在生物學教學中激發學生科學思維的實踐

帖步霞

摘要 通過創設情境、搭建臺階、模型構建、巧妙點撥的方式，驅動、牽引、激發和深化學生的科學思維，以實現培養學生核心素養的總目標。

關鍵詞生物學教學 科學思維 教學實踐

中圖分類號 G633.91???????????? 文獻標志碼 B

科學思維是生物學學科核心素養的組成部分之一，科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。學生在學習過程中逐步發展科學思維，如能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、創造性思維等方法，闡釋生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題。為了培養學生的科學思維，教師可在課堂教學中采取一些措施來激發學生的思維，提升學生的學習能力，下面結合教學案例來說明。

1 創設合適的情境驅動思維

情境是圍繞某一特定主題事實，以文字、數據、圖形、表格等形式，為達成測評目標而呈現試題信息的載體。情景材料通常來自與生物學知識有關的社會熱點、生物學史、高校教材、國外教材或生物科學上的最新成果等。

如在學習“目的基因提取方法”時，教師一般就直接介紹具體方法，而不同的方法適合哪些生物并沒有說明，這樣會造成學生的學習與應用之間的脫節。教師應在進行“提取目的基因的方法”教學時，首先介紹原核細胞與真核細胞基因的結構（圖1、圖2），學生通過比較兩者的差異，進而分析兩者的基因轉錄形成的 mRNA 的處理方式，真核細胞基因轉錄形成的mRNA 需要進行加工，剪切掉內含子對應部分的mRNA，再拼接為成熟的mRNA（圖3），為即將學習的基因表達載體中的啟動子與終止子作鋪墊。在此基礎上教師提出問題讓學生討論：①直接提取人的胰島素基因導入大腸桿菌能合成人的胰島素嗎？②如果要將人的胰島素基因導入細菌細胞中，一般采取什么方法？為什么？

這里的情境創設是補充了與將要學習的內容相關的知識，引導學生分析提取目的基因的方法是如何選擇的，這種思維的互動是教師通過情境創設引發的，互動在學生討論時產生，教師還可以根據互動中生成的情況進一步加以引導，從而創設新的情境。如可以根據學生的學習狀況，進一步提出：人的胰島素基因導入細菌體內后能形成有活性人胰島素嗎？如何解決這個問題？從而進一步將原核細胞與真核細胞的結構進行比較，蛋白質的再加工與分泌需要內質網與高爾基體的參與，引導學生進一步討論，有學生提出用酵母菌來代替細菌解決這個問題，因此達到了激發學生思維的目的。

在課堂教學中，要結合具體教學內容精心設計情境，以情境建構為手段，以情境活動為載體，激發學生的思維能力，有利于培養學生在新情境中解決問題的能力，進而促進學生創造力的發展。

2 搭建合理的臺階牽引思維

維果斯基將學生在指導下借助成人的幫助所能達到解決問題的水平，與在獨立活動中所達到的解決問題的水平之間的差異稱之為“最近發展區”。在思維能力培養的過程中，搭建合理的臺階引導學生思維，這樣使學生在學習中不斷依靠先前學習的思維方法來解決新問題，從而達到思維進階的目的。

教師在“PCR”相關內容的教學中可能會出現這樣的問題，在介紹完PCR 概念之后，給出模板鏈與引物，讓學生畫出連續復制3次的過程圖，結果是學生基本都不會。教師會發現學生在必修2學習的DNA復制內容的記憶已經不清晰，僅DNA 復制過程的圖解學生也不會畫。并且在畫PCR過程圖時又有引物參與，但在學習前概念“DNA 復制”時教材并沒有提到引物，因此對學生而言學習內容跨度太大。相反，在同水平另一個班的教學中，如果教師在教授PCR之前，先進行知識鋪墊，如在復習DNA復制的知識后，引導學生畫出2次復制過程，比較兩者的相同點與不同點。然后再播放PCR模擬動畫，提醒學生注意觀察和思考：變性、復性、延伸三個步驟需要的條件（溫度、原料、酶）等，在此基礎上，給出模板鏈與引物，引導學生畫出3次復制過程圖，最后大部分學生可以順利完成學習任務。

搭建臺階時，要根據教學對象的不同，考慮學生思維能力的差異性，選擇合適的素材進行知識鋪墊，搭建適合教學對象的臺階。如在學習減數分裂知識時，基礎差的班級要將有絲分裂簡單復習一遍，基礎好的班級可以讓學生課前預習減數分裂的相關知識。學習減數分裂II 知識時，有的班級可以通過教師提問引導學生在有絲分裂知識的基礎上學習，有的班級可以讓學生通過獨立與小組討論結合的方式來進行學習，從而最大限度地挖掘學生的思維能力，充分發揮學生的主觀能動性。

3 提供恰當的模型啟發思維

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中也明確強調學生應“領悟建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用”，將模型方法規定為高中學生必須掌握的科學方法之一。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是邏輯方法的一種特有形式。生物學教學中通?？梢酝ㄟ^模型構建讓抽象的知識具體化，再從具體的模型中抽象出相關知識，在建構模型過程中發生“抽象—具體—抽象”的思維轉化，提升了學生歸納、綜合、概括、想象等思維能力。

例如，在減數分裂模型建構過程中，同源染色體與非同源染色體的行為，尤其是非同源染色體的自由組合，對學生來說很抽象，為了讓學生順利地學習相關知識，教師可通過模型建構啟發學生思維。教師組織4個學生一組，每個學生有同染色體2對，每對同源染色體用紅、藍兩種顏色區分，表示分別來自父母雙方，然后讓每個小組的學生分別建構不同時期的模型：（1）四分體時期；（2）減數第一次分裂后期；（3）減數第二次分裂中期；（4）減數第二次分裂后期。接著讓各小組分別展示本組制作的各時期模型，讓其他小組成員一起討論評鑒。最后，讓各個小組同時展示減數第一次分裂后期，這時會發現不同小組的排列方式有差別，由此讓學生領悟到非同源染色體會發生自由組合。

學生在建構模型的過程中，將減數分裂過程中染色體行為特征轉化為具體的模型，再通過歸納、概括總結出減數分裂過程的特點，能夠幫助學生感受到不同時期染色體行為特征，比較直觀地體驗減數第一次分裂過程中“同源染色體分離與非同源染色體的自由組合”的過程，個人制作單一時期讓學生學會獨立思考，小組合作構建整個過程培養學生的合作意識，從而培養了學生的思維能力。在模型建構教學活動中，是以學生為主體，以建構模型為主線，讓學生去探索、交流和學習，注重學習過程的主動性和積極性，學生一旦掌握了模型建構的方法，也就掌握了一種重要的科學研究方法。

4 給予巧妙的點撥深化思維

學生的思路是指思維的線索、流程，是思維的軌跡，學習思路點撥就是教師在教學過程中觀察發現，及時對學生施加影響，使其學習思路理清、順暢。思路點撥，使學生的思考有結果，理解能到位，感悟能提升，能獲得相應的知識學習，能力訓練外，學生的思維發展也能夠獲得一定的效度。如在學習分離定律時，教師引導學生畫出一對等位基因Aa（完全顯性）自交得到子一代的遺傳圖解，接著再畫出子一代自交得到子二代的遺傳圖解。然后提出問題：子一代的基因型比、表現型比分別是多少？子二代的基因型比、表現型比分別是多少？接著提問子三代的基因型比、表現型比分別是多少？并說明理由。結果，學生還是畫圖解來回答。教師此時就可加以點撥：每一代雜合子 Aa 比例的變化有規律嗎？根據這個規律嘗試推導出自交n次的后代基因型比、表現型比分別是多少？在此基礎上，還可以進一步延伸，點撥后再提出問題：Aa的個體自交后代淘汰隱性個體后自交結果如何？連續自交并淘汰隱性個體，連續n代自交后代中顯隱性個體的比例是多少？

這種點撥是以問題的形式呈現的，教師在點撥時要注意，問題的梯度，逐步深入，達到深化思維深刻性的目的，有深度的思維是深度學習的要求。增加思維深度，不僅體現在思維的深刻性，還可以是思維的靈活性、思維的發散性和思維的批判性。

如在遺傳規律相關知識的學習時，有這樣一個問題：基因型為AaBb的植株，在沒有致死、完全顯性的適宜條件下，自交后代基因型、表型的種類及比例可能分別是多少？由于這里沒有說明基因在染色體上的分布情況，多數學生會按照常規的兩對等位基因位于兩對同源染色體上的情況來分析，但兩對基因還有可能是連鎖的，連鎖時可能是A與B、a與b連鎖，也可能是A與b、a與B連鎖，這樣結果就有多種可能性。

這種開放性問題設計的目的培養學生的發散性思維，引導學生分析問題時要根據具體試題情境來思考，分析總結多種可能性答案。在此基礎上，再進行點撥，如何設計實驗來驗證你的解釋是正確的呢？這樣將知識學習引入到實驗探究，加深思維的深度。

總之，科學思維是生物學學科核心素養的重要組成部分，在生物學教學中激發學生的科學思維方法有多種，教師在教學中要結合具體教學內容、教學對象選擇合適的方法，驅動、牽引、激發和深化學生的科學思維，提升學生思維能力，從而達到培養學生核心素養的目標。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ 熊生貴.巧妙點撥引導思路［J］.四川教育，2009（11）：37-38.