例談科學(xué)思維在初中生物教學(xué)中的培養(yǎng)

【摘要】生物是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一，是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。初中階段的學(xué)生思維正由具體形象思維逐漸向抽象邏輯思維過(guò)渡，思維水平會(huì)達(dá)到一個(gè)新的高度。初中生物教師需要根據(jù)學(xué)生思維發(fā)展的規(guī)律，提升教學(xué)的直觀性、趣味性，組織學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃季S訓(xùn)練，從而讓學(xué)生掌握基本的生物知識(shí)和生物實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)身邊的生命現(xiàn)象進(jìn)行自主觀察和思考，并在科學(xué)理論的指導(dǎo)下展開(kāi)探究，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)和課堂的教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】初中生物;科學(xué)思維;有效方法

作者簡(jiǎn)介：姬小花（1975—），女，甘肅省蘭州市第八十六中學(xué)。

有效開(kāi)展初中生物教學(xué)，既能幫助學(xué)生構(gòu)建基礎(chǔ)的生物知識(shí)體系，又能讓學(xué)生了解科學(xué)家在研究時(shí)所運(yùn)用的思維方法。在核心素養(yǎng)理念下，教師需要結(jié)合生物的邏輯性、科學(xué)性等特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體的課堂內(nèi)容進(jìn)行思考，探索生命的規(guī)律。教師要多措并舉，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度。

一、在初中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要意義

初中階段是學(xué)生形成思維能力的重要時(shí)期。在初中生物教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維具有以下作用。

（一）有助于提升學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

生物是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，對(duì)植物、動(dòng)物和微生物的研究需要基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。初中階段的生物課程涉及許多實(shí)驗(yàn)，有顯微鏡的使用，有洋蔥表皮細(xì)胞的觀察，還有植物在進(jìn)行光合作用時(shí)吸收二氧化碳釋放氧氣的實(shí)驗(yàn)，等等。無(wú)論是哪一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者都需要設(shè)計(jì)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，明確各種實(shí)驗(yàn)器材的作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致的觀察、深入的分析和全面的總結(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中的表現(xiàn)可以反映其是否具備科學(xué)思維。具備較強(qiáng)的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兄谂囵B(yǎng)科學(xué)思維，具備一定的科學(xué)思維又有助于提升生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，兩者相輔相成。

（二）有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。對(duì)學(xué)習(xí)保持濃厚的興趣是提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力的重要保障。學(xué)生具備一定的科學(xué)思維，能夠感受到生物實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣，在互動(dòng)和交流中積極思考，提升學(xué)習(xí)生物知識(shí)的興趣。比如，教師讓學(xué)生了解有關(guān)生物的歷史和科學(xué)家科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)生的生物學(xué)習(xí)能力。

（三）有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，能夠讓學(xué)生在完成探究任務(wù)之后獲得成就感，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，如運(yùn)用思維導(dǎo)圖整理零散的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)體系。學(xué)生如果掌握了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究方法，那么在學(xué)習(xí)“植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”等內(nèi)容時(shí)，就能結(jié)合顯微鏡下植物細(xì)胞的物像來(lái)理解相關(guān)知識(shí)，提高自身的學(xué)習(xí)效率，養(yǎng)成善于觀察、總結(jié)的習(xí)慣。

（四）有助于提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)

生物核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。學(xué)生具備一定的科學(xué)思維，有利于客觀、全面地了解植物、動(dòng)物、微生物的形態(tài)特征等知識(shí)，形成正確的生命觀念;也有利于以更科學(xué)、合理的方式研究自然界中的生命現(xiàn)象，體會(huì)到生態(tài)平衡的重要性，進(jìn)而增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。由此可見(jiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能夠提升他們的生物核心素養(yǎng)[1]。

二、在初中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的有效方法

由于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維在提升他們的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蜕锖诵乃仞B(yǎng)、激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)他們良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣方面具有重要意義，因此初中生物教師需要將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維這一目標(biāo)滲透到具體的教學(xué)活動(dòng)中，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展[2]。

（一）在教學(xué)中引入科學(xué)家做過(guò)的實(shí)驗(yàn)

生物發(fā)展史中，有很多科學(xué)家開(kāi)展了生物實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了科學(xué)家的思維過(guò)程。初中生物教師借助科學(xué)家做過(guò)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，能夠引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生深刻體會(huì)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是如何運(yùn)用科學(xué)思維和科學(xué)方法的，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，同時(shí)提升課堂教學(xué)效果。

例如，教材在介紹“植物光合作用的發(fā)現(xiàn)”這部分內(nèi)容時(shí)列舉了兩個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)是范·海爾蒙特在17世紀(jì)所做的實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)是普利斯特萊在18世紀(jì)所做的實(shí)驗(yàn)。教師在教學(xué)時(shí)可以在多媒體課件上直觀地呈現(xiàn)范·海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，范·海爾蒙特把一棵2.5千克的柳樹(shù)苗栽種在木桶里，每天用雨水澆灌，5年后，在給柳樹(shù)稱(chēng)重時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤減少了不到100克，柳樹(shù)增加了80千克左右。他通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，推翻了人們?cè)械摹爸参锷L(zhǎng)所需的物質(zhì)均由土壤中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化而來(lái)”的認(rèn)知。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從價(jià)值與不足等方面對(duì)范·海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析與總結(jié)。然后，教師可以向?qū)W生介紹普利斯特萊的實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生思考“蠟燭的燃燒和老鼠的存活需要什么條件？”等問(wèn)題。此外，教師還可以圍繞后來(lái)英格豪斯所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行知識(shí)拓展。學(xué)生在思考和解決問(wèn)題的過(guò)程中，能夠認(rèn)識(shí)到科學(xué)的結(jié)論建立在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在探究時(shí)要考慮到所有可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，否則得出的結(jié)論就會(huì)比較片面。學(xué)生只有明白思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹匾裕拍茉谧灾鬟M(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)綜合考慮多種情況，對(duì)于日常生活中的生命現(xiàn)象才能分析得更深入。

（二）引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

許多生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)操作，就像前文提到的植物光合作用的場(chǎng)所、原料、條件、產(chǎn)物是經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)之后才被發(fā)現(xiàn)的。初中生物教師要想加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，需要引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生既要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)整體方案，掌握實(shí)驗(yàn)器材的使用方法，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，又要隨時(shí)應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的各種突發(fā)情況，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做到實(shí)事求是，提升自身的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰涂茖W(xué)思維能力[3]。

例如，“植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”這部分內(nèi)容涉及用顯微鏡觀察洋蔥表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)操作流程，制作臨時(shí)玻片標(biāo)本，對(duì)標(biāo)本進(jìn)行染色，了解顯微鏡的結(jié)構(gòu)和功能，掌握顯微鏡的使用方法，畫(huà)出自己在顯微鏡中觀察到的物像，等等。任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)影響到最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)有的學(xué)生得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與教材不一致時(shí)，教師需要引導(dǎo)他們經(jīng)歷自主分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程。學(xué)生如果無(wú)法觀察到清晰的物像，就要分析自己是在撕取洋蔥表皮或染色時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，還是在其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題。學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能夠?qū)W會(huì)從多個(gè)角度思考問(wèn)題，掌握解決問(wèn)題的有效方法。

（三）借助教材插圖開(kāi)展教學(xué)

插圖作為生物教材的重要組成部分，蘊(yùn)含了許多生物知識(shí)。初中生物教師需要注重引導(dǎo)學(xué)生觀察教材插圖，探究相關(guān)問(wèn)題，深入了解所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

例如，教材在介紹“細(xì)胞分裂與分化”這部分內(nèi)容時(shí)展示了多幅插圖，如分裂中的動(dòng)物細(xì)胞的圖片，洋蔥根尖細(xì)胞分裂圖，植物細(xì)胞的分化示意圖，人體的上皮組織、肌肉組織、結(jié)締組織、神經(jīng)組織的圖片。這些插圖所描繪的內(nèi)容是學(xué)生用肉眼觀察不到的，需要借助專(zhuān)業(yè)的儀器設(shè)備。由于學(xué)校教學(xué)環(huán)境和課堂時(shí)間的限制，學(xué)生大多通過(guò)教材學(xué)習(xí)生物知識(shí)。而教師借助教材中的插圖，能夠讓學(xué)生直觀地了解細(xì)胞分裂與分化的過(guò)程。如，學(xué)生結(jié)合洋蔥根尖細(xì)胞分裂圖，能夠清晰地觀察到染色體的變化，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解與記憶，取得良好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生借助教材插圖構(gòu)建知識(shí)體系，有利于提升自身的觀察能力、分析能力和思維能力。

（四）引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖作為一種圖形思維工具，能夠通過(guò)圖像、文字、線條、色彩等形式，將人們的思維過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。在初中生物教學(xué)中有效運(yùn)用思維導(dǎo)圖，能夠整合零散的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。初中生物學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握生物體的結(jié)構(gòu)層次、生物圈中的綠色植物等單元涉及的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。教師可以在知識(shí)講解、復(fù)習(xí)鞏固等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)思維導(dǎo)圖，圍繞某個(gè)核心概念，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)[4]。

例如，為了讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)“細(xì)胞分裂與分化”一課，了解細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化之間的異同，理解細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化等概念，教師可以在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生以思維導(dǎo)圖的形式建立上述知識(shí)之間的聯(lián)系。

另外，教師可以讓學(xué)生以樹(shù)狀思維導(dǎo)圖的形式，構(gòu)建每一章的知識(shí)體系。例如，教材在“綠色植物的一生”這一章中介紹了植物的種子、根、莖，植物的開(kāi)花、結(jié)果，植物生長(zhǎng)需要的水和無(wú)機(jī)鹽，等等。學(xué)生學(xué)完這一章的內(nèi)容之后，可以在一張紙上繪制樹(shù)狀思維導(dǎo)圖，使本章的內(nèi)容變得一目了然。具體來(lái)說(shuō)，學(xué)生可以在樹(shù)根的位置，總結(jié)種子的結(jié)構(gòu)、種子的位置、種子萌發(fā)的外界條件及根的相關(guān)知識(shí);在樹(shù)干的位置，總結(jié)莖的結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)知識(shí);在樹(shù)枝的位置，總結(jié)有關(guān)植物開(kāi)花、結(jié)果的知識(shí)。學(xué)生通過(guò)建構(gòu)思維導(dǎo)圖的方式學(xué)習(xí)新知識(shí)，鞏固舊知識(shí)，能夠?yàn)楹罄m(xù)學(xué)習(xí)生物打好基礎(chǔ)，有效提高自身的科學(xué)思維能力。

（五）創(chuàng)設(shè)生活化問(wèn)題情境

生物知識(shí)與學(xué)生的日常生活息息相關(guān)。不少學(xué)生雖然知道春天到來(lái)時(shí)樹(shù)木會(huì)長(zhǎng)出新芽，夏天到來(lái)時(shí)樹(shù)木會(huì)長(zhǎng)得很茂盛，秋天到來(lái)時(shí)樹(shù)葉會(huì)變黃，會(huì)掉落，但是未曾認(rèn)真地思考其中的生物知識(shí)，仔細(xì)地觀察日常生活中的生命現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，初中生物教師可以將生活與教學(xué)相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)生活化的問(wèn)題情境，也可以鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活中的某些現(xiàn)象提出自己的疑問(wèn)，并通過(guò)搜索資料、尋求教師幫助等方式解決問(wèn)題，旨在引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，讓學(xué)生學(xué)會(huì)將生物知識(shí)運(yùn)用到生活中。

以“單細(xì)胞生物”的教學(xué)為例，在學(xué)生理解了單細(xì)胞的概念之后，教師可以發(fā)散學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生思考常見(jiàn)的單細(xì)胞生物有哪些，它們對(duì)人類(lèi)有哪些益處，有哪些害處，以此創(chuàng)設(shè)生活化的問(wèn)題情境。學(xué)生通過(guò)思考上述問(wèn)題，能夠感受到地球上的生命體十分神奇，如草履蟲(chóng)能夠凈化污水，1只草履蟲(chóng)1天大約能吞食43000個(gè)細(xì)菌;酵母菌也具有多種用途。同時(shí)，學(xué)生能夠明白自然界中還有很多對(duì)環(huán)境、對(duì)人類(lèi)有益的生物，人類(lèi)要維持生態(tài)平衡，善于利用這些生物，讓生活變得更美好。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，生物學(xué)科的學(xué)習(xí)是一個(gè)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式解決問(wèn)題、得出結(jié)論的過(guò)程。在開(kāi)展教學(xué)的過(guò)程中，初中生物教師需要積極引入科學(xué)家做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，借助教材插圖、思維導(dǎo)圖和生活化問(wèn)題情境開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)。

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