在初中生物學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的探索

吳呈香 林運(yùn)來(lái)

摘要 結(jié)合初中生物教學(xué)中的案例，提出科學(xué)思維培養(yǎng)的策略和方法，有助于使學(xué)生的科學(xué)思維核心素養(yǎng)在常態(tài)化教學(xué)中落地生根。

關(guān)鍵詞 科學(xué)思維 初中生物學(xué)教學(xué) 課堂教學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

科學(xué)教育的核心在于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。科學(xué)思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一，生物學(xué)的學(xué)習(xí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，如能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。筆者結(jié)合初中生物學(xué)教學(xué)的案例，提出生物學(xué)教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)的策略和方法，希望能對(duì)初中生物學(xué)教學(xué)有所幫助。

1 歸納與概括思維能力的培養(yǎng)

歸納與概括指在頭腦中把學(xué)習(xí)對(duì)象的各個(gè)組成部分聯(lián)系起來(lái)，結(jié)合成整體的過(guò)程。教師要善于引導(dǎo)學(xué)生采用思維導(dǎo)圖、概念圖、表格等方式對(duì)生物學(xué)事實(shí)進(jìn)行歸納與概括，建立生物學(xué)重要概念，并以此來(lái)建構(gòu)合理的知識(shí)框架。

【案例1】在學(xué)習(xí)人教版八年級(jí)上冊(cè)“鳥”一節(jié)時(shí)，當(dāng)學(xué)生通過(guò)探究學(xué)習(xí)完鳥的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理特征等特征后，教師可引導(dǎo)學(xué)生小組合作、畫出思維導(dǎo)圖（圖1）進(jìn)行總結(jié)。然后，小組間交流，修正、完善思維導(dǎo)圖，建立起重要概念。

2 分析與綜合思維能力的培養(yǎng)

分析是把學(xué)習(xí)對(duì)象的整體分解為一個(gè)個(gè)部分或局部，分別加以研究的思維方法;而綜合與分析剛好相反，是從整體上去認(rèn)識(shí)和把握學(xué)習(xí)對(duì)象的思維方法。二者之間是相互滲透和轉(zhuǎn)化的。教師在教學(xué)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象基于觀察策略進(jìn)行分析，在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合，在綜合的指導(dǎo)下再去分析，以此培養(yǎng)學(xué)生的分析與綜合能力。

【案例2】在學(xué)習(xí)人教版七上“動(dòng)物體的結(jié)構(gòu)層次”一節(jié)中“器官”的概念時(shí)，教師出示解剖好的雞腿，引導(dǎo)學(xué)生從外到內(nèi)進(jìn)行觀察，并提出問(wèn)題：

①雞腿是由哪些組織構(gòu)成？

②它以哪種組織為主？

③它有什么功能呢？

各個(gè)學(xué)習(xí)小組經(jīng)過(guò)觀察、分析、討論后得出：

①雞皮由上皮組織構(gòu)成;掀開雞皮可看到厚實(shí)的肌肉，由肌肉組織構(gòu)成;再掀開肌肉可看到堅(jiān)韌的骨骼，是由結(jié)締組織構(gòu)成;雞腿能感受刺激，因此還有神經(jīng)組織。故雞腿是由四種組織按照一定的次序排列組成的。

②雞腿中肌肉最發(fā)達(dá)，因此以肌肉組織為主。

③雞腿具有運(yùn)動(dòng)的功能。

利用同樣的方法分析豬心的結(jié)構(gòu)和功能后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上的分析結(jié)果進(jìn)行綜合，建構(gòu)“器官”的概念：器官是由不同的組織按照一定的次序結(jié)合在一起構(gòu)成的行使一定功能的結(jié)構(gòu)。

這時(shí)，教師出示人體皮膚的結(jié)構(gòu)圖片，提出問(wèn)題：皮膚是上皮組織還是器官？進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用器官的概念去分析：皮膚的角質(zhì)層和汗毛分別起到保護(hù)和分泌汗液的作用，屬于上皮組織;皮膚被割傷后會(huì)流血，說(shuō)明皮膚中有結(jié)締組織;皮膚被針扎傷會(huì)感覺(jué)到疼痛，說(shuō)明有神經(jīng)組織;綜上分析，皮膚是由多種組織按照一定的次序構(gòu)成的，因此屬于器官。

3 模型與建模思維能力的培養(yǎng)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化、概括性的描述。中學(xué)生物學(xué)研究中常見的模型有物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型。教師在教學(xué)過(guò)程中要善于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)活動(dòng)，來(lái)表征生命現(xiàn)象及規(guī)律，化抽象為形象化，化難為易。

【案例3】在學(xué)習(xí)人教版七年級(jí)下冊(cè)的“人體內(nèi)廢物的排出”時(shí)，腎單位的結(jié)構(gòu)和尿的形成過(guò)程是本節(jié)的重難點(diǎn)，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)模型建構(gòu)活動(dòng)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

活動(dòng)1：學(xué)生開展小組合作，利用紅色和藍(lán)色吸管、裝水果的紅色泡沫網(wǎng)套和藍(lán)色網(wǎng)套、短頸漏斗、濾網(wǎng)、黃色乳膠管、細(xì)繩，進(jìn)行腎單位模型建構(gòu)活動(dòng)。學(xué)生用紅色吸管模擬入球小動(dòng)脈和出球小動(dòng)脈，用細(xì)繩在紅色泡沫網(wǎng)套兩邊的網(wǎng)眼上做成松緊帶，扎成紅色網(wǎng)兜袋模擬腎小球，短頸漏斗和濾網(wǎng)模擬腎小囊和腎小囊內(nèi)壁，黃色乳膠管套在短頸漏斗下方模擬腎小管，紅色和藍(lán)色網(wǎng)套模擬腎小管上的毛細(xì)血管網(wǎng)，藍(lán)色吸管模擬腎靜脈。用透明膠帶將模型固定在畫板上，并用標(biāo)簽紙寫出每種材料所模擬的結(jié)構(gòu)名稱，貼在模型上。各小組展示交流各自的模型，通過(guò)師生之間的思維碰撞進(jìn)行模型的評(píng)價(jià)和修正。

活動(dòng)2：教師利用腎單位結(jié)構(gòu)模型開展篩糧食活動(dòng)，模擬探究尿的形成過(guò)程。教師在引導(dǎo)學(xué)生分析健康人血漿、原尿、尿液成分的基礎(chǔ)上，提供給每個(gè)小組一包含沙子的糧食，用大紅豆模擬紅細(xì)胞、白蕓豆模擬血漿蛋白、大米模擬葡萄糖、小麥模擬無(wú)機(jī)鹽、小米模擬水、沙子模擬尿素，要求學(xué)生去除糧食中的沙子。教師引導(dǎo)學(xué)生將糧食倒入腎單位結(jié)構(gòu)模型的紅色網(wǎng)兜袋中進(jìn)行篩糧食活動(dòng)，并設(shè)置層層遞進(jìn)的問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生思考：什么樣的物質(zhì)被篩出去了？這個(gè)過(guò)程模擬的是尿液形成的什么過(guò)程？哪個(gè)結(jié)構(gòu)具有過(guò)濾作用？被篩到漏斗中的物質(zhì)能不能直接全部倒掉？將漏掉的小麥、小米和大米撿回來(lái)的過(guò)程模擬的是尿液形成的什么過(guò)程？哪個(gè)結(jié)構(gòu)具有重吸收的功能？最后再播放尿液形成的動(dòng)畫，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)整個(gè)過(guò)程。通過(guò)這些有趣的模型建構(gòu)活動(dòng)和模擬活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)腎單位的結(jié)構(gòu)以及尿的形成過(guò)程的理解和記憶，使學(xué)生建構(gòu)起“腎單位的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生命觀念。

4 批判性思維與創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)

批判性思維是指具有目的性和反思性的判斷，包括好奇、敏銳、求真等思維特性，也包括闡釋、分析、推理、評(píng)估、解釋和自我調(diào)整等認(rèn)知技能。創(chuàng)造性思維就是發(fā)散性思維，是人類思維的最高級(jí)形式，是以新的方式解決問(wèn)題的思維活動(dòng)，是以感知、記憶、思考、聯(lián)想、理解等能力為基礎(chǔ)，以綜合性、探索性和求新性特征的高級(jí)心理活動(dòng)。批判性思維是創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。批判性思維可以幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變科學(xué)概念，建構(gòu)科學(xué)知識(shí)，提升認(rèn)知水平，發(fā)展探究能力、判斷能力和教學(xué)能力等，教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生不迷信權(quán)威，敢于質(zhì)疑，勇于批判，大膽創(chuàng)新。

[案例4]在學(xué)習(xí)人教版七年級(jí)上冊(cè)“綠色植物的呼吸作用”中的探究綠色植物的呼吸作用時(shí)，教材用了3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)且都用種子作為實(shí)驗(yàn)材料。有學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生以下疑問(wèn)：采用注水排氣法驗(yàn)證呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳的實(shí)驗(yàn)為何教材沒(méi)有設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)？是不是不夠嚴(yán)謹(jǐn)？植物的其他器官能不能進(jìn)行呼吸作用呢？這就已經(jīng)是學(xué)生敢于質(zhì)疑和積極思考的的體現(xiàn)。

面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑，教師首先表?yè)P(yáng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的批判精神，并抓住這一閃光點(diǎn)順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生思考：如果你認(rèn)為教材的第二個(gè)演示實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，你認(rèn)為應(yīng)該如何改進(jìn)？你能創(chuàng)造性地用一套實(shí)驗(yàn)裝置將教材的三個(gè)實(shí)驗(yàn)整合成一個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？如何分步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？你想探究植物體的何種器官的呼吸作用？選用何種實(shí)驗(yàn)材料？如何論證你的假設(shè)？教師順勢(shì)將教材的演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生的分組探究實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)各小組合作討論，制定實(shí)驗(yàn)方案，創(chuàng)新自制實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)親身實(shí)驗(yàn)論證植物體其他器官（根、莖、葉、花、果實(shí)）也能進(jìn)行呼吸作用。

圖2為其中一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)裝置，選用保溫杯和注射器做實(shí)驗(yàn)裝置，保溫杯的蓋子改用泡沫板，用該裝置探究根（實(shí)驗(yàn)材料為胡蘿h）的呼吸作用，先檢驗(yàn)根呼吸作用釋放熱量，接著采用注射器抽氣法（先用注射器中抽取5 mL澄清石灰水或質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的溴麝香草酚藍(lán)溶液，然后再抽取瓶中氣體與之震蕩混合）驗(yàn)證呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳，最后驗(yàn)證呼吸作用消耗了氧氣，從而得出結(jié)論。用該裝置一箭三雕、一氣呵成地完成了教材中的三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，高效便捷。通過(guò)這樣的“質(zhì)疑——?jiǎng)?chuàng)新——論證”的過(guò)程，學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)造性思維能力都得到了螺旋式的發(fā)展。

總之，要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，教師應(yīng)深度挖掘教材資源，采用多種教學(xué)策略，不斷給學(xué)生以點(diǎn)點(diǎn)滴滴的思維啟迪，將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力自然地融入到日常教學(xué)過(guò)程中，使學(xué)生的科學(xué)思維核心素養(yǎng)在常態(tài)化教學(xué)中落地生根。

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