理性思維凸顯初中生物學理科屬性

■鄧 輝

生物學是自然科學中的基礎學科之一，是研究生命現象和生命活動規律的一門科學。然而“生物學到底是文科還是理科？”這類問題還會不時地出現，尤其是對初中生物學的爭論更多一些。這也反映了問題提出者糾結的心態：初中生物沒有公式，也沒有復雜的計算，不太像理科；但初中生物需要實驗探究、邏輯推理，又不太像文科。

一、初中生物具有理科課程特有的思維方式

2011 年版《義務教育生物學課程標準》明確指出這門課的性質——生物學科有著與其他自然科學相同的性質。它不僅僅是一個結論豐富的知識體系，也包括了人類認識自然現象和規律的一些特有的思維方式和探究過程。理科的本質特征在于理性思維和科學探究，課堂中如果一無理性思維的流淌，二無探究活動的開展，那么生物學就將被驅逐出理科世界。理性思維不僅是“特有的思維方式”，還是生物學核心素養的目標，是理科課程學習中必不可缺少的思維品質。

二、低階思維的教學活動讓初中生物學像文科

布魯姆認知領域學習目標分為“知道、領會、應用、分析、綜合、評價”六個層次。其中的“知道、領會、應用”這三個層次對應的是低階思維水平，“分析、綜合、評價”三個層次對應的是高階思維活動。低階思維只要求學習者能對所學的知識加以復述，再現即可。

1.初中生物的內容相對淺顯，部分教師在教學中不屑于過程而習慣于結論告知，經常為學生總結一套“知識手冊”，并要求他們在各類考試之前拿出來反復誦讀。文科的學習更需要廣聞博記，用學習文科的方式來機械地學習生物，必然會導致思維的僵化。

2.“背誦”的學習方法之所以有效，試卷中的題目脫不了干系。大量的試題只是考查了學生對知識的記憶和理解這種淺層次水平，學生可以憑死背硬記得到比較理想的分數。而分數的反饋進一步強化了這種錯覺——學生物只需要背書。

3.科學探究流于形式?？茖W探究的幾個步驟學生能倒背如流，教師也滿足于按這套標準流程得到理想的探究結果。然而大部分的科學探究案例只是對已知結果的一種驗證，和真正意義上的探究還是有一定差距。在簡單的模仿中，不會有高階思維活動的參與。

4.教學目標沒有把握好，形式大于內容。由于對教師的評價越來越偏重于學生的表現，導致部分教師過分強調學生的活動，讓角色扮演、分組討論、小游戲等成為一堂課的“標配”。不可否認這樣的課堂呈現可能是精彩的，學生的表現是積極盡心的，教師的忙碌是盡力的。然而這種轟轟烈烈的現象背后，留給高階思維的空間實在有限。又或者，過于強調情感、態度、價值觀，生物課會趨向于道法課。

三、理性思維是需要高階思維參與的教學活動

理性思維需要學生能基于生物學的事實和證據運用歸納演繹、模型建構、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。2017 年《江蘇省義務教育學科核心素養與關鍵能力框架（試行）》中把初中生的理性思維素養進行了詳細的劃分，見表1。

高階思維與低階思維是相對而言的，其邊界可能不是絕對的。但驅動學生進行高階思維活動的行為動詞可以為我們提供教學設計依據。

通過與布魯姆的“認識目標分類與高階思維的關系”對比發現，理性思維的各種關鍵能力中的行為動詞，例如“決策”“判斷”“預測”“揭示”“闡述”等，與高階思維中不同層級的行為動詞表征一致。所以，高階思維往往會伴隨著理性思維一起發生，從某種程度上說，高階思維活動也是理性思維的一個特征。因此，彰顯生物課的理科屬性，就要加強理性思維能力的訓練，并且盡可能地啟發學生的高階思維活動。

四、理性思維的訓練可以讓課堂充滿濃濃的理科味

在實際教學中不可能每堂課都開展探究活動，但可以滲透理性思維的培養。下面筆者結合自己有限的經驗，淺談初中生物學理性思維培養的一些教學場景和策略。文中涉及的學習內容都是來自蘇科版《生物學》教材。

1.鼓勵歸納與演繹，讓學生主動獲取知識、運用知識，告別背誦之苦。

歸納是從個別到一般，這種思維能力適合幫助學生建構正確的生物學的概念。例如教授第8章“生物體具有相同的基本結構”時，教師要提供足夠多種類的細胞素材，讓學生去分類、比較，找出各類細胞的共性，從而形成“細胞是生物體結構和功能的基本單位”這一重要概念。再比如學習第7單元時，我們可以讓學生比較植物、動物的有性生殖特點，并列在表格中（如表2所示）。他們會驚奇地發現大自然存在著統一、簡單、和諧之美，對有性生殖的概念理解得更加深刻，并為即將學習的“生物的遺傳和變異”打下堅實的基礎。運用歸納法，教師必須要提供足夠多的素材。素材可以是圖片、實物或者事實。把這些豐富的材料呈現給學生的時候，他們就很容易構建起相關的概念，而不是機械地去記憶概念的定義。

表1 初中“生物學核心素養”的理性思維水平劃分

表2 綠色開花植物、哺乳動物（包括人）有性生殖的比較

演繹是從一般到個別，這種思維能力是讓學生運用自己的知識去解釋世界。比如讓他們解釋成語背后的生物學原理：兔死狐悲（食物鏈）、金蟬脫殼（蛻皮）、驚弓之鳥（條件反射）、無師自通（先天性行為）；解釋生活中的常見現象：為何要禁止酒后駕車？為什么說“十聾九啞”？冰箱為什么能保鮮？學生通過理論聯系實際，在學以致用中完成知識的內化。

2.善用模型建構，讓學生嘗試用自然科學最常用的手段去認識世界。

模型最大的優勢是化繁為簡，變抽象為具象。教材中的模式圖、上課用的教具都屬于模型。學生不僅要從模型中學習，也要善于在學習中建構模型。從模型中學習能讓學生感受到自然科學的平易近人，在學習中建構模型能讓學生感受到自然科學的嚴謹性。生物學模型的類型常見的有概念模型、物理模型及數學模型。

概念模型靠文字、圖表、思維導圖等形象方式，讓學生把已有的知識重新梳理、組織、系統化。一些容易混淆的概念經過這種重組，會變得更加明晰。相關研究表明，人類對圖形圖像的記憶能力遠勝于文字，一張好的概念圖勝過千言萬語。例如在“人體對疾病的抵御”這章中，免疫系統的免疫機理比較復雜，抗原、病原體、過敏原等概念名詞容易混淆，這時我們可以用兩張概念圖（圖1、圖2），配以少量的文字說明予以解決。概念模型可以讓學生的知識結構更有序、合“理”。

圖1 免疫系統免疫的原理

圖2 抗原、病原體、過敏原三者的關系

物理模型中最常見的是教具，我們還可以讓學生自己動手做一些力所能及的模型。他們在動手制作之前，就必須考慮材料的特性、空間的分布、組合方式、運作等諸多細節，這些細節會倒逼學生把教材內容吃透。另外，在動手制作的過程中，可能還會遇到各種問題需要解決，而這個過程就是一次真正的探究。探究不用拘于形式，探究就是理科的特征。

數學模型能提供最可靠的證據。初中生物中有不少用形容詞或副詞描述的場景，如果我們善于用數學模型來闡述，會讓結果更真實可信，避免了空洞的說教。有的可以直接給出數據，比如：小腸內壁的皺襞和小腸絨毛極大地擴大了小腸內表面積——約200㎡；根尖成熟區有大量的根毛——小麥有7萬條根，根毛總長約20公里。有的可以讓學生通過計算得出，比如近親通婚的危害——表兄妹結婚生出一個有遺傳缺陷的孩子的概率約為6/64（假設人群中每個人約攜帶6種隱性遺傳病的致病基因）。還有的可以測量，比如用傳感器測量種子的呼吸作用，把測得的濕度、氧氣、二氧化碳濃度的數值用曲線呈現在計算機屏幕上。客觀的數字讓紛雜的生命現象背后呈現出一種自然科學的嚴謹之美，這種美是理科課程所獨有的。

3.提倡批判性思維，提升學生的理科思維品質。

批判性思維是思維發展的高級階段，是適用于所有學科的一種思維能力?？茖W精神簡單概括就是探索、懷疑、實證、邏輯理性。批判性思維始于懷疑，但不是否定一切，而是審辯式、思辨式的評判，多是建設性的，所以自然科學才會不斷地向前發展。

因此對教師而言，在教學過程中就要按這樣的方式把知識呈現出來。比如：羅伯特·虎克從軟木薄片提出細胞的最初概念→施萊登和他發表的“細胞學說”→病毒的發現，細胞的內涵進一步得到豐富和發展。再比如：亞里士多德認為“光合作用”和“土壤汁”有關→海爾蒙特認為“光合作用”主要跟水有關→普利斯特利認為“植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣”→英格·豪斯證實“只有在陽光的照射下，普利斯特利的實驗才能夠獲得成功”→今天，光合作用的研究還在進行。

對學生而言，思維是在問題的引導下起步的，要啟發他們進行批判性思維活動，就需要精心設計問題。首先問題的設置要盡量放在真實而又鮮活的情景中，因為這樣他們會覺得有趣；其次，這些問題如果能夠跟已有的認知發生“沖突”會更佳，因為“沖突”往往就是批判性思維的切入點；最后，教師應當關注問題求解的過程而非一個最優解，因為批判性思維不是求同，而是闡明個人的立場。

五、結語

生物學跟其他的理科課程一樣，都是人類在觀察、研究自然過程中獨立發展出來的一門科學。它有著屬于自身的觀念、方法和智慧，是人類文明的元素，而這些元素的傳承需要生物學課程作為載體。重新審視自己的教學方法和理念，還生物學以理科原本的面貌，不僅是課程自身屬性的要求，也是對科學的尊重。結合教學實際，匠心獨運，讓每堂課散發出理性思維的光芒是可行且有效的做法。