例談概念引入時如何注重學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)

楊桂華

(江蘇省邗江中學(xué) 225510)

“科學(xué)思維”是一種有明確的思維方向，有充分的思維依據(jù)，能對事物或問題進行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括的一種思維。

概念是思維的基石，有效的概念引入可以創(chuàng)造良好的思維情境，讓學(xué)生在一定的情境中去體驗，去思考，去構(gòu)建概念。概念引入方式多種多樣，教師應(yīng)選擇合適的方式促使學(xué)生形成最佳的思維狀態(tài)，主動參與，獲得發(fā)展。

1 以感性材料引入 培養(yǎng)學(xué)生的形象思維

形象思維，它是借助頭腦中的形象材料來思考問題的一種思維方法，它包括表象的再現(xiàn)、想象和聯(lián)想。生物學(xué)的有些概念比較抽象、微觀，因此教師常利用一些直觀的感性材料，如圖片、視頻、模型等引入概念。在選擇感性材料時，教師應(yīng)注意不要過分追求外在的新、奇、趣，而應(yīng)從概念內(nèi)在的實質(zhì)出發(fā)，選擇有利于學(xué)生想象和聯(lián)想的感性材料，這將有利于學(xué)生在感性認識的基礎(chǔ)上進行形象思維，最終形成生物學(xué)概念。

例如，“細胞呼吸”是高中生物學(xué)的核心概念之一，但是學(xué)生看不見摸不著，比較抽象。在引入該概念時，想到呼吸的實質(zhì)是“生物體內(nèi)有機物逐步氧化分解，緩慢釋放能量的過程”。這就讓人聯(lián)想到“燃燒現(xiàn)象”，燃燒也是有機物氧化分解提供能量的過程。區(qū)別在于細胞呼吸大多數(shù)在生物體內(nèi)完成，條件溫和，而燃燒是在生物體外完成的劇烈發(fā)光發(fā)熱過程。所以在引入“細胞呼吸”概念時，從學(xué)生熟悉的燃燒現(xiàn)象，利用圖片引入，再結(jié)合問題的精心設(shè)計，如汽車奔跑的動力來自于“汽油燃燒”釋放的能量，那人奔跑的能量來自哪兒……引導(dǎo)學(xué)生的思維從看得見的“燃燒現(xiàn)象”遷移到看不見的“細胞呼吸”，從熟悉的自然現(xiàn)象到抽象的生物學(xué)概念。

教材中有助于培養(yǎng)學(xué)生形象思維的例子還很多，如“細胞器的分工和合作”讓學(xué)生聯(lián)想到工廠的各個車間；“免疫調(diào)節(jié)”中的非特異性免疫和特異性免疫部分，讓學(xué)生聯(lián)想城墻和城市中巡邏的警察等。聯(lián)想和想象給學(xué)生提供了十分廣闊的思維空間，對于提高學(xué)生思維的廣闊性、深刻性和靈活性是大有裨益的。

2 通過生物史引入 培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維

邏輯思維包括歸納、演繹、分析、綜合和類比等。科學(xué)史是高中生物學(xué)的重要組成部分，通過生物學(xué)史引入概念，讓學(xué)生沿著生物學(xué)發(fā)展的軌跡，像科學(xué)家那樣運用觀察與想象，并基于事實和證據(jù)大膽運用歸納與概括、演繹與推理構(gòu)建概念，這將有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，尤其是邏輯推理能力。

例如，人教版必修3《生物》教材中在講植物激素時，引入了“生長素”這個概念。它按照歷史發(fā)生的順序從達爾文發(fā)現(xiàn)“植物具有向光性”這一現(xiàn)象開始，前后講到了達爾文、詹森、拜爾、溫特等四個科學(xué)家的經(jīng)典實驗，揭示了生長素的發(fā)現(xiàn)史。這幾個實驗設(shè)計巧妙，思維力度很大。如果由教師帶著學(xué)生分析實驗，講解結(jié)論，雖易于操作，但不利于學(xué)生科學(xué)思維的形成。但如果由學(xué)生獨立分析思考各個實驗，難度大，不易完成。所以教師可做如下的設(shè)計： 以小組為單位，學(xué)生相互合作，從這樣幾個角度去思考分析相關(guān)實驗： ①該實驗的自變量、因變量是什么？②如果你是科學(xué)家，你通過該實驗?zāi)艿玫绞裁赐普摚竣坩槍@樣的推論，接下來你們小組該如何設(shè)計實驗證明你的推論？④與科學(xué)家相比，你覺得科學(xué)家設(shè)計的實驗的巧妙之處在哪里？小組以問題為提綱，分析討論每個實驗，然后每組派代表來給大家逐一分析實驗，教師再給予及時的點撥。學(xué)生踏著科學(xué)家的足跡，像科學(xué)家一樣去分析推理，并最終引出概念： 引起“植物具有向光性”的物質(zhì)是一種植物激素，因為它能促進植物生長，所以命名為“生長素”。

在高中生物學(xué)教材中這樣的內(nèi)容很多，如細胞學(xué)說的建立史、光合作用的發(fā)現(xiàn)史、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立史、基因的分離定律的提出等，都閃耀著科學(xué)家邏輯思維的光芒。只要教師用心挖掘，都能成為培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維的好素材。

3 利用實驗引入 培養(yǎng)學(xué)生的實驗思維

生物學(xué)中的很多概念都是建立在生物學(xué)實驗的基礎(chǔ)之上，但是脫離思維的實驗，只是機械的操作。讓實踐操作與科學(xué)思維相結(jié)合，通過實驗來引入概念，有利于培養(yǎng)學(xué)生觀察、判斷、推理等實驗思維。

例如，在引入“酶”這個概念時，筆者想到酶的本質(zhì)是一種生物催化劑，而學(xué)生在初中就已經(jīng)知道化學(xué)催化劑了，所以可以利用如下的實驗引入“酶”的概念： ①取三支試管編號A、 B、 C，分別在三支試管加入2mL H2O2；②A試管作為對照，B試管再加入學(xué)生熟悉的化學(xué)催化劑FeCl3,C試管加入2滴新鮮的肝臟研磨液；③把帶火星的衛(wèi)生香放在試管口，提醒學(xué)生觀察各試管中氣泡的多少以及衛(wèi)生香的復(fù)燃情況。接下來以問題為紐帶，一步一步地把學(xué)生的思維引向深處： 如B試管為什么氣泡較多，復(fù)燃速度大于A？C試管的火焰復(fù)燃速度為什么比加了化學(xué)催化劑的更快，氣泡更多？新鮮的肝臟研磨液中可能含有什么物質(zhì)呢?這個物質(zhì)有什么用？鼓勵學(xué)生大膽推理，運用直覺和靈感，發(fā)散思維。最后揭示出該物質(zhì)是一種生物催化劑，從而引出“酶”的概念。

在傳統(tǒng)的教學(xué)流程中，該實驗被用來驗證酶的高效性。筆者做了一些調(diào)整，實現(xiàn)了科學(xué)實驗從驗證概念向邏輯推理的轉(zhuǎn)變，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗思維。在教學(xué)中，還可以通過探究實驗來引入概念。探究實驗包括提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、得出結(jié)論等，每個步驟都需要科學(xué)的方法和理性的思維。

4 利用認知沖突引入 培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

批判性思維是一種為了得到肯定的判斷所進行的、有形的或者無形的思維反應(yīng)過程，并使科學(xué)的根據(jù)和日常的常識相一致。學(xué)生在學(xué)習(xí)新概念之前并不是白紙，他們對有些概念已經(jīng)有了一定的認知，并試圖以這種原有的認知來同化對概念的理解。當(dāng)遇到不能理解的概念時，就會打破之前低層次的“平衡”而產(chǎn)生“沖突”，這種沖突可以激發(fā)學(xué)生的批判性思維，產(chǎn)生主動尋求策略解決問題的心理趨向。因此，教師應(yīng)分析學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)、經(jīng)驗和教學(xué)內(nèi)容，巧妙利用認知沖突，激發(fā)學(xué)生的批判性思維，讓學(xué)生主動構(gòu)建概念。

例如，“種群”這一概念對于高中的學(xué)生并不陌生，他們可能無法用準確的語言來描述，但腦海里對“種群”已經(jīng)有了一定的認知。教師可讓學(xué)生利用原有的認知，對如下的問題做出判斷： ①瘦西湖里的所有魚是不是一個種群？②瘦西湖里的所有鯽魚是不是一個種群？③瘦西湖里的所有雌鯽魚是不是一個種群？④農(nóng)貿(mào)市場里的所有鯽魚是不是一個種群？每一個問題出現(xiàn)后留給學(xué)生思維的空間，讓他們完成判斷后，再展示下一問題。整個過程教師對他們的判斷保持緘默，制造懸念，在學(xué)生求知若渴的狀態(tài)下給學(xué)生展示“種群”的概念：“種群是生活在一定區(qū)域同種生物的所有個體”。再讓他們根據(jù)概念，小組合作，相互討論，讓學(xué)生在思維碰撞與質(zhì)疑爭議中糾錯，重新建構(gòu)“種群”概念。

教學(xué)中，教師除了可以利用學(xué)生新舊知識結(jié)構(gòu)之間的“認知沖突”激發(fā)學(xué)生的批判性思維，還可以利用易錯點巧妙地制造“認知沖突”，讓學(xué)生在“沖突”解決中構(gòu)建概念，使生物課堂彌漫著恒久的思維魅力，彰顯跌宕起伏的美感。

事實上，引入生物學(xué)概念的方式還有很多，如通過模型建構(gòu)引入、實例引入、復(fù)習(xí)引入等，有的引入方式可以側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的某一種科學(xué)思維，有的引入方式可以培養(yǎng)學(xué)生的多種科學(xué)思維，這就需要教師在教學(xué)中積極思考、不斷探索。