教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)與命題中的科學(xué)思維考查的區(qū)分

蔡偉強(qiáng)

摘要 教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)和命題中的科學(xué)思維考查在學(xué)生原有基礎(chǔ)、完成標(biāo)志和主要作用等方面均存在差異，教師在設(shè)置課堂教學(xué)情境與命題情境時(shí)需區(qū)別對(duì)待，分別指向?qū)W生科學(xué)思維的有效發(fā)展和不同水平的甄別，并在“培養(yǎng)”中關(guān)注“甄別”，在“甄別”中導(dǎo)向“培養(yǎng)”。

關(guān)鍵詞? 科學(xué)思維教學(xué)情境命題情境

中圖分類號(hào) G633.91???????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號(hào)：1003-7586（2023）03-0088-03

科學(xué)思維是人類認(rèn)識(shí)世界、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的必經(jīng)途徑。教學(xué)與評(píng)價(jià)雖然都屬于學(xué)與教過程中相互影響的因素，但是各自的主要關(guān)注點(diǎn)存在差異。起引導(dǎo)和推動(dòng)生物學(xué)教學(xué)改革作用的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）將“科學(xué)思維”凝練為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》則將“科學(xué)思維”作為應(yīng)考查的素質(zhì)教育目標(biāo)“學(xué)科素養(yǎng)”一級(jí)指標(biāo)之一的“思維方法”的其中一個(gè)二級(jí)指標(biāo)，并將其作為“關(guān)鍵能力”組成部分之一的“思維認(rèn)知能力群”的考查內(nèi)容。由此可見，教學(xué)著眼于學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)學(xué)生的科學(xué)思維將會(huì)發(fā)生什么變化，評(píng)價(jià)則著眼于學(xué)生科學(xué)思維現(xiàn)有行為水平的量化描述。雖然教學(xué)與評(píng)價(jià)均將科學(xué)思維作為因素之一指向?qū)W生核心素養(yǎng)的發(fā)展，但是教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)和命題中的科學(xué)思維考查在學(xué)生原有基礎(chǔ)、完成標(biāo)志和主要作用等方面均存在差異，在學(xué)與教的過程應(yīng)差異化處理。

1 學(xué)生原有基礎(chǔ)不同

1.1教學(xué)目標(biāo)指向科學(xué)思維的有效發(fā)展

在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)課程之前，學(xué)生雖然已具備初步的思維能力，但是教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)基礎(chǔ)仍是低階、單一的。知識(shí)學(xué)習(xí)與科學(xué)思維發(fā)展是一個(gè)相統(tǒng)一的過程。因此，教師可通過情境教學(xué)、支架式教學(xué)等教學(xué)模式促進(jìn)學(xué)生在生成知識(shí)的過程實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維由低階思維向高階思維、單一思維向系統(tǒng)性思維的轉(zhuǎn)變。

人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修1·分子與細(xì)胞》將細(xì)胞核的功能概括為“細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù)，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心”。如果將這句話簡(jiǎn)單灌輸給學(xué)生，學(xué)生固然也能記住這句話，但顯然無(wú)法理解這一概念是如何生成的？為什么是“遺傳信息庫(kù)”？如何理解細(xì)胞核與代謝和遺傳的關(guān)系？因此，教材安排了4個(gè)資料引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，通過邏輯分析歸納細(xì)胞核的功能。下面以資料4“傘藻嫁接和核移植實(shí)驗(yàn)”為例進(jìn)行說明。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析再生的帽形與柄和假根的關(guān)系，即存在哪種傘藻的假根，就再生出哪種傘藻的帽。根據(jù)“穆勒五法”中的“求同法”，學(xué)生可推測(cè)傘藻的帽形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與假根有關(guān)。結(jié)合前面的資料分析，學(xué)生可初步歸納：傘藻的形體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)取決于細(xì)胞核。教師此時(shí)追問：“此實(shí)驗(yàn)作為這個(gè)結(jié)論的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是否存在不足？”受此啟發(fā)，學(xué)生往往能意識(shí)到，假根除了具有細(xì)胞核，還有細(xì)胞質(zhì)，此實(shí)驗(yàn)還無(wú)法完全排除細(xì)胞質(zhì)的作用。學(xué)生由此認(rèn)識(shí)到，支持結(jié)論的證據(jù)應(yīng)可靠、充分，批判性思維受到訓(xùn)練。教師接下來(lái)引導(dǎo)學(xué)生閱讀傘藻核移植實(shí)驗(yàn)示意圖，根據(jù)“穆勒五法”中的“共變法”，學(xué)生可推測(cè)細(xì)胞核能控制傘藻的形態(tài)特征。至此，學(xué)生可結(jié)合前面的資料分析歸納細(xì)胞核的功能。

上述教學(xué)過程，教師重視引導(dǎo)學(xué)生從不了解細(xì)胞核的功能，經(jīng)過邏輯推理歸納出細(xì)胞核的功能，使學(xué)生不僅掌握了知識(shí)，還了解了知識(shí)的來(lái)源，更重要的是獲取信息、歸納、推理、重視實(shí)證等思維方法受到了訓(xùn)練。

1.2命題評(píng)價(jià)指向科學(xué)思維的學(xué)業(yè)質(zhì)量水平甄別

命題中的科學(xué)思維考查面對(duì)的學(xué)生基礎(chǔ)是科學(xué)思維已經(jīng)具有一定的發(fā)展水平，同時(shí)，不同學(xué)生的水平存在差異。為了有效診斷學(xué)生思維發(fā)展水平和邏輯推理能力，評(píng)價(jià)命題時(shí)需以科學(xué)思維素養(yǎng)水平為基礎(chǔ)，結(jié)合《課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于科學(xué)思維學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的描述，命制具有不同級(jí)別的題目，考查學(xué)生調(diào)動(dòng)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行分析與綜合、邏輯推理等思維能力。

下面以2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試生物學(xué)第19題為例進(jìn)行說明（題略）。第（1）問要求學(xué)生再現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，屬于一級(jí)水平的要求，《廣東高考年報(bào)（2021）》提供的數(shù)據(jù)表（下同）顯示該問難度系數(shù)為0.7。第（4）問需要分析相關(guān)指標(biāo)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，得出F 降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量原因的合理推論，屬于二級(jí)水平的要求，兩個(gè)小題號(hào)的難度系數(shù)分別為0.5、0.4。第（3）問基于給定的檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)事實(shí)，探討模型組的自變量及其設(shè)置目的，屬于三級(jí)水平的要求，兩個(gè)小題號(hào)的難度系數(shù)均為0.3。第（2）問考查學(xué)生在尿酸鹽的重吸收這一新情境中以生命觀念為指導(dǎo)，綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)推測(cè)腎小管細(xì)胞刷狀緣有利于尿酸鹽的重吸收的原因，屬于四級(jí)水平的要求，難度系數(shù)為0.1。

本題以天然化合物 F 降尿酸作用的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境為載體，設(shè)置不同層級(jí)水平要求的題目，考查學(xué)生綜合運(yùn)用細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的代謝、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析等知識(shí)和能力進(jìn)行推理的水平，展現(xiàn)了學(xué)生的科學(xué)思維發(fā)展程度。

2 完成標(biāo)志不同

2.1科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成標(biāo)志是學(xué)生科學(xué)思維結(jié)構(gòu)的建立

科學(xué)思維具有認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)、認(rèn)知行為、認(rèn)知方式和認(rèn)知品質(zhì)四個(gè)方面的顯性特征。教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)的完成標(biāo)志是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成具有上述特征的科學(xué)思維結(jié)構(gòu)。為了感受知識(shí)向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，學(xué)生需要在情境分析的教學(xué)活動(dòng)中體悟知識(shí)和思維在問題解決過程的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)以致用的認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)。為了涵養(yǎng)以實(shí)證為核心的科學(xué)精神，學(xué)生需要在搜集資料的教學(xué)活動(dòng)中獲取信息、分析、綜合、概括、批判，展示求真務(wù)實(shí)的認(rèn)知行為。為了認(rèn)識(shí)知識(shí)的本質(zhì)，學(xué)生需要在史料學(xué)習(xí)的教學(xué)活動(dòng)中歸納、演繹、建模，體現(xiàn)慮周藻密的認(rèn)知方式。為了滿足學(xué)習(xí)的個(gè)性化需求，學(xué)生需要在課后自主探究的教學(xué)活動(dòng)中創(chuàng)造、反思，彰顯質(zhì)疑辨惑的認(rèn)知品質(zhì)。

2.2 科學(xué)思維檢測(cè)目標(biāo)達(dá)成標(biāo)志是甄別不同學(xué)生利用縝密的邏輯思維解決問題的能力

科學(xué)思維的發(fā)展水平是學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要標(biāo)志，常表現(xiàn)為學(xué)生能否獲取信息，運(yùn)用邏輯方法分析問題和解決問題，并用完整且合乎邏輯的語(yǔ)言進(jìn)行表述。基于核心素養(yǎng)的評(píng)價(jià)注重對(duì)學(xué)習(xí)過程中的觀念、程序和科學(xué)思維的考核。因此，命題中的科學(xué)思維考查以試題情境分析和問題解決為完成標(biāo)志。由于教師可通過學(xué)生問題解決程度對(duì)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展水平進(jìn)行診斷，所以教師應(yīng)通過學(xué)生對(duì)不同復(fù)雜程度的情境問題的判斷、書寫情況賦予學(xué)生試題情境問題解決等級(jí)，從而反映學(xué)生的問題解決能力和科學(xué)思維發(fā)展水平。

2021年廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試生物學(xué)第19題第（2）問難度系數(shù)0.1，可見學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果和腎小管細(xì)胞刷狀緣分析尿酸鹽重吸收能力增強(qiáng)的原因的推理能力參差不齊，為了有效評(píng)價(jià)學(xué)生的科學(xué)思維能力，采用多級(jí)賦分，抓住學(xué)生思維質(zhì)量水平的關(guān)鍵因素，每一分反映一個(gè)水平。多級(jí)賦分標(biāo)準(zhǔn)見表1。水平4準(zhǔn)確理解刷狀緣結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，且能根據(jù)題干內(nèi)容進(jìn)行清晰的邏輯分析和文字描述。

3 主要作用不同

3.1? 教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)彰顯育人價(jià)值

立德樹人是教育的根本任務(wù)，《課程標(biāo)準(zhǔn)》凸顯學(xué)生的發(fā)展。英國(guó)科學(xué)教育家阿姆斯特朗（H.E.Arm? strong）大力倡導(dǎo)科學(xué)教育要使學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)，而且科學(xué)的本質(zhì)主要體現(xiàn)于科學(xué)方法之中。學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展的標(biāo)志之一是能夠在學(xué)科規(guī)律和問題解決的探討中運(yùn)用歸納、演繹、概括、建模等方法。因此，數(shù)學(xué)與自然科學(xué)（高中階段的物理、化學(xué)、生物學(xué)和地理）各學(xué)科均將科學(xué)思維或與之相關(guān)的科學(xué)方法作為核心素養(yǎng)之一?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》直接將“科學(xué)思維”作為學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)內(nèi)容，從生物學(xué)的視角闡述科學(xué)探究過程與科學(xué)思維的密切聯(lián)系性，突出教學(xué)中的科學(xué)思維培養(yǎng)的育人價(jià)值。

3.2 命題中的科學(xué)思維考查凸顯思維發(fā)展的評(píng)價(jià)

科學(xué)思維在《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》的指標(biāo)表現(xiàn)從不同角度進(jìn)行了闡述。“采用嚴(yán)謹(jǐn)求真的、實(shí)證性的邏輯思維方式應(yīng)對(duì)各種問題。能夠根據(jù)對(duì)問題情境的分析，運(yùn)用實(shí)證數(shù)據(jù)分析事務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和問題的內(nèi)在聯(lián)系，以抽象的概念來(lái)反映客觀事物的本質(zhì)特征和內(nèi)在聯(lián)系?！边@一表述主要體現(xiàn)了科學(xué)思維的實(shí)證性和抽象性?！斑\(yùn)用抽象與聯(lián)想、歸納與概括、推演與計(jì)算、模型與建模等思維方法來(lái)組織、調(diào)動(dòng)相關(guān)的知識(shí)和能力，解決生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索情境中的各種問題。”這一表述主要體現(xiàn)了科學(xué)思維的抽象性和實(shí)踐性。實(shí)證性是科學(xué)精神的核心，也是決定生物學(xué)理科學(xué)科性質(zhì)的基礎(chǔ)。抽象性是思維品質(zhì)的表現(xiàn)，也是培養(yǎng)高階思維能力的基礎(chǔ)。實(shí)踐性是素質(zhì)教育育人目標(biāo)的方向，也是關(guān)注學(xué)生發(fā)展的評(píng)價(jià)改革的出發(fā)點(diǎn)，指向情境問題的解決可檢測(cè)與學(xué)科核心素養(yǎng)關(guān)聯(lián)的知識(shí)應(yīng)用。命題中的科學(xué)思維考查既要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生上述指標(biāo)表現(xiàn)進(jìn)行診斷和甄別，又要優(yōu)化生物學(xué)教學(xué)的著力點(diǎn)，使學(xué)生領(lǐng)略閃耀著思維光輝的知識(shí)生成的魅力，助推生物學(xué)課程改革，發(fā)揮考試評(píng)價(jià)與導(dǎo)向教學(xué)的作用。

總之，在課堂教學(xué)和命題實(shí)踐中，需設(shè)置具有不同目的和特點(diǎn)的情境，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)和考查，并關(guān)注二者的聯(lián)系，在教學(xué)中滲透科學(xué)思維不同水平的甄別，在命題中導(dǎo)向科學(xué)思維的培養(yǎng)。

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