生物概念教學中科學思維方法的培養

摘要 主要探討生物概念學習和科學思維方法指導的整合，總結生物概念教學思維方法策略，以達成概念學習與學生能力發展的相互促進。

關鍵詞 概念學習 科學思維訓練

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

生物學概念的形成和發展過程，也是生物學研究方法的形成和發展過程。因此，在生物概念教學中，教師充分把握好生物概念形成和生物學研究方法之間的內在聯系，在知識教學中滲透科學思維方法培養，能促使學生在深入理解生物概念的同時，逐步熟悉和掌握生物學研究方法，

1 明確能力目標。制定思維訓練計劃

無論是布盧姆還是奧蘇貝爾的學習理論，都強調學生學習前的認知狀態、學習動機、學生主動積極參與程度、學習的連續性。學生習得新信息主要取決于他們認知結構中已有的有關概念，意義學習是通過新信息與學生認知結構中已有的有關概念相互作用才得以發生。建構主義理論則關注學習者如何以原有的經驗、心理結構和信念為基礎來建構知識，更加強調學習的主觀性、社會性和情景性，認為學習是一種主動建構的過程。

因此，在學習新概念之前，教師深入分析教材，挖掘教材中所包含的科學思維方法，確立清晰的思維培養目標，在備課時制定思維方法訓練計劃，在教學中有計劃的落實。學生在學習的過程中也明確自己的學習過程運用了哪些科學思維方法，這樣才能最大程度的發揮主觀能動性，讓概念的構建與能力的培養達成雙贏。

2 做好學情分析，提高訓練計劃有效性

中學生思維能力的局限及生活經驗的影響，使其對生物學中很多重要的概念存在片面的理解，因此，對概念學習前的學情了解極為重要。教師通過提問、談話及簡單的問卷等形式，引導學生在問題的驅動下，思考解決問題的思想方法和學習所應用的知識，以提高教學有效性。

例如對“光合作用”的學習中，往往發現學生對于光反應和暗反應過程缺乏深刻的理解，對二者的關系缺乏全面的認識；部分學生不能正確理解光合作用和呼吸作用的關系等。在講授新課之前，提出如“在有光能的情況下，葉綠素與二氧化碳結合產生葡萄糖和水，這樣的說法正確嗎?”綠色植物不論何時，光合作用是持續不斷地進行的嗎?……”教師通過這些有針對性的問題，來了解學生已有的知識背景與前概念。

不同的學習內容所涉及到的科學思維方法也不同，所選擇的教學方法也要順應調整，教師對學生易產生混淆的認識有比較具體的了解，才能有的放矢，采用最佳的教學策略。

3 結合科學史，展現科學思維方法價值

科學史是承載科學價值內涵的重要渠道?？茖W史的學習不僅可以讓學生加深對生物概念的理解，也可幫助學生進一步認識與掌握科學思維方法。

人教版高中生物教科書中有大量關于生物學發展史生動事例的描述，如關于光合作用發現史，教科書介紹了光合作用的發現進程中起重要作用的幾位科學家所做的工作。從光合作用的發現史，學生了解到“光合作用”是科學家們經過200多年的艱苦探索才逐步了解的，這一歷史發展過程的學習有助于學生深刻地理解“光合作用”的本質(表1)。

4 引導充分交流，用科學思維方法詮釋概念

學生對概念的學習要遵循從感性到理性，從具體到抽象的認識規律，通過觀察、感受、分析、抽象概括而引出概念。中學生思維能力的發展正處在從形象思維到抽象思維的過渡時期，因此，對概念的理解更需要感性材料的支持。這里的感性材料是指包括教師直觀生動的語言表述本身在內的，對演示、試驗、模型、標本、圖像的觀察和生物學概念原理與社會生產、生活實際相聯系所進行的講解。

4.1 歸納思維抽象過程，有效建構概念

生物學概念是抽象思維的產物，因此，對于概念的認識與建構并不是在頭腦中機械地去重復有關對象的邏輯定義，而必須是以在思想中實際地建構出其模式為必要前提的，深入挖掘教材中蘊含生物科學思維方法。教師在講解概念的過程中，剖析概念與原理形成過程中所運用的科學思維方法，可提供分析的示例，選擇具有典型性的事例；學生通過對特例的考察，弄清這一概念的直觀背景，把這一概念與已經掌握了的概念聯系起來，從而使其成為整個知識體系的一個有機組織成分的一個同化過程。在學生獲得必要的感性認識基礎上，教師按照生物學概念建立的思維過程，引導學生運用分析、綜合、比較、抽象、概括、類比等思維方法，對感性材料進行思維加工，抽象、概括出事物的本質屬性和共同特征，進而形成科學概念，在生物學概念教學的同時發展學生的科學思維能力，如對孟德爾遺傳規律的學習。

孟德爾在遺傳學研究上獨特的科學研究方法所蘊含的深層面的思維品質，經過認真的觀察、比較、分析，選定豌豆為雜交實驗材料開始，體現出盂德爾善于總結和繼承前人研究的成果和經驗，實驗材料的正確科學選取，為其成功發現遺傳規律奠定了基礎(表2)。

人教版必修2《遺傳與變異》中僅第一章“遺傳因子的發現”就蘊含了豐富的科學思維方法，因此，教師對教材從思維方法層面的挖掘，可以有效地在概念學習過程中發展學生能力。同時，通過對科學思維方法的培養過程，學生加深了對生物學概念的理解，知識得到深化(表3)。

4.2 指導信息梳理，歸納概念的本質屬性

對信息進行有效的整理需要用到分析法與比較的方法。分析法是指把一件事情、一種現象、一個概念分成較簡單的組成部分，找出這些部分的本質屬性和彼此之間的關系。而比較是對有關事物進行分析，在區分出事物之間各自的特征的基礎上，將事物之間的特征進行對比，從而得出它們之間異同點的方法。

如學生對光合作用的學習中，不少學生對氧的來源認識上存在誤區，因為呼吸作用消耗氧氣，產生二氧化碳，這一生理現象學生十分熟悉。在學習光合作用的過程中，學生發現光合作用消耗二氧化碳，放出氧氣，因此很容易將二氧化碳和氧氣緊密聯系在一起，認為氧氣中的氧來自二氧化碳。雖然在學習的過程中教師不斷提出證據或反復講解，但這一錯誤的概念，仍然存在于相當一部分學生的認識中。教材中專門介紹了魯賓和卡門在1939年用小球藻懸液進行的兩組實驗。在對這一內容進行學習時，教師可引導學生進行充分的交流與討論，通過對魯賓和卡門實驗的分析與歸納，抽象出實驗結論支持的觀點是光合作用產生的氧氣全部來自水。這一學習過程中學生必須運用到科學思維方法中的分析、類比、推理、演繹、歸納、綜合等。

再如對光反應和暗反應的相關內容也是學生易產生混淆的內容之一，教師如果采用比較圖表的形式，可以幫助學生有效地運用精加工策略，使新知識與已有知識取得聯系，通過聯系對比，排除知識間的干擾和混淆，從而獲得正確的認知，此時需要用到比較、分析、歸納等思維方法。

5 關注階段性總結，實現科學思維能力培養

在分析的基礎上綜合，抓住普遍性、本質的東西，在構建概念體系的過程中實現對科學思維能力的培養。

如講述生物膜系統這個概念之前，學生已經習得細胞膜、核膜、內質網、溶酶體、葉綠體、線粒體等生物專有名詞。關于生物膜系統概念的教學，教師首先在引導學生總結細胞內的各種膜結構的基礎上，提出生物膜的概念名稱，理解此概念內涵與外延，使其明確生物膜的結構具有一致性；了解它們在功能上協調一致的關系，從而為形成生物膜系統的概念做好鋪墊。最后，啟發學生進行歸納與總結，綜合各種膜的共性，給生物膜系統下定義。待物質跨膜運輸及細胞膜流動鑲嵌模型的學習完成后，可以再一次進行歸納，分析各種膜結構之間在結構上的一致性，從而豐富對生物膜系統的理解。學生從科學家對生物膜結構的研究歷程的分析，可以感受到，分析成分是了解結構的基礎，現象與功能為探究結構提供了線索，而任何一個科學概念的形成，都需要建立在實驗的基礎上，對假說進行一次次的驗證與修正。可以說科學概念的形成過程，也正是思維的發展過程，學生在逐步構建概念體系的同時，也培養了科學思維能力。

6 提升思維品質，注重思維的持續發展

只有通過在思維層面上反思，才能領悟思維方法的真諦，才能發展創造性思維，使思維品質不斷提升。

6.1 反思思維過程，優化思維結構

教師指導學生及時反思、歸納與總結，培養梳理知識的學習習慣，引導學生采用繪概念圖等方式，整理知識間的內在聯系，關注思維本質，挖掘內在的思維方法，有利于學生對知識的自我建構。概念圖突出了知識的縱向和橫向的聯系，可以幫助學生建立知識的主體網絡結構，增強學生的分析、推理和演繹能力，有利于學生同時對多個概念及知識的理解和記憶，達到系統化和具體化。

6.2 借力習題評講，提煉思維方法

新課程的高考提倡“能力立意”，主要體現理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力及綜合運用能力。學生能否解答“能力立意”考題，關鍵取決于他們是否能夠從題目中獲取有價值的信息，在獲得信息后能否快速地遷移到具體的情境中。能力要求的考查要以一定的知識與技能為載體，教學中，教師也可以設計一些新穎的題目，例如對某個探究實驗的設計；對某個生活問題的研究，對一種遺傳現象的調查(如調查本班學生中單眼皮與雙眼皮學生的比例，分析該性狀的遺傳規律)等，讓學生在實踐中應用所學的方法。

教師習題講評時，應結合試題進行分析、總結、歸納、比較。注重揭示蘊含的思維方法，指導學生分析命題意圖、明確解題思路，進行思維模型的構建。從而提高解題的針對性，降低答題的錯誤率。

生物學的思想和方法是學科發展的靈魂，科學思維的培養是全方位、多角度的，在對生物概念的學習過程中，幫助學生領悟發現和創造的思維軌跡，從中學到思維創新的方法，從而逐步養成現代的科學思維方式，形成良好的思維品質，讓學生不僅學到生物學知識，更增強了科學素養，培養學生科學的學習方法和縝密的思維習慣、形成科學的問題解決策略，是教師需要不懈努力的課題。

參考文獻：

[1]維果斯基，思維與語言[M]，杭州：浙江教育出版社：1997.

[2]王嘉毅，教學研究方法論[M]，甘肅文化出版社：1998.