指向科學(xué)思維發(fā)展的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)”為例

王靜宜

（南京市第一中學(xué)馬群分校 江蘇南京 210000）

科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一?？茖W(xué)思維具有批判質(zhì)疑、重實(shí)證、重邏輯等特點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)比較與分類(lèi)、分析與綜合、歸納與演繹、模型建構(gòu)、批判性思維等科學(xué)思維方法認(rèn)識(shí)事物，解決生物學(xué)問(wèn)題。

1 教材分析及設(shè)計(jì)思路

“動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)”是蘇教版《生物學(xué)》八年級(jí)上冊(cè)第十八章“動(dòng)物的行為”的第二節(jié)內(nèi)容。本節(jié)課要求學(xué)生理解重要概念“動(dòng)物的行為由先天遺傳或后天學(xué)習(xí)而獲得”，除此之外，還需認(rèn)識(shí)兩種行為之間的聯(lián)系、意義和行為的生理基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容抽象，對(duì)科學(xué)思維能力有一定要求。基于此，教師提供了豐富的事實(shí)資料，整合教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維構(gòu)建概念，理解知識(shí)，養(yǎng)成尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度。

2 教學(xué)目標(biāo)

①通過(guò)比較、分析科學(xué)事實(shí)，歸納動(dòng)物的先天性行為和學(xué)習(xí)行為的概念；通過(guò)邏輯推理，理解先天性行為和學(xué)習(xí)行為的聯(lián)系。

②通過(guò)辯論，理解動(dòng)物行為的意義，培養(yǎng)批判性思維，養(yǎng)成尊重事實(shí)證據(jù)的科學(xué)思維態(tài)度和邏輯思維能力。

③通過(guò)閱讀分析相關(guān)資料，理解動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)。

3 教學(xué)過(guò)程

3.1 對(duì)比行為，喚醒科學(xué)思維

教師播放2個(gè)視頻：①狗狗們瘋狂的搶奪食物；②訓(xùn)練有素的狗狗等待著主人下令才開(kāi)始進(jìn)食。并提出問(wèn)題：按照行為的類(lèi)型區(qū)分，視頻展示了狗的何種行為？學(xué)生回答后，教師進(jìn)一步闡述，引入教學(xué)：雖然同是覓食行為，但是視頻1和2展示的卻是不同的覓食行為。

設(shè)計(jì)意圖：在第十八章第一節(jié)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了動(dòng)物行為的類(lèi)型。教師在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比不同的覓食行為，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。

3.2 分析歸納，建構(gòu)概念模型

學(xué)生觀察兩組圖片：①角馬遷徙、螞蟻覓食、壁虎斷尾、黃蜂筑巢；②鸚鵡學(xué)舌、導(dǎo)盲犬帶領(lǐng)盲人走路、大象騎車(chē)、海豚轉(zhuǎn)呼啦圈。教師引導(dǎo)學(xué)生思考，組①的行為有什么共同特征？組②的行為有什么共同特征？教師進(jìn)一步提問(wèn)：對(duì)比組①和組②的行為，有什么不同？通過(guò)分析對(duì)比，學(xué)生理解：先天性行為是天生具有，學(xué)習(xí)行為是后天獲得的特點(diǎn)。

行為獲得途徑是本節(jié)的難點(diǎn)，教師首先展示資料1：家蠶天生就會(huì)吐絲，是因?yàn)槠潴w內(nèi)有一套結(jié)構(gòu)精巧復(fù)雜的造絲系統(tǒng)，名叫“絲腺體”。家蠶將絲腺體中的絲液擠壓出來(lái)，與空氣接觸后變成細(xì)長(zhǎng)的絲。學(xué)生閱讀資料1，并思考家蠶吐絲是何種行為。接著，教師展示資料2：據(jù)2018年8月8日的一則新聞報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院利用基因替換的方法讓家蠶成功的“吐出了蜘蛛絲”。蜘蛛絲是自然界中機(jī)械性能最好的蛋白纖維，其強(qiáng)度甚至高于防彈衣纖維。但是，如何大量獲取蜘蛛絲是一直以來(lái)難以解決的問(wèn)題。家蠶是唯一可以通過(guò)人工養(yǎng)殖大量獲取纖維的動(dòng)物，所以科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因和基因組編輯等技術(shù)，將部分蜘蛛絲基因整合到家蠶基因內(nèi)。在轉(zhuǎn)化后家蠶吐出的絲線(xiàn)中，檢測(cè)到35.2%蜘蛛絲蛋白。據(jù)此，學(xué)生思考動(dòng)物先天性行為的決定因素。之后，教師展示以下圖片：①人們訓(xùn)練狗狗握手，訓(xùn)練大象表演節(jié)目；②黑猩猩根據(jù)經(jīng)驗(yàn)堆疊木箱，摘取香蕉；③幼年黑猩猩通過(guò)觀察，模仿成年黑猩猩，很快就學(xué)會(huì)用樹(shù)枝“釣”洞穴中的白蟻吃。據(jù)此，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)圖片分析學(xué)習(xí)行為的獲得途徑。學(xué)生歸納、概括出：動(dòng)物學(xué)習(xí)行為不是生來(lái)就有的，而是在生活過(guò)程中，通過(guò)積累生活經(jīng)驗(yàn)和“學(xué)習(xí)”，逐漸建立起來(lái)的行為。最后，教師總結(jié)本節(jié)重要概念“動(dòng)物的行為由先天遺傳或后天學(xué)習(xí)而獲得”。

設(shè)計(jì)意圖：概念教學(xué)本質(zhì)上是思維教學(xué)。在教學(xué)中，教師將抽象的概念抽絲剝繭，引導(dǎo)學(xué)生在豐富的科學(xué)事實(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)抽象、概括等科學(xué)思維工具建構(gòu)概念，形成“生物學(xué)概念是基于科學(xué)事實(shí)、經(jīng)過(guò)論證形成的”思維意識(shí)。

3.3 邏輯推理，理解行為關(guān)聯(lián)

教師播放課前剪輯好的兩組視頻。

視頻1“松鴉的行為”：松鴉面前裝水的杯子里漂浮著美味的蟲(chóng)子，然而水面太低，怎么也夠不著。研究人員為松鴉提供了輕重不同的物體（石子和軟木塞）。在嘗試過(guò)一塊沒(méi)用的軟木塞之后，松鴉能夠從錯(cuò)誤中吸取經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)只使用石子抬高水面，最終吃到了蟲(chóng)子。

視頻2“蚯蚓的行為”：在實(shí)驗(yàn)的T形槽兩端一端有電極，一端沒(méi)有。放入蚯蚓，蚯蚓爬向有電極的一端會(huì)受到電擊。多次實(shí)驗(yàn)后，蚯蚓會(huì)正確選擇爬向無(wú)電極的一端。

教師提問(wèn)：視頻展現(xiàn)了松鴉和蚯蚓的哪種先天性行為和學(xué)習(xí)行為？學(xué)生討論并完成表1。

表1 松鴉和蚯蚓的行為獲得途徑

教師提問(wèn)：對(duì)比同一動(dòng)物的兩種行為，先天性行為和學(xué)習(xí)行為之間有什么聯(lián)系？學(xué)生通過(guò)分析推理，可得出結(jié)論：學(xué)習(xí)行為建立在先天性行為基礎(chǔ)之上。

設(shè)計(jì)意圖：松鴉的行為類(lèi)似于學(xué)生小學(xué)時(shí)接觸過(guò)的故事“烏鴉喝水”，蚯蚓的行為是經(jīng)典的低等動(dòng)物的學(xué)習(xí)行為。松鴉從嘗試取食昆蟲(chóng)失敗到利用工具成功取食昆蟲(chóng)，蚯蚓從碰到電擊后躲避到學(xué)會(huì)提前避開(kāi)電極一端，行為層次上的遞進(jìn)詮釋了行為之間的聯(lián)系。學(xué)生通過(guò)邏輯推理，可以自然而然地得出結(jié)論。

3.4 質(zhì)疑批判，辯出行為意義

教師將全班學(xué)生分為兩組展開(kāi)辯論。一組支持先天性行為更重要，一組支持學(xué)習(xí)行為更重要。

學(xué)生A認(rèn)同“先天性行為更重要”，并提出論據(jù)：動(dòng)物有覓食的本能，沒(méi)有這種先天性行為，將滅亡。學(xué)生B提出質(zhì)疑：動(dòng)物光有覓食的本能還不夠。例如，在上述“松鴉吃昆蟲(chóng)”的例子中，如果沒(méi)有學(xué)習(xí)行為，松鴉將無(wú)法吃到食物。學(xué)生C辯駁：絕大部分時(shí)候，動(dòng)物不會(huì)碰到這么復(fù)雜的情況，僅憑借本能就能吃到食物。學(xué)生D發(fā)表觀點(diǎn)：先天性行為只適合簡(jiǎn)單的環(huán)境，不能應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的環(huán)境。而動(dòng)物的學(xué)習(xí)行為可以應(yīng)對(duì)各種各樣的環(huán)境，所以學(xué)習(xí)行為更重要。

在這場(chǎng)辯論中，兩種行為并無(wú)重要與否之分，教師應(yīng)更重視辯論的過(guò)程。例如，上述學(xué)生的發(fā)言就已經(jīng)將先天性行為的意義和局限，學(xué)習(xí)行為的意義闡述清楚了。教師需要抓住學(xué)生思維的亮點(diǎn)，因勢(shì)利導(dǎo)。

設(shè)計(jì)意圖：從具象的行為上升到抽象的行為意義，對(duì)八年級(jí)學(xué)生而言并不容易。這場(chǎng)“沒(méi)有結(jié)果”的辯論伴隨著語(yǔ)言交鋒，發(fā)展了學(xué)生的邏輯思維和批判性思維，也讓學(xué)生對(duì)行為的意義有了更深刻的理解。

3.5 觀察分析，掌握生理基礎(chǔ)

教師播放雞繞道取食的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考：下面是關(guān)于烏龜、雞、狗三種動(dòng)物的繞道取食實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表2。已知讓雞學(xué)會(huì)繞道取食需要嘗試22次，請(qǐng)推測(cè)A和B分別是哪種動(dòng)物。

表2 三種動(dòng)物繞道取食的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

學(xué)生根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，猜測(cè)A是烏龜，B是狗，但對(duì)于其中的原因闡述不清。教師展示不同動(dòng)物的腦的圖片（圖1），其中包括與上述三種動(dòng)物相關(guān)的爬行動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物。根據(jù)圖片，學(xué)生分析不同動(dòng)物腦的結(jié)構(gòu)、大小不盡相同，尤其是大腦皮層的結(jié)構(gòu)區(qū)別很大。學(xué)生據(jù)此推斷：動(dòng)物的學(xué)習(xí)行為主要是由神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的，大腦皮層越發(fā)達(dá)，動(dòng)物的學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)。

教師提問(wèn)：動(dòng)物越高等，其能展現(xiàn)的行為就越復(fù)雜。那么，動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)是什么呢？在學(xué)生閱讀課本96頁(yè)孔雀生殖行為的相關(guān)內(nèi)容后，教師提問(wèn)：孔雀開(kāi)屏是一種什么行為？動(dòng)物的復(fù)雜行為受到哪些系統(tǒng)的調(diào)控？教師引導(dǎo)學(xué)生抓取關(guān)鍵詞，學(xué)生根據(jù)“繁殖季節(jié)”“跟隨”“展開(kāi)”“起舞”等詞匯，分析出“動(dòng)物的復(fù)雜行為受到神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)控”。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生對(duì)于動(dòng)物學(xué)習(xí)能力不同原因的認(rèn)識(shí)是模糊的。圖1展示了脊椎動(dòng)物腦的區(qū)別，可知魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)幾乎沒(méi)有大腦皮層或者大腦皮層相對(duì)平滑，而哺乳動(dòng)物的大腦皮層出現(xiàn)了溝回。通過(guò)對(duì)圖片的觀察分析，學(xué)生可推理出大腦皮層與動(dòng)物學(xué)習(xí)能力的關(guān)聯(lián)；再通過(guò)對(duì)課本內(nèi)容的分析思考，理解動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)。

4 教學(xué)反思

八年級(jí)學(xué)生正處于形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變的時(shí)期，本節(jié)教學(xué)內(nèi)容較為抽象，教師用圖片、視頻等形象資料給與學(xué)生感官刺激，再以科學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生歸納概括，自主構(gòu)建概念。辯論可以培養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑的精神，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，逐步提升學(xué)生的科學(xué)思維能力和品質(zhì)。