基于科學(xué)思維培養(yǎng)的高中生物學(xué)教學(xué)策略

路洪娜

(江蘇省海門中學(xué) 226100)

生物學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維指能夠運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會議題，是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式。教師在教學(xué)過程中可嘗試運(yùn)用各種教學(xué)資源，讓學(xué)生參與分析、評價(jià)、猜想、檢驗(yàn)、求證、歸納，讓科學(xué)思維真正落到實(shí)處。

1 巧用科學(xué)史，喚醒學(xué)生“言必有據(jù)”的理性意識

人教版高中生物學(xué)教材中有許多關(guān)于生物學(xué)研究發(fā)展歷史、探索歷程的內(nèi)容，如生物膜的流動鑲嵌模型、酶的發(fā)現(xiàn)過程、光合作用的探究歷程、孟德爾與遺傳定律等。這些生物科學(xué)史不僅使學(xué)生對科學(xué)的發(fā)展過程有一定的了解，更是學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究方法、感悟科學(xué)探究精神的重要素材。在教學(xué)過程中，教師不能

僅限于告知學(xué)生科學(xué)家的成果，更應(yīng)該創(chuàng)設(shè)情境，給學(xué)生一個(gè)重溫探究歷程的機(jī)會。

例如，必修3“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”一節(jié)的教學(xué)，生長素的發(fā)現(xiàn)過程其實(shí)就是植物向光性原因的探索歷程。在教學(xué)過程中，筆者并沒有著急分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，而是創(chuàng)設(shè)了這樣一個(gè)情境：一個(gè)暑假過去了，放在教室窗臺上的植物會彎向光源生長。植物為什么會向光生長？你的依據(jù)是什么？然后給學(xué)生時(shí)間去思考并相互交流。學(xué)生有的說是因?yàn)橛泄猓腥苏f是單側(cè)光。在談及依據(jù)時(shí)，卻顯得有些語無倫次。僅有少數(shù)學(xué)生想到通過對照實(shí)驗(yàn)分析：在窗臺上的盆栽向光彎曲生長、而在講臺上的盆栽不彎曲生長。但對對照實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的意識還不強(qiáng)。在學(xué)生獨(dú)立思考并相互交流之后，再展示科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)。通過比較自己與科學(xué)家探討過程的差異，形成認(rèn)知沖突，初步感受科學(xué)結(jié)論的得出并不是憑主觀臆測，它離不開實(shí)驗(yàn)的佐證。在此基礎(chǔ)上分析科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果，進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)研究方法和科學(xué)探究精神，從而喚醒學(xué)生“言必有據(jù)”的理性意識。

2 建構(gòu)模型，培養(yǎng)學(xué)生“以理說理”的理性表達(dá)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述，是科學(xué)研究中對復(fù)雜事物的一種簡單的描述方法。在模型建構(gòu)的活動中往往需要進(jìn)行觀察或?qū)嶒?yàn)、歸納和演繹，并運(yùn)用已有知識進(jìn)行假設(shè)、模擬；將復(fù)雜的事物進(jìn)行簡化、抽象出本質(zhì)屬性，將頭腦中抽象的概念具體化、形象化并身體力行；通過模型的建構(gòu)過程，學(xué)生可以親身體驗(yàn)思考與探索，并加深對復(fù)雜抽象事物的本質(zhì)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

“細(xì)胞的有絲分裂”是高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，概念多、內(nèi)容抽象。教師教學(xué)過程中通常過多關(guān)注有絲分裂各個(gè)時(shí)期特點(diǎn)的識記與訓(xùn)練，甚至編成口訣幫助學(xué)生記憶，忽略了對過程的理性分析與學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，使學(xué)生對過程的掌握支離破碎。遇到新情境往往不會分析，甚至看不懂題目。在進(jìn)行該內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，可先向?qū)W生設(shè)問：①有絲分裂產(chǎn)生的子代細(xì)胞染色體數(shù)目與親代細(xì)胞相同嗎？②如何才能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞一分為二，但是染色體數(shù)目不變？通過對這些問題的思考與分析，學(xué)生明確了有絲分裂過程中的核心變化是染色體先復(fù)制，然后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。為了實(shí)現(xiàn)這一變化，出現(xiàn)紡錘體、染色質(zhì)高度螺旋化形成染色體，著絲點(diǎn)先整體排列在赤道板上，然后再一分為二，最后移向細(xì)胞的兩極。在學(xué)生對有絲分裂實(shí)質(zhì)有了理性的認(rèn)識后，親自建構(gòu)實(shí)物模型。以實(shí)物代表染色體(質(zhì))、其他結(jié)構(gòu)用筆畫，小組合作構(gòu)建各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞分裂模型。建構(gòu)有絲分裂過程模型時(shí)，學(xué)生需要對已知事實(shí)進(jìn)行歸納、抽象、簡化、舍去非本質(zhì)屬性的過程，也是對頭腦中所構(gòu)想模型的具體化的過程。這不僅有利于學(xué)生對核心概念的認(rèn)識和理解，而且還能體驗(yàn)建立模型的思維過程，領(lǐng)悟模型方法。

3 優(yōu)化問題，引導(dǎo)學(xué)生“言必縝密”的理性質(zhì)疑

在學(xué)習(xí)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)時(shí)，“噬菌體侵染細(xì)菌”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很具體直觀，但結(jié)論卻很抽象。很多學(xué)生僅僅是識記實(shí)驗(yàn)結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)。卻不清楚該結(jié)論是如何得出的，分不清“DNA是遺傳物質(zhì)”“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的區(qū)別。在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)時(shí)，通過設(shè)計(jì)問題串，引導(dǎo)學(xué)生抽絲剝繭，直到找到問題的答案：①35S、32P分別標(biāo)記了噬菌體的什么結(jié)構(gòu)？該實(shí)驗(yàn)的細(xì)菌是否被標(biāo)記？②被35S標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合后，繁殖子代噬菌體時(shí)DNA復(fù)制、蛋白質(zhì)外殼合成所需要的原料來自哪里？③攪拌、離心的目的是什么？④離心后上清液與沉淀物中分別含有什么？子代噬菌體在上清液中還是沉淀物中？⑤用35S或32P標(biāo)記的噬菌體繁殖而來的子代噬菌體中能否檢測到放射性？分別說明了什么？

通過對以上的分析，學(xué)生可以得出結(jié)論：用32P標(biāo)記了DNA的噬菌體產(chǎn)生的后代有放射性，而用35S標(biāo)記了蛋白質(zhì)的噬菌體產(chǎn)生的后代沒有放射性，說明由親代傳給子代的物質(zhì)是DNA，DNA才是遺傳物質(zhì)。有的學(xué)生提出質(zhì)疑：用32P標(biāo)記了DNA的噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，為何在上清液中也有少量的放射性？用35S標(biāo)記了蛋白質(zhì)的噬菌體侵染細(xì)菌時(shí)，為何在沉淀物中也有少量的放射性？在質(zhì)疑與交流中進(jìn)一步明確了實(shí)驗(yàn)進(jìn)行需要的限定條件，有效培養(yǎng)了學(xué)生思維的嚴(yán)密性。

如何理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)呢？教師可以繼續(xù)設(shè)問：噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA，是不是所有生物的遺傳物質(zhì)都是DNA呢？鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑并大膽假設(shè)。最后提供“不同生物遺傳物質(zhì)”的相關(guān)資料。并設(shè)問：①大多數(shù)生物以什么作為遺傳物質(zhì)？這些生物指哪幾類生物？②少數(shù)生物以什么作為遺傳物質(zhì)？這些生物有哪些？③DNA是主要的遺傳物質(zhì)，如何理解“主要”的含義？

教師，在教學(xué)過程中注重引導(dǎo)學(xué)生解釋和論證每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和觀點(diǎn)建構(gòu)的理由，學(xué)生在嘗試提出主張、與人論證、使用證據(jù)支持或反駁的過程中，培養(yǎng)了理性思維。

4 聯(lián)系生活，培養(yǎng)學(xué)生“以理解疑”的科學(xué)思維

課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)之一是能用所學(xué)的生物學(xué)原理解決實(shí)際問題。現(xiàn)在生物高考命題尤其重視理論聯(lián)系實(shí)際。試題素材貼近學(xué)生生活實(shí)際，以真實(shí)問題情境組織命題，注重考查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識和技能解決問題的能力。但是這種能力不是一蹴而就的，需要教師在日常教學(xué)中讓學(xué)生不斷去實(shí)踐與練習(xí)。要經(jīng)常把生活中的問題或情境帶到課堂中。

例如“伴性遺傳”的教學(xué)，可以電視欄目“講述”里的一期“百年無聲之謎”為素材(講述江西某村落里一家族近百年一半以上的男性均是聾啞人，而女性都是正常的)，讓學(xué)生嘗試?yán)盟鶎W(xué)解讀百年無聲之謎，在此過程中認(rèn)識遺傳病的遺傳方式、遺傳特點(diǎn)、甚至是如何預(yù)防人類遺傳病。