基于“理性思維”的初中生物學探究活動教學策略
——以“綠色植物參與生物圈中的水循環”一課為例

唐 倩張 鋒

（1福州第十九中學 福建福州 350003 2福建省普通教育教學研究室 福建福州 350003）

理性思維是人類思維的高級形式，是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維方式，也是科學研究的重要方法之一。

1 在探究活動中引導“理性思維”的教育價值

理性思維是生物學科核心素養的重要組成部分，發展學生的理性思維能力對于促進學生核心素養的形成具有重要的意義。在“倡導探究性學習”的課程理念指導下，在探究活動教學中，引導學生像科學家一樣思考，學會針對問題和現象作出假設、設計并實施實驗、收集數據與證據、分析與判斷實驗結果、得出實驗結論，是探究性學習教學的主要目標，其核心是基于“理性思維”的思考與論證過程。

2 在探究活動中學生常見的思維誤區及引導策略

初中階段的學生有一定理性思維的能力，但缺乏理性思維的意識，同時他們有一定探索欲望和探究的能力，但對于現象和問題的解釋較為簡單和主觀，加之社會環境下功利主義學習的影響，易將未經論證的假設直接作為結論，導致科學思維習慣消退。本文以人教版7年級上冊“綠色植物參與生物圈中的水循環”一課為例，圍繞“探究蒸騰作用主要是通過葉片完成的”“探究水分在植物體內運輸的途徑”“探究蒸騰作用促進水和無機鹽的運輸”3個探究活動，闡述在探究教學活動中學生常見的思維誤區及引導“理性思維”的策略。

2.1 揉合直覺思維和理性論證 直覺思維是基于知識和經驗直接對問題作出猜想或提出觀點的思維過程。雖然它不受常規思維方式的束縛，被認為是創造性思維的重要形式，在科研過程中具有一定的價值，但由于缺乏推理分析及實證的支持，同時也具有局限性。初中學生在對自然現象的認識過程中，常停留于直覺帶給他們的驚喜和成就感，忽略其不完備的一面。教師的適時引導有利于促進學生“直覺思維”與“理性論證”的有機結合。

1）教學環節：探究蒸騰作用主要是通過葉片完成的。

2）問題的提出：學生先通過實驗操作“用透明塑料袋罩住植物的枝條并放在陽光下數小時”，觀察到植物的蒸騰現象后，教師提出問題：“蒸騰主要是通過植物的哪個部分完成的？”

3）學生的直覺思維及局限：學生往往依據上一節課“探索葉的結構”認識到葉表皮的“氣孔”這一知識基礎，以及直觀感覺“葉的數量較多，面積大”，直接斷定“蒸騰作用主要是通過葉完成的”。在此思維和判斷過程中，學生存在以下幾個思維局限：①默認塑料袋中其他器官上沒有類似“氣孔”的“通道”；②默認“蒸騰作用”只能通過“氣孔完成”，沒有其他渠道。

4）教師的引導策略：面對這樣的思維及視角局限，教師首先肯定學生大膽的直覺判斷，接著進行反問及闡述：①被罩在塑料袋中的只有植物的葉嗎？還有什么？②在沒有觀察研究的基礎上能否斷定植物除了葉以外的其他地方沒有“氣孔”或者類似的通道？③蒸騰作用除了可通過“氣孔”完成以外，還可通過莖表皮的“皮孔”及植物體表的角質層完成。以此有效引導學生意識到直觀思維的局限，并意識到論證的必要性，進而引導學生以“葉的數量（有、無）”作為變量設計對照實驗，觀察結果并得出結論。

2.2 甄別主觀定論和理性猜測 能夠基于直觀感受和經驗提出假說是展開科學研究的第1步。對于一個自然現象和問題，教師應鼓勵學生大膽猜測，同時也應注意甄別脫離論證的主觀定論，并引導學生進行論證。

1）教學環節：探究水分在植物體內運輸的途徑。

2）問題的提出：教師提出問題：“由根所吸收的水是如何到達氣孔的？”學生根據已有知識儲備回答是由根、莖、葉中的導管運送。教師進一步提問：“能否用肉眼觀察到植物體內運輸水分的通道？”學生回答可以在顯微鏡下觀察。教師給予肯定，同時指出：可將所要觀察的植物部位制作成玻片標本在顯微鏡下觀察和尋找是否存在導管，并進一步提問：“若不借助顯微鏡，可以觀察到嗎？”學生回答可剖開植物體進行觀察。教師指導學生剖開芹菜嘗試能否觀察到“運輸水分的通道”。

3）學生基于觀察的判斷或猜測：通過對芹菜內部的解剖觀察，學生提出自己的看法。在學生的表達中，常呈現2種思維傾向：①主觀定論：葉脈中有導管，或是在芹菜內部看到的經絡是導管；②理性猜想：葉脈和經絡中可能存在導管。

4）教師引導策略：對于學生以上2種思維傾向，教師要認真傾聽并敏銳進行甄別和捕捉。當發現學生脫離論證過程憑主觀下定論時，應及時進行如下引導：“你根據什么斷定所見的葉脈和經絡中一定有導管？”在教師的提問下，學生發現沒有證據支持而陷入沉默；而當學生提出基于理性的猜測時，例如：葉脈和經絡中可能存在導管，教師則應予以鼓勵。接著，教師進一步引導：“如何才能看到水在植物體內運輸的途徑？水是無色透明的，難以觀察到水在植物體內是怎樣運輸的，能否想辦法讓水分在植物體內運輸時留下痕跡？”在教師的引導下，學生很快就能夠想到在水中加入色彩幫助觀察這一可行的論證方案，并著手進行實驗觀察。

2.3 激活思維節點引導逆向思維 由于7年級學生進行論證方案設計的經驗有限，因此在思維過程中常出現阻滯的情況，即遇到思維的“節點”。教師在教學預設的過程中，應摸清學情，預判學生的思維節點，并在教學過程中及時予以提示和引導，這對提升學生的思維能力是非常有益的。當遇到方案設計的思維阻滯時，逆向思維常能成為解決問題的重要而有效的方法。

1）教學環節：探究蒸騰作用促進水和無機鹽的運輸。

2）問題的提出：教師出示瀑布和參天大樹的圖片，引導學生思考：自然界中水受到重力作用而總是往低處流，為什么在植物體內水和無機鹽卻能夠克服重力的作用自下而上運輸？是什么給予了水和無機鹽這股力量？

3）學生的思維節點：根據之前對于本節課核心概念“蒸騰作用”的學習，學生易于將猜測指向“給予水和無機鹽向上運輸的力量可能是來自植物的蒸騰作用”。教師提出能否設計一個探究實驗論證這股力量來自蒸騰作用？對這個復雜而抽象的問題提出論證方案，對于初中生而言，在理解探究問題、確認變量，以及論證方案的設計等方面均具有一定難度，他們常難以理出思維的頭緒而陷入沉默。

4）教師的引導策略：

第1步：幫助厘清問題和假設。對問題的理解出現困難從而難以確認實驗變量是學生思維的第1個節點，對此教師可根據7年級學生的思維特質，先幫助學生用簡潔而熟悉的句式厘清問題，并引導學生作出假設——問題：蒸騰作用能否促進水和無機鹽在植物體內的向上運輸？學生根據問題作出假設：蒸騰作用能夠（或不能）促進水和無機鹽的向上運輸。

第2步：引導確認變量。學生經過“探究光對鼠婦生活的影響”“探究植物對環境濕度的影響”“探究種子萌發的環境條件”等探究思維訓練，根據厘清的問題與假設，當教師追問“實驗變量是什么？”時，大多數學生能將答案指向實驗探究的因素：蒸騰作用的強度。

第3步：引導逆向思維設計論證方案。由于“蒸騰作用強度”及“水分和無機鹽的運輸”對于學生而言都是較為抽象的生理過程，如何將二者相關聯，并形成結果易于觀測、過程合理可行的論證方案，依然是有待突破的教學難點。此時，教師可通過引導學生進行逆向思維的方式給予提示：若假設成立，則蒸騰作用受到阻礙，水分和無機鹽的運輸也會受阻；之前通過探究得出結論：蒸騰作用主要是通過葉片完成的；通過探究1觀察到了紅墨水在芹菜內的運輸過程。教師引導學生通過組織小組討論設計可行的論證方案，并提出捕捉實驗結果的關鍵點為：觀測和比較去除葉片和保留葉片的芹菜體內紅墨水運輸的速度。通過這樣反其道而思之的方式，有效激活了學生的思維節點，成功引導學生設計實驗論證的過程，并在此過程中培養學生理性思維及創造性思維的能力。

3 “理性思維”教學對教師的要求

在教育教學理念不斷更新的今天，教育的終極目標指向塑造“全面發展的人”，以往片面注重知識的壘墊已不能迎合新課程對人才培養的要求。教師一方面應意識到方法和思想的傳遞在理科教學中的重要性，將在理科教學過程中教會學生理性思維的方法，作為理科教師的責任；另一方面，更應當將引導學生進行理性思維常態化地融入日常教學過程中，以幫助學生將理性思維內化為自身素養的一部分。