基于思維特性的高中生物學教學策略

俞莉丹 應 超 王麗君

(上海市浦東教育發展研究院 200127) (華東師范大學附屬東昌中學 上海 200120) (上海市川沙中學 201299)

思維是人腦對客觀事物的一般特性和規律的一種間接的、概括的反映過程[1]。思維的特性主要體現在思維的流暢性、變通性、獨特性、概括性和邏輯性五個方面。筆者通過對生物學課堂的實錄觀察和學生課后作業的跟蹤了解，發現在生動活潑的課堂教學中，學生仍存在諸如思維不夠全面、自主思考難度大、思維定勢、概括不全和思維不流暢等障礙。因此，教師要了解思維的概念和特性，基于思維特性開展教學。在生物學教學中，教師應有意識地抓住這些特性進行培養，既可以提高學生的思維能力，又可提高學生的生物學素養。本文重點討論思維的流暢性、變通性和獨特性三個特性。

1 學生思維流暢性的培養

思維的流暢性主要體現在學生解決與回答問題的思路是否清晰、是否通暢。要求學生快速敏銳地和已有的知識建立新的聯系，迅速地產生大量意念和見解。在生物學教學中，主要表現在學生對于某一生物學現象或情景所能想到或提出問題的多少，可以通過生活舉例、支架輔助和連環設問等策略來實現。

1.1 生活舉例策略 生物與學生的生活緊密結合，每一個知識點都可以從生活中找到很多相應的實例。因此，在教學過程中，教師應盡量鼓勵學生結合自己的生活體驗，就某一生物現象或情景舉出盡可能多的例子，或提出盡可能多的問題，以培養學生思維的流暢性。

例如，在“生物體中的有機化合物”一節中，分小組以游戲比賽的形式，讓學生列舉所熟悉的糖的名稱，看哪組知道的最多？葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉……學生馬上聯想自己的生活常識，在腦海中快速尋找糖的名稱。在學生學習“脂質”這一知識后，分組討論“在人體的臟器周圍脂肪有何利弊？”，讓學生盡可能列出脂肪的利弊，在思維碰撞和相互啟迪中，學生的思維得到發散，有些平常不愿回答問題的學生也積極地參與到討論中來。

1.2 支架輔助策略 支架是用來比喻對學生問題解決和意義建構起輔助作用的知識框架。在生物學教學中，支架的表現形式有：范例、問題、解說、建議、圖表和點撥等，不同的形式可以達到不同的教學效果。在教學過程中，學生偶爾會出現思維受阻的現象，這時候需要教師及時幫助學生構建支架，逐步打開思維。教師要根據具體情況選擇符合所教知識特點以及學生現有發展水平的形式，以實現學生思維的流暢。

例如，“基因的自由組合定律及其應用”這部分內容是以減數分裂為基礎的，如果學生遺忘減數分裂知識，或者當時學得不好，在這部分教學時就難以理解后續內容。此時，教師就需要構建“舊知支架”。學生觀看“精子的形成”的動態視頻后，嘗試梳理減數分裂過程中各種形態細胞的基因型(表1)，理解精子在形成的過程中，等位基因會彼此分離,非等位基因自由組合。學生的思維得以打開，這也為后面討論配子種類埋下伏筆。

表1 “精子的形成”基因型分析

1.3 連環設問策略 教師的設問必須遵循學生思維發展的規律，有針對性地把學生引向“最近發展區”，使學生的思維能充分展開。設問還應是開放多元的，引導學生多層次、多角度思考和分析問題[2]。在生物學教學中，教師可以通過設計連環式的問題，逐步激發學生的思維，讓學生跟隨教師的思路，不斷深入討論，引發思考。

例如，教師在“基因重組和基因突變”一節中，可設計四個問題：什么是生物的變異？生物性狀的哪些方面可以產生變異？生物的變異都能遺傳嗎？生物的變異如何產生并傳給后代？這四個問題一環扣一環，從整體性狀到局部性狀，再到性狀的遺傳，最后聚焦變異的傳遞。尤其是問題1、2，學生都能從自己的生活中舉出例子。在此基礎上，教師呈現出事先拍攝的校園周圍生物變異的照片，激發學生的興趣，打開學生思維。

2 學生思維變通性的培養

思維變通性就是克服頭腦中某種僵化的思維框架，按照某一新的方向來思索問題的過程，需要借助橫向類比、跨域轉化和觸類旁通，使思維沿著不同的方面和方向擴散，表現出思維變化多端，根據需要靈活轉變思維方向，從而尋找到解決問題的新方法。在生物學教學中，可通過逆向思維策略和借題發揮策略加以突破。

2.1 逆向思維策略 生物學上逆向思維的例子很多，尤其是對于一些特殊問題，從結論往回推，倒過來思考，往往會使問題簡單化，收效良好。

例如，“內分泌系統中信息的傳遞和調節”一節涉及多種激素及其生理作用，如何設計實驗來驗證激素的作用，可以作為培養學生思維變通性的良好機會。已知胰島素是能夠降血糖的蛋白質類激素，由胰腺中胰島B細胞分泌。請設計實驗驗證胰島素的生理作用。驗證動物激素生理作用的傳統方法有注射激素法、飼喂激素法和摘除腺體法等，對于不同的激素和動物應該選擇不同的方法。學生設計思路：由題意可知，胰島素是蛋白質類激素，不能飼喂，只能注射。其生理作用是降低血糖，而低血糖的癥狀是低迷、昏厥甚至休克，而靜脈注射葡萄糖即可緩解低血糖癥狀。實驗設計為：取年齡相同，生長狀況類似的小鼠若干只，分為甲乙兩組；甲組為實驗組，靜脈注射一定量胰島素溶液，乙組為對照組，靜脈注射等量生理鹽水，觀察兩組小鼠是否出現癥狀；甲組小鼠出現昏迷、甚至休克等癥狀，靜脈注射一定濃度的葡萄糖溶液，若癥狀緩解，則可驗證胰島素具有降低血糖的生理作用。

2.2 借題發揮策略 避免形成思維定勢的方法之一就是借題發揮。即不局限于知識或問題本身，而是在此基礎上適當變換、引申和擴展，把學生的思路拓寬并引向深入，鼓勵學生敢于質疑，跳出思維定勢的條框。

例如，試題：水稻的高稈和矮稈是一對相對性狀，糯性和非糯性是一對相對性狀。有人讓一種高稈非糯性水稻與另一種矮稈非糯性水稻雜交，得到的后代性狀及比例為高稈糯性∶矮稈糯性∶高稈非糯性∶矮稈非糯性=1∶1∶3∶3(這兩對性狀按自由組合定律遺傳)，則子代的矮稈非糯性中能穩定遺傳的水稻占？答案是占1/3。該題初看答案是對的，卻有一位學生提出異議。學生解答說，水稻的這兩對相對性狀只有糯性和非糯性能確定顯隱性，而高稈和矮稈則不確定，答案是假設高稈是顯性性狀、矮稈是隱性性狀的前提下得出的。但是，如果高稈為隱性性狀時，答案為0。因此，答案應該是1/3或0?？梢?，教師有時候也容易被固有思維框住，要善于傾聽和鼓勵學生的不同看法，而不是簡單的告知答案。

3 學生思維獨特性的培養

思維的獨特性主要指個體在基于客觀認知的基礎上對某一事物的開展采取別具一格的處理方式，或得出有別于常規認識的結論，是在共性中體現個性化。當然，思維的獨特性，首先必須合理，有依有據，進而展現出其特殊性。

3.1 自主實驗設計策略 自主實驗設計活動的安排一般需要遵循以下流程：確定一個明確、合適的探究主題。探究性實驗的設計適合鍛煉學生的獨特性思維、規范實驗設計的思路。實驗的方式可以多樣化，但是也需遵守科學探究的基本步驟和原則。需要在給予學生自主設計的時間之前進行一定程度的指導。可提供某一案例，以起到啟發引導的作用。給予學生充分的時間進行思考和討論，同時關注他們的設計過程和思維動態，以及時提供適當反饋和修正。

例如，以“影響光合作用的因素”實驗設計課為例：①由學生復習回顧光合作用的總反應式，并嘗試從中尋找可能影響光合作用的因素。②以“二氧化碳濃度對光合作用的影響”為例，展示實驗設計，同時讓學生回顧實驗設計的基本原則和步驟。提出疑問：二氧化碳濃度是否對光合作用產生影響？提出假設：二氧化碳濃度越高，光合作用越強。設計實驗：單因子變量，二氧化碳濃度(通過配置不同濃度的NaHCO3溶液來實現)。觀察指標，氧氣的變化量。實驗步驟如下：取5個燒杯，分別加入清水和不同濃度的NaHCO3溶液，利用溶解氧傳感器測量初始溶解氧；分別加入等量(1 g)水綿置于光照下，相等時間間隔后測量實驗后溶解氧量，計算每只燒杯的溶解氧變化量。實施實驗→記錄數據、分析數據→得出結論：CO2濃度影響光合作用強度，且在一定范圍內，光合作用強度隨著CO2濃度的升高而增強。③完成實驗設計案例的展示后，給學生提供“探究光照強度對光合作用的影響”探究課題，要求學生分小組，合作完成實驗設計方案，并記錄在學案中。教師可以從學案中發現并鼓勵學生提出獨特的想法。

3.2 科學史探秘策略 科學家對生物的研究歷程告訴我們，科學是在探索和爭論中前進的。要取得成功，不僅要有豐富的科學知識和有效的研究手段，也要富于創新的精神。更重要的是，科學家都有著獨特的思維和看問題的角度，從而提出與眾不同的觀點。合理運用科學史，有助于培養學生思維的獨特性。

例如，教師在“光合作用的探究歷程”教學中，可先布置學生進行“光合作用探秘”，即每個小組分工查找相關資料，合作完成光合作用探究史的梳理,尤其要在查找相關資料的基礎上，思考討論每個實驗未解決的問題，共同完成光合作用的探究歷程簡表(含時間、科學家、研究過程、結論和未解決的問題……)。在教學過程中，先由各小組代表交流小組成果，教師再根據小組反饋進行指導。學生在分析科學家的研究過程，尤其是研究的不足以及下一位科學家的創新做法的時候，能深刻感受到創新精神在科學研究中的重要性，也可以找到創新的突破口。