聚焦科學思維培養，促進核心素養落實

韓明月

摘 要：在高中生物教學中，結合具體的教學案例分析，探討培養學生歸納概括、演繹推理、批判質疑等科學思維能力的策略，促進核心素養的落實。

關鍵詞：科學思維;生物教學;思維啟迪

一、歸納概括，理清脈絡

歸納概括是指把具體的個別事實歸攏到一起，把這些事實的共同特性歸結起來，進而推演出一般原理的思維方法。生物學很多重要核心概念的形成要經歷很長的時間，而且對這些概念的認識還在不斷地深化和發展，所以核心概念在知識呈現上經常顯得有些散亂。在核心概念的教學中，需要將眾多零散的知識點串聯起來，進行歸納和概括，才能讓學生理清核心概念的發展脈絡，形成完整的知識結構體系，構建出核心概念。

例如，在教學“細胞的結構和功能”內容時，各種大小和形態的細胞圖片、細胞學說的建立等內容的學習不足以讓學生建立核心概念“細胞是生物體結構和生命活動的基本單位”。學生只有對細胞結構和功能進行深入學習之后，歸納細胞膜、細胞器、細胞核、生物膜系統以及各細胞結構的分工與合作，進而構建出核心概念“細胞是生物體結構和生命活動的基本單位”。“光合作用”也是高中生物學中的重要核心概念，通過對光合作用的解謎過程、光合作用的過程、光合作用的影響因素等內容的深入學習之后，經過歸納和概括，學生才能深刻理解光合作用將無機物轉化為有機物，光能轉化為化學能的本質，構建核心概念。學習“內環境的穩態”時，需要在了解內環境的組成基礎上，通過體溫調節、水鹽調節、血糖調節過程等實例的學習，分析神經調節、體液調節和免疫調節的作用，從而構建核心概念。

二、演繹推理，追尋真理

生命科學發展過程中，許多重大研究成果始于發現問題，針對問題提出假說，通過演繹和推理過程，得出結果，然后通過事實和證據去驗證結果的正確與否，最后得出結論。生物學很多重要概念的形成都經歷了演繹和推理過程。在教學中，結合具體教學內容，提出問題，讓學生體驗像科學家一樣的演繹推理過程，追尋生命的本質規律，培養學生思維的嚴密性和深刻性。

例如，在教學“DNA分子的復制方式”內容時，我讓學生猜測DNA分子的復制方式，提出假說，然后分別演繹推理三種復制方式的結果，演示米希爾森和斯塔爾的經典實驗，驗證DNA的復制方式，最后得到DNA半保留復制方式的結論。（1）DNA分子復制方式猜想：回顧DNA分子的結構，提問：DNA分子有哪些可能的復制方式？為確保遺傳信息精確的傳遞，DNA采用什么樣的復制方式？師生共同總結DNA分子3種可能的復制方式：全保留復制、半保留復制、彌散復制。（2）DNA分子復制過程的演繹推理：猜想追問：如果是全保留復制，子一代和子二代會是怎樣的組成？利用紅白兩種顏色的粉筆在黑板上畫出全保留復制的兩次復制過程，請同學觀察演示過程。讓學生黑板上分別畫出半保留復制、彌散復制的第一次復制過程。師生討論、修正。接著畫出DNA第二次復制過程。引導學生回顧同位素標記法，指出同位素標記的分子在質量上的區別，介紹密度梯度離心法，讓學生推測三種復制方式的密度梯度離心結果。師生總結，畫出三種復制方式的密度梯度離心結果。（3）DNA分子復制方式的實驗證據：微課展示米希爾森和斯塔爾的實驗。（4）得出結論：DNA分子的復制方式是半保留復制。

三、批判質疑，思維啟迪

伴隨著物理和化學技術的發展，生物學的研究也在逐步深入，人類對于生命的認識處在不斷發展和更新之中。在教學中，適當增添科學概念更新與發展的相關內容，讓學生認識到科學發展需要不斷地糾正與更新，要以批判和質疑的態度來看待現有的結論或論斷，啟迪學生的思維，培養學生的批判性思維和質疑精神。

例如，在教學“生長素的發現”內容時，科學史材料呈現出溫特在實驗設計過程中是缺乏對照實驗的，在科學上缺乏嚴謹性。針對溫特的實驗提出質疑，引導學生發現問題，設計對照實驗，完善實驗過程。學生在質疑的過程中，思維的嚴謹性也得到了訓練。教學“探索遺傳物質的過程”內容時，結合科學家艾弗里的經歷，講述赫爾希和蔡思質疑艾弗里的結論，通過改進實驗方法證明DNA是遺傳物質的故事，讓學生知道科學理論和發現有時就是在質疑與批判中得到驗證的。教學“細胞膜的流動鑲嵌模型”內容時，借助科學史材料，讓學生逐步探究細胞膜的結構。通過對細胞膜結構模型不斷地被修正和發展過程的思考，讓學生體會到科學真理的發現并不能一次性完成，人類對于生命的認識還有很長的路要走。教學“細胞分化”內容時，針對教材中呈現的骨髓中造血干細胞分化成各種血細胞的圖片，追問造血干細胞的來源是否只有骨髓。展示2017年英國《Nature》雜志上發表的最新成果，肺也是人體重要的造血器官。讓學生意識到不能盲目地迷信權威，要懷有質疑批判的精神看待現有的知識和概念。

課程標準要求在學習過程中發展學生的科學思維，能夠基于生物學事實和論據，利用科學思維方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。在教學實踐中，學生科學思維能力的培養不是一蹴而就的，也不是一部分教學內容的學習就能完成的，需要一個長期的過程。在教學的過程中，精心選擇教學內容，合理進行設計，將學生科學思維的培養融入課堂教學中，逐步提高學生的科學思維能力，促進生物學科核心素養落地生根。

參考文獻：

王小燕.科學思維與科學方法論[M].廣州：華南理工大學出版社，2015：90-117.