生物概念教學(xué)中科學(xué)思維方法的培養(yǎng)

摘要 主要探討生物概念學(xué)習(xí)和科學(xué)思維方法指導(dǎo)的整合，總結(jié)生物概念教學(xué)思維方法策略，以達(dá)成概念學(xué)習(xí)與學(xué)生能力發(fā)展的相互促進(jìn)。

關(guān)鍵詞 概念學(xué)習(xí) 科學(xué)思維訓(xùn)練

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

生物學(xué)概念的形成和發(fā)展過程，也是生物學(xué)研究方法的形成和發(fā)展過程。因此，在生物概念教學(xué)中，教師充分把握好生物概念形成和生物學(xué)研究方法之間的內(nèi)在聯(lián)系，在知識(shí)教學(xué)中滲透科學(xué)思維方法培養(yǎng)，能促使學(xué)生在深入理解生物概念的同時(shí)，逐步熟悉和掌握生物學(xué)研究方法，

1 明確能力目標(biāo)。制定思維訓(xùn)練計(jì)劃

無論是布盧姆還是奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)理論，都強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)前的認(rèn)知狀態(tài)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)生主動(dòng)積極參與程度、學(xué)習(xí)的連續(xù)性。學(xué)生習(xí)得新信息主要取決于他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念，意義學(xué)習(xí)是通過新信息與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念相互作用才得以發(fā)生。建構(gòu)主義理論則關(guān)注學(xué)習(xí)者如何以原有的經(jīng)驗(yàn)、心理結(jié)構(gòu)和信念為基礎(chǔ)來建構(gòu)知識(shí)，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主觀性、社會(huì)性和情景性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是一種主動(dòng)建構(gòu)的過程。

因此，在學(xué)習(xí)新概念之前，教師深入分析教材，挖掘教材中所包含的科學(xué)思維方法，確立清晰的思維培養(yǎng)目標(biāo)，在備課時(shí)制定思維方法訓(xùn)練計(jì)劃，在教學(xué)中有計(jì)劃的落實(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中也明確自己的學(xué)習(xí)過程運(yùn)用了哪些科學(xué)思維方法，這樣才能最大程度的發(fā)揮主觀能動(dòng)性，讓概念的構(gòu)建與能力的培養(yǎng)達(dá)成雙贏。

2 做好學(xué)情分析，提高訓(xùn)練計(jì)劃有效性

中學(xué)生思維能力的局限及生活經(jīng)驗(yàn)的影響，使其對(duì)生物學(xué)中很多重要的概念存在片面的理解，因此，對(duì)概念學(xué)習(xí)前的學(xué)情了解極為重要。教師通過提問、談話及簡(jiǎn)單的問卷等形式，引導(dǎo)學(xué)生在問題的驅(qū)動(dòng)下，思考解決問題的思想方法和學(xué)習(xí)所應(yīng)用的知識(shí)，以提高教學(xué)有效性。

例如對(duì)“光合作用”的學(xué)習(xí)中，往往發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程缺乏深刻的理解，對(duì)二者的關(guān)系缺乏全面的認(rèn)識(shí)；部分學(xué)生不能正確理解光合作用和呼吸作用的關(guān)系等。在講授新課之前，提出如“在有光能的情況下，葉綠素與二氧化碳結(jié)合產(chǎn)生葡萄糖和水，這樣的說法正確嗎?”綠色植物不論何時(shí)，光合作用是持續(xù)不斷地進(jìn)行的嗎?……”教師通過這些有針對(duì)性的問題，來了解學(xué)生已有的知識(shí)背景與前概念。

不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容所涉及到的科學(xué)思維方法也不同，所選擇的教學(xué)方法也要順應(yīng)調(diào)整，教師對(duì)學(xué)生易產(chǎn)生混淆的認(rèn)識(shí)有比較具體的了解，才能有的放矢，采用最佳的教學(xué)策略。

3 結(jié)合科學(xué)史，展現(xiàn)科學(xué)思維方法價(jià)值

科學(xué)史是承載科學(xué)價(jià)值內(nèi)涵的重要渠道。科學(xué)史的學(xué)習(xí)不僅可以讓學(xué)生加深對(duì)生物概念的理解，也可幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)與掌握科學(xué)思維方法。

人教版高中生物教科書中有大量關(guān)于生物學(xué)發(fā)展史生動(dòng)事例的描述，如關(guān)于光合作用發(fā)現(xiàn)史，教科書介紹了光合作用的發(fā)現(xiàn)進(jìn)程中起重要作用的幾位科學(xué)家所做的工作。從光合作用的發(fā)現(xiàn)史，學(xué)生了解到“光合作用”是科學(xué)家們經(jīng)過200多年的艱苦探索才逐步了解的，這一歷史發(fā)展過程的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生深刻地理解“光合作用”的本質(zhì)(表1)。

4 引導(dǎo)充分交流，用科學(xué)思維方法詮釋概念

學(xué)生對(duì)概念的學(xué)習(xí)要遵循從感性到理性，從具體到抽象的認(rèn)識(shí)規(guī)律，通過觀察、感受、分析、抽象概括而引出概念。中學(xué)生思維能力的發(fā)展正處在從形象思維到抽象思維的過渡時(shí)期，因此，對(duì)概念的理解更需要感性材料的支持。這里的感性材料是指包括教師直觀生動(dòng)的語言表述本身在內(nèi)的，對(duì)演示、試驗(yàn)、模型、標(biāo)本、圖像的觀察和生物學(xué)概念原理與社會(huì)生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系所進(jìn)行的講解。

4.1 歸納思維抽象過程，有效建構(gòu)概念

生物學(xué)概念是抽象思維的產(chǎn)物，因此，對(duì)于概念的認(rèn)識(shí)與建構(gòu)并不是在頭腦中機(jī)械地去重復(fù)有關(guān)對(duì)象的邏輯定義，而必須是以在思想中實(shí)際地建構(gòu)出其模式為必要前提的，深入挖掘教材中蘊(yùn)含生物科學(xué)思維方法。教師在講解概念的過程中，剖析概念與原理形成過程中所運(yùn)用的科學(xué)思維方法，可提供分析的示例，選擇具有典型性的事例；學(xué)生通過對(duì)特例的考察，弄清這一概念的直觀背景，把這一概念與已經(jīng)掌握了的概念聯(lián)系起來，從而使其成為整個(gè)知識(shí)體系的一個(gè)有機(jī)組織成分的一個(gè)同化過程。在學(xué)生獲得必要的感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，教師按照生物學(xué)概念建立的思維過程，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析、綜合、比較、抽象、概括、類比等思維方法，對(duì)感性材料進(jìn)行思維加工，抽象、概括出事物的本質(zhì)屬性和共同特征，進(jìn)而形成科學(xué)概念，在生物學(xué)概念教學(xué)的同時(shí)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力，如對(duì)孟德爾遺傳規(guī)律的學(xué)習(xí)。

孟德爾在遺傳學(xué)研究上獨(dú)特的科學(xué)研究方法所蘊(yùn)含的深層面的思維品質(zhì)，經(jīng)過認(rèn)真的觀察、比較、分析，選定豌豆為雜交實(shí)驗(yàn)材料開始，體現(xiàn)出盂德爾善于總結(jié)和繼承前人研究的成果和經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料的正確科學(xué)選取，為其成功發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律奠定了基礎(chǔ)(表2)。

人教版必修2《遺傳與變異》中僅第一章“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”就蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)思維方法，因此，教師對(duì)教材從思維方法層面的挖掘，可以有效地在概念學(xué)習(xí)過程中發(fā)展學(xué)生能力。同時(shí)，通過對(duì)科學(xué)思維方法的培養(yǎng)過程，學(xué)生加深了對(duì)生物學(xué)概念的理解，知識(shí)得到深化(表3)。

4.2 指導(dǎo)信息梳理，歸納概念的本質(zhì)屬性

對(duì)信息進(jìn)行有效的整理需要用到分析法與比較的方法。分析法是指把一件事情、一種現(xiàn)象、一個(gè)概念分成較簡(jiǎn)單的組成部分，找出這些部分的本質(zhì)屬性和彼此之間的關(guān)系。而比較是對(duì)有關(guān)事物進(jìn)行分析，在區(qū)分出事物之間各自的特征的基礎(chǔ)上，將事物之間的特征進(jìn)行對(duì)比，從而得出它們之間異同點(diǎn)的方法。

如學(xué)生對(duì)光合作用的學(xué)習(xí)中，不少學(xué)生對(duì)氧的來源認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)，因?yàn)楹粑饔孟难鯕猓a(chǎn)生二氧化碳，這一生理現(xiàn)象學(xué)生十分熟悉。在學(xué)習(xí)光合作用的過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)光合作用消耗二氧化碳，放出氧氣，因此很容易將二氧化碳和氧氣緊密聯(lián)系在一起，認(rèn)為氧氣中的氧來自二氧化碳。雖然在學(xué)習(xí)的過程中教師不斷提出證據(jù)或反復(fù)講解，但這一錯(cuò)誤的概念，仍然存在于相當(dāng)一部分學(xué)生的認(rèn)識(shí)中。教材中專門介紹了魯賓和卡門在1939年用小球藻懸液進(jìn)行的兩組實(shí)驗(yàn)。在對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的交流與討論，通過對(duì)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)的分析與歸納，抽象出實(shí)驗(yàn)結(jié)論支持的觀點(diǎn)是光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自水。這一學(xué)習(xí)過程中學(xué)生必須運(yùn)用到科學(xué)思維方法中的分析、類比、推理、演繹、歸納、綜合等。

再如對(duì)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容也是學(xué)生易產(chǎn)生混淆的內(nèi)容之一，教師如果采用比較圖表的形式，可以幫助學(xué)生有效地運(yùn)用精加工策略，使新知識(shí)與已有知識(shí)取得聯(lián)系，通過聯(lián)系對(duì)比，排除知識(shí)間的干擾和混淆，從而獲得正確的認(rèn)知，此時(shí)需要用到比較、分析、歸納等思維方法。

5 關(guān)注階段性總結(jié)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維能力培養(yǎng)

在分析的基礎(chǔ)上綜合，抓住普遍性、本質(zhì)的東西，在構(gòu)建概念體系的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。

如講述生物膜系統(tǒng)這個(gè)概念之前，學(xué)生已經(jīng)習(xí)得細(xì)胞膜、核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、葉綠體、線粒體等生物專有名詞。關(guān)于生物膜系統(tǒng)概念的教學(xué)，教師首先在引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)細(xì)胞內(nèi)的各種膜結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出生物膜的概念名稱，理解此概念內(nèi)涵與外延，使其明確生物膜的結(jié)構(gòu)具有一致性；了解它們?cè)诠δ苌蠀f(xié)調(diào)一致的關(guān)系，從而為形成生物膜系統(tǒng)的概念做好鋪墊。最后，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行歸納與總結(jié)，綜合各種膜的共性，給生物膜系統(tǒng)下定義。待物質(zhì)跨膜運(yùn)輸及細(xì)胞膜流動(dòng)鑲嵌模型的學(xué)習(xí)完成后，可以再一次進(jìn)行歸納，分析各種膜結(jié)構(gòu)之間在結(jié)構(gòu)上的一致性，從而豐富對(duì)生物膜系統(tǒng)的理解。學(xué)生從科學(xué)家對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷程的分析，可以感受到，分析成分是了解結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，現(xiàn)象與功能為探究結(jié)構(gòu)提供了線索，而任何一個(gè)科學(xué)概念的形成，都需要建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)假說進(jìn)行一次次的驗(yàn)證與修正。可以說科學(xué)概念的形成過程，也正是思維的發(fā)展過程，學(xué)生在逐步構(gòu)建概念體系的同時(shí)，也培養(yǎng)了科學(xué)思維能力。

6 提升思維品質(zhì)，注重思維的持續(xù)發(fā)展

只有通過在思維層面上反思，才能領(lǐng)悟思維方法的真諦，才能發(fā)展創(chuàng)造性思維，使思維品質(zhì)不斷提升。

6.1 反思思維過程，優(yōu)化思維結(jié)構(gòu)

教師指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)反思、歸納與總結(jié)，培養(yǎng)梳理知識(shí)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生采用繪概念圖等方式，整理知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，關(guān)注思維本質(zhì)，挖掘內(nèi)在的思維方法，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的自我建構(gòu)。概念圖突出了知識(shí)的縱向和橫向的聯(lián)系，可以幫助學(xué)生建立知識(shí)的主體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)學(xué)生的分析、推理和演繹能力，有利于學(xué)生同時(shí)對(duì)多個(gè)概念及知識(shí)的理解和記憶，達(dá)到系統(tǒng)化和具體化。

6.2 借力習(xí)題評(píng)講，提煉思維方法

新課程的高考提倡“能力立意”，主要體現(xiàn)理解能力、實(shí)驗(yàn)與探究能力、獲取信息能力及綜合運(yùn)用能力。學(xué)生能否解答“能力立意”考題，關(guān)鍵取決于他們是否能夠從題目中獲取有價(jià)值的信息，在獲得信息后能否快速地遷移到具體的情境中。能力要求的考查要以一定的知識(shí)與技能為載體，教學(xué)中，教師也可以設(shè)計(jì)一些新穎的題目，例如對(duì)某個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)；對(duì)某個(gè)生活問題的研究，對(duì)一種遺傳現(xiàn)象的調(diào)查(如調(diào)查本班學(xué)生中單眼皮與雙眼皮學(xué)生的比例，分析該性狀的遺傳規(guī)律)等，讓學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)的方法。

教師習(xí)題講評(píng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合試題進(jìn)行分析、總結(jié)、歸納、比較。注重揭示蘊(yùn)含的思維方法，指導(dǎo)學(xué)生分析命題意圖、明確解題思路，進(jìn)行思維模型的構(gòu)建。從而提高解題的針對(duì)性，降低答題的錯(cuò)誤率。

生物學(xué)的思想和方法是學(xué)科發(fā)展的靈魂，科學(xué)思維的培養(yǎng)是全方位、多角度的，在對(duì)生物概念的學(xué)習(xí)過程中，幫助學(xué)生領(lǐng)悟發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的思維軌跡，從中學(xué)到思維創(chuàng)新的方法，從而逐步養(yǎng)成現(xiàn)代的科學(xué)思維方式，形成良好的思維品質(zhì)，讓學(xué)生不僅學(xué)到生物學(xué)知識(shí)，更增強(qiáng)了科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)方法和縝密的思維習(xí)慣、形成科學(xué)的問題解決策略，是教師需要不懈努力的課題。

參考文獻(xiàn)：

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