概念圖在高中生物學科中科學思維培養的應用研究

梁韋韋

(江蘇省如東縣掘港高級中學 226400)

生物學核心概念形成以學習者對于事實、概念的理解、學習為基礎，再經一定的思維活動加以概括、歸納，由此形成.生物學的各項概念間存在密切關聯，學習者通過概念間互相關聯的梳理，可推動自身生物學科知識體系的建立，還可有助于相應生命觀念的形成，在此過程中，學生理性思維得以培養.此外，教師在教學過程中可借助思維導圖的應用，幫助學生針對生物學概念形成深層次理解，對學生科學方法、科學態度、科學習慣加以培養.

一、科學思維與思維導圖

新課程中指出，教師在教學過程中需重視學生生物學核心素養的培養，加強學生科學思維、科學探究能力的鍛煉，推進學生傳統學習方式的變革，鼓勵學生積極參與至生物知識探究過程中，勤于動腦、動手，推動學生信息收集能力、新知獲取能力、信息處理能力、問題解決能力、問題分析能力、批判思維能力的提升.思維導圖為一種發散性思考，并可增強學習者聯想能力、思維層次的一種可視化學習工具，借助思維導圖的應用，可實現右半腦及左半腦的協同運作，同時以樹形分支延伸，由此構成一種樹狀思維.思維導圖的應用可同人類大腦處理事務的思考模式相吻合，借助導圖的應用將單一枯燥的信息以具備高度組織性的圖畫呈現在學習者面前，促使學習者可將信息快速存儲于腦海中，借此還可有助于學習者學科核心素養、學科理性思維的培養.教師在教學過程中，借助思維導圖的應用，還可實現學生超文本閱讀能力的培養，促使學生可具備在短時間內構建思維體系、知識網絡的能力，以此推動學生信息提取能力、信息編碼能力的提升，還可逐漸強化學生科學思維.

二、概念圖在應用過程中的現狀

高中生物教材中早已提及相關模型的構建活動，然而在教學實踐中卻并未得以落實，究其原因主要分為如下幾點：其一，精力分散.大部分生物教師在課堂教學過程中，多將自身精力放置在構建模型中，對于模型設計的重要性并未予以重視，使得學生難以對原型、模型二者間關系形成明確區分，影響學生清晰學習思路的形成.其二，認知存在偏差.教師在教學過程中，致使自身認知產生偏差原因主要如下，一方面為教師在模型構建過程中，并未投入足夠的教學熱情，使得模型所具備的教育價值并未得以充分顯現.另一方面，教師并未具備良好的指導模型構建的能力、知識儲備，使得模型難以發揮自身效用.此外，學校所安排的生物課時較少，使得模型構建時間不充裕，為此，要求教師在教學過程中需重視自身業務水平的提升，加大研究力度，促使多種模型資源均可應用至教學過程中，提高課堂教學效果.

三、科學思維的培養途徑

我國著名心理學家朱智賢教授等人，經實踐研究，對思維發展中教育所起到的重要作用加以揭示，實踐結果指出，恰當且合理的教育措施可有效培養學習者的思維品質.思維品質內容主要為思維的獨創性、批判性、邏輯性、靈活性、深刻性及廣闊性等諸多方面，現以高中生物《必修1．分子與細胞》為例展開研究，探討培養學生思維品質的途徑.

1.應用科學史，培養思維批判性

思維批判性即指以客觀標準為依據，從實際情況出發，對一切事物加以公正評價，明辨是非.教師在教學過程中，為實現學生思維批判性的培養，則需要求教師在教學過程中，應引導學生免受他人干擾，對自己的觀點、他人的觀點加以正確且嚴格的評判，對各自觀點所存在的優點、缺點加以明確指出，對于教材、教師、權威者的觀點不過度依賴、迷信.分析生物科學史中蘊含諸多科學方法及科學思想，為培養學生思維批判性的重要素材.教師在引導學生學習“生物膜的流動鑲嵌模型”部分教學內容時，學生通過已掌握知識經驗可知，糖類、蛋白質、脂質為生物膜的主要構成部分.此時，教師可向學生提問：糖類、蛋白質、脂質三種為互相結合的，還是互相獨立存在的？上述三種物質與功能間存在哪種聯系？如何排列，簡言之，生物膜結構是怎樣的？怎樣才可實現生物膜的功能？隨后，教師與學生共同展開科學探究，在此過程中，學生思維批判性得以逐步形成.

2.建立概念圖，培養思維邏輯性

思維邏輯性即指，學生在問題解決、問題分析時可形成清晰的思路，條理清晰，并可對邏輯規律嚴格遵循，不可模棱兩可，應推理嚴謹并證據確鑿，結論應正確、肯定，并具備較強的說服力.仍以前文中的“蛋白質”問題為例，展開教學活動.教師在教學過程中，可將圖1所示思維導圖以多媒體方式呈現在學生面前，引導學生梳理知識，掌握此部分內容.

圖1

針對學習能力較好的學生而言，此思維導圖具備清晰明了的特點，學生認真填寫完成，并加以鞏固，便可對蛋白質基本內容加以掌握.

3.設計開放性問題，培養學生思維廣闊性

思維廣闊性即指個體在思維過程中，需對問題加以全面考察，以實物的多樣性聯系、關系中對事物加以認知.現代心理學指出，問題情境為思維的本質來源，若無問題，則思維也無從產生.教師在引導學生學習“生命活動的主要承擔者——蛋白質”部分教學內容后，教師可向學生提出課堂提問：目前，我們已學習了蛋白質此節課的知識，現在同學們腦海中能回想起哪些相關知識呢？因部分學生生物基礎較為薄弱，因此，在完成蛋白質知識點學習后，腦海中難以形成清晰的知識體系，腦海中“一團漿糊”，此時，便認為自己什么都沒學會，學習情緒低落.此時，教師便可對學生加以鼓勵，你們一定已經掌握了部分知識，可以嘗試將所想到的知識羅列在黑板上，但內容不要重復.書寫過程中，教師發現，學生在開始的時候，書寫的內容較多且速度較快，而伴隨時間的推移，學生書寫速度逐漸變慢，原因為學生正在努力思考，以區別于他人的角度思考可補充的內容.針對學生而言，此種答案為從多角度所獲得的，如蛋白質的結合方式、元素、功能、空間結構、化學性質、種類等，部分學生甚至同其他大分子類比，思維局限性得以突破，培養學生思維的廣闊性.

4.理論聯系實踐，培養思維深刻性

思維的深刻性可將紛繁復雜的現象，與外部相聯系，展開加工與分析，再經邏輯縝密的思考，對事物的規律、本質加以探析，還可對事件發展的后果、進程加以預見.思維深刻性為思維品質的一項本質特征，同時也為科學家所具備的一項突出的思維特點.教師在引導學生完成“呼吸作用的原理”部分內容后，向學生講述細胞呼吸原理的應用此部分內容時，教師可先讓學生品嘗教師腌制的泡菜，以泡菜為例設計層層深入的問題鏈：

(1)哪種物質為泡菜產生酸味的原因？

(2)哪種生物將會產生乳酸？

(3)乳酸菌的代謝類型為哪一種？

(4)乳酸發酵的反應式？

(5)還可利用乳酸發酵制作哪種食物？

教師所提出的問題鏈由表及里，由現象到本質，將泡菜的制作原理呈現在學生面前，幫助學生理解此部分知識.教師在課堂教學結束后，還可引導學生利用酸奶機、米酒機完成酸奶、米酒的自行制作，對照說明書中所講述的操作過程，對其中所蘊含的生物學原理加以思考，以此培養學生思維深刻性.