尿液多了就會立刻排尿，手被針刺立刻縮手，手被針刺覺得痛等?；趯嵗姆治雠袛啵瑢W生能夠更透徹理解反射的定義和三要素。學生了解眨眼反射、排尿反射、縮手反射等事實性知識，也有利于理解“反射”的概念外延。

1.3 基于類比思維，明確概念內(nèi)涵

類比是通過分析比較未知事物與已知事物的某些相同屬性，從而遷移獲得未知事物其他屬性特征的思維方法。類比中的已知事物越形象直觀，未知事物的理解則越容易、越透徹。

教學中，教師借助動畫和流程圖創(chuàng)設(shè)情境：展示用臺式電腦寫文章時，指令信息依次經(jīng)過鍵盤、數(shù)據(jù)線、電腦主機、數(shù)據(jù)線和顯示器。學生大致講述電腦這五部分的功能，在教師的引導(dǎo)下與“聽到水果名稱拍手”的反射活動進行類比分析，回答以下問題：有哪些結(jié)構(gòu)參與，各有什么功能？學生說出所需的結(jié)構(gòu)包括：耳蝸（接收聲波刺激）、大腦皮層（形成聽覺、對語言信息作出判斷、向手的方向傳出指令）、手部肌肉（作出拍手反應(yīng)）以及三者間傳遞信息的神經(jīng)。教師總結(jié)感受器、神經(jīng)中樞、效應(yīng)器，以及傳導(dǎo)信息的傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)結(jié)構(gòu)名稱，并說明這五部分構(gòu)成了反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)——反射?。▓D1）。

圖1 基于類比建構(gòu)“反射弧”的流程圖

教師通過類比分析，由功能反推結(jié)構(gòu)，符合學生的認知習慣，能夠加深學生對概念內(nèi)涵的把握。在此基礎(chǔ)上，教師要求學生閱讀教材內(nèi)容，明確縮手反射的反射弧和各結(jié)構(gòu)的位置及功能，幫助學生將自主建構(gòu)的知識體系與教材上的依據(jù)對應(yīng)起來，強化對反射弧的認識，更深入地領(lǐng)會結(jié)構(gòu)與功能觀。

1.4 基于演繹和推理，深化概念內(nèi)涵

演繹和推理要求學生在已有概念、原理和規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過分析、討論、觀察、實驗等方法，探討和解釋新的問題并最終得出結(jié)論。

教學時，教師創(chuàng)設(shè)縮手反射的真實情境，并提問：手被針刺時，疼痛和縮手哪個先發(fā)生？學生分析疼痛路徑和縮手路徑，明確手被針刺后，皮膚中感受器產(chǎn)生神經(jīng)沖動傳入脊髓，脊髓再將神經(jīng)沖動同時傳向大腦的感覺中樞和手部的效應(yīng)器。由于脊髓到達手部效應(yīng)器經(jīng)過的神經(jīng)元少，路程更短，因此縮手在前。但因為神經(jīng)沖動傳導(dǎo)的速度太快，人體便很難分辨疼痛和縮手的先后順序。教師在此基礎(chǔ)上提供另一種情境：護士給手指扎針取血時，大腦會向脊髓傳達“不縮手”的指令信息。教師明確這一現(xiàn)象不是反射，同時說明大腦是人體最高級中樞，對脊髓也有調(diào)控作用，并引導(dǎo)學生進一步推理出：當神經(jīng)中樞在脊髓而不在大腦時，反射弧的路徑短，反射更快發(fā)生，可以避免有害刺激對人體的傷害。教師進一步明確這是人在長期進化歷程中形成的使機體適應(yīng)一定環(huán)境的保護策略，初步體現(xiàn)進化與適應(yīng)觀。

以上教學環(huán)節(jié)中，教師通過組織學生對同一生命現(xiàn)象的兩種情況進行探討，使學生區(qū)分開反射活動與感覺的形成區(qū)，對反射與反射弧有了深度理解。學生的思維活動環(huán)環(huán)相扣，層層推進，有效提高了邏輯思維能力。

1.5 基于比較和分類，拓展概念外延

依據(jù)一定的標準或目的，對不同事物的屬性特征進行比較，可以確定事物間的異同點。根據(jù)比較得到的異同點，將相關(guān)事物分成不同種類的方法，即為分類。比較和分類有利于挖掘事實的本質(zhì)特征，實現(xiàn)從現(xiàn)象到本質(zhì)的認識，建立完善的概念外延。

教師帶領(lǐng)學生探討的實例皆屬于反射的外延。依據(jù)神經(jīng)中樞所在部位和反射的獲得途徑兩點來進行比較，學生可以將這些實例分為兩類?？s手反射等神經(jīng)中樞不在大腦皮層，先天就有的，為簡單反射。而“聽到水果名稱拍手”一類的反射，需要經(jīng)過大腦的分析和判斷，是個體后天生活中獲得的，為復(fù)雜反射。簡單反射使人體適應(yīng)環(huán)境，滿足基本的生存需要；復(fù)雜反射產(chǎn)生于不斷變化的環(huán)境，使人能夠更好地生存。教師以吃梅止渴、看梅止渴、談梅止渴為例，引導(dǎo)學生進行分類，進一步理解反射的外延，并指出與語言文字有關(guān)的反射是最復(fù)雜的，也是人類特有的。

2 在概念應(yīng)用中培養(yǎng)批判性思維

批判性思維是指秉承求真求實的思維態(tài)度，通過綜合運用諸多思維方法，對事實的合理性、局限性進行判斷和思考，是一種高階思維能力。批判性思維并不代表全盤否定，而是多角度的、開放性地闡明見解主張。在概念應(yīng)用階段，學生要能以辯證的態(tài)度看待和解釋相關(guān)的生命現(xiàn)象和基本事實，培養(yǎng)批判性思維。

教學時，教師組織學生進行“膝跳反射”實驗，學生由結(jié)果可知，膝跳反射在健康學生群體中的成功率不高。同時，教師介紹嬰兒的膝跳反射實驗往往能成功的現(xiàn)象，要求學生比較分析兩種不同結(jié)果的原因，并結(jié)合教材原文中提到“醫(yī)生常用膝跳反射來檢測人體神經(jīng)系統(tǒng)對刺激發(fā)生反應(yīng)的狀況”的內(nèi)容，要求學生分析這種方法的可行性。對于此問題，學生作出判斷并進行因果闡述，教師由此可評價其思維的嚴謹性和批判性。

3 在概念轉(zhuǎn)化中培養(yǎng)模型與建模思維

模型是概念的一種簡化描述，建構(gòu)模型并加以分析應(yīng)用可有效實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)化，使學生建立起邏輯清晰、形象直觀的概念模式。建構(gòu)模型是一個抽象化再具體化的過程，需要學生精準提煉重要概念的本質(zhì)與核心要素，通過實物、數(shù)學式、文字等形式呈現(xiàn)出來。生物學中的模型包括物理模型、數(shù)學模型和概念模型等。

在前期完成對“反射”概念的建構(gòu)之后，教師可引導(dǎo)學生建立起本節(jié)的概念模型（圖2）。概念模型的構(gòu)建基于學生對重要概念的分析、綜合、抽象和概括，能夠提升學生的科學思維水平。學生通過建模，重點突出“反射”的概念，明晰知識點的層級關(guān)系，將各要素間緊密銜接，形成一個系統(tǒng)化體系。

圖2 “神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”概念圖

本節(jié)教學實踐深刻反映出科學思維既體現(xiàn)在對生命現(xiàn)象的分析與把握中，也融入在探究實踐活動的設(shè)計與實施過程中。設(shè)置真實情境與合理任務(wù)，基于科學思維的方法，從事實中建構(gòu)概念，應(yīng)用和轉(zhuǎn)化概念，是概念教學的有效策略。在此過程中，學生發(fā)展認識事物、解決實際問題的思維能力，逐步提升尊重事實與證據(jù)的思維品質(zhì)，更有效的培養(yǎng)生物學學科核心素養(yǎng)。