基于培養學生理性思維的教學設計

梁靜華　周岐海

【摘 要】本文主要從理性思維這一維度出發，論述基于培養學生理性思維的教學設計，并以減數分裂的教學設計片段為例加以說明，分析在進行教學設計中應該注意的問題，以期為一線教師提供參考。

【關鍵詞】減數分裂 理性思維 教學設計

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）08B-0091-02

生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門科學，有著科學的特征，即通過假設、觀察、實驗等一套科學過程技能來研究生物學現象，解決自然界問題，并在解決問題和解釋生物現象過程中運用基于證據和邏輯的思維方式。這種基于證據和邏輯的思維方式便是核心素養中提倡的理性思維。核心素養之理性思維的提出是生物教育理性的回歸，將有望打破“生物是理科中的文科”的說法，使生物恢復到應有的科學高度。

教學設計是保證課堂教學活動成功的前提條件，培養學生的理性思維應始于教學設計，下面筆者將具體談談基于培養學生理性思維的教學設計的一些思路，并以減數分裂教學片斷為例加以說明。

一、設計思路

在教學實踐中，對比學習、模型建構都能提升學生的理性思維，前人多有研究，在此不多贅述，筆者主要談談以下兩種。

（一）設置問題組，幫助學生形成重要概念

思維的具體過程就是不斷發現問題和解決問題的過程，魯賓斯坦說過“思維通常是由問題情境產生的，并且以解決問題情境為目的”。理性思維的培養也應該是在問題、思維、再問題、再思維不斷反復的過程中逐漸深化。

科學概念是反映客觀事物的本質屬性的科學思維的基本形式，是人們運用科學思維將感性材料反復抽象而形成的理性的認識。因此，可以從概念形成的角度出發，在教學設計時，一方面，先梳理本節課需要學生掌握的概念，然后設置一組相互關聯的由淺及深的問題來幫學生形成這些概念，學生通過思考解決這些問題得到了思維的發展；另一方面，教師在問題的解決過程中也能夠及時發現學生的思維障礙進而幫助其發展。

（二）培養科學史意識，重視科學史的利用

科學史是培養學生理性思維的一個好材料。科學史是科學所面臨的問題以及解決這些問題的歷史，也是構成科學概念結構的基本原則的發展史，因此科學史中往往蘊含科學家研究過程中的各種科學思維。教師如果能夠對科學史進行精心設計，學生在形成科學概念的過程中便也發展了其歸納、演繹與推理、批判性思維等多種思維能力。對科學史的精心設計并不是止于教材上提供的科學史料，因為教材上提供的科學史料往往是科學家無數次選擇后的一條能夠通往成功的途徑，其包含的科學思維是有限的。筆者認為對科學史的精心設計應該是基于教材的科學史，最大限度地還原科學家在研究過程中遇到的種種可能，這種種可能便是我們需要讓學生去思辨與推理所在。

重視科學史的利用，也不僅僅是說要重視對教材中呈現的科學史料的利用，而且更重要的是要建立科學史的思想。所謂科學史的思想就是說在分析處理教學內容時多問下自己為什么是這樣的，科學家一開始的發現便是這樣的嗎？那如果不是的話，他們在這之前還想到了些什么？然后按照這一思索的結果選擇性地設計問題情境引導學生去思考，去構建他們的概念。

二、“減數分裂”教學設計

（一）回顧“有絲分裂”，導入“特殊的有絲分裂”

[師〗請一位同學簡單地描述有絲分裂過程中染色體行為的變化，教師根據學生的描述適時地在 PPT 上呈現相應的有絲分裂模式圖。設置問題：

1.有絲分裂過程中染色體和 DNA復制了多少次？分裂后的結果怎樣？

2.姐妹染色單體存在哪個時期？其特點是什么？

〖生〗大致地描述了有絲分裂過程中染色體行為的變化，認真思考并回答相關問題。

1. 染色體和 DNA 都是只復制了一次；有絲分裂完成后 DNA 隨染色體平均分配到了兩個細胞中。

2.有絲分裂前、中期都有姐妹染色單體存在；姐妹染色單體是對染色體復制完成后未分離之前的一條染色體上兩條染色單體的稱謂，它們由一個共同的著絲點連接，具有相同的遺傳信息。

（設計意圖：回顧有絲分裂過程及與新課密切聯系的知識、概念，理清學生潛在的知識誤區，利于有絲分裂與減數分裂的對比學習）

（二）挖掘減數分裂的科學史，設置問題組，幫助學生形成減數分裂的概念

【史料1】1875 年，赫特維希在觀察海膽卵的受精作用時，發現精核和卵核的融合。1884 年，斯特拉斯伯格觀察被子植物的受精作用過程時，發現了和赫特維希在動物細胞中所觀察到的同樣現象。

〖師〗根據史料和學生的可能反應，設置問題組。

（問題 1）當時的科學家還沒認識到有絲分裂之外的分裂方式存在，如果你們是當時的科學家，你們認為精子和卵子是怎樣形成的呢？

〖生〗有絲分裂（不知道，反正不是有絲分裂）。

〖師〗追問：認為不是經有絲分裂形成的同學請闡述你們的理由。

〖生〗因為如果進行的是有絲分裂，那么受精卵的染色體便會加倍，這與事實不符。

〖師〗（問題 2）那同學們，你們能否猜測一下精子和卵子進行的是哪種分裂方式？

〖生〗生殖細胞的形成經過的是一種特殊的有絲分裂，這種分裂方式能夠使細胞的數目減半。

〖師〗（問題 3）我們應該怎么去驗證我們的猜想呢？

〖生〗學生各抒己見，說出自己的想法，如繼續實驗等。

【史料2】1883 年，科學家用體細胞中只有兩對染色體的馬蛔蟲做材料進行研究，發現馬蛔蟲精子和卵細胞中的染色體數目都只有體細胞的一半，而在受精卵中又恢復成兩對染色體。再后來，對果蠅和人的精子、卵細胞和受精卵進行研究也得到了相同的情況。endprint

〖師〗（問題 4）這則材料說明了什么？

〖生〗這說明了在生殖細胞的形成過程中確實存在另一種分裂方式，有性生殖形成精子和卵子過程中染色體數目減少一半。

〖師〗（問題 5）那這種分裂方式是在哪種生殖方式的什么階段中呢？它分裂的結果是什么？

根據材料分析，并適時指點：我們把精子和卵子統稱為成熟的生殖細胞。

〖生〗這種分裂方式發生在進行有性生殖的生物產生成熟生殖細胞時，其分裂的結果是染色體數目減半。

〖師〗歸納：后來，科學家就將這種進行有性生殖的生物在產生成熟生殖細胞時進行的染色體數目減半的細胞分裂方式，稱為減數分裂。

（設計意圖：教科書上并沒有提供完整的科學史，我們可以適當地挖掘。在此基礎上設置邏輯緊密的系列問題，滲透邏輯思維；同時，“猜想”“驗證”滲透了問題解決的方法；如此，學生在解決問題的過程中也發展了其分析、推理和歸納等科學思維能力）

（三）基于科學史意識組織教學語言，滲透科學觀

【同源染色體、聯會、四分體的講解】在觀察減數分裂的時候，科學家在顯微鏡下模糊地看到某細胞里面存在一個奇怪的現象，染色體成對成對地存在。當時，也不知道里面發生了什么。經過了不懈的探索，科學家終于發現原來配對的兩條染色體，形狀和大小一般相同，最重要的是，在染色體的相同位置上有著相同的基因。由此可以推測，同源染色體中的一條來自父方，一條來自母方。這種同源染色體兩兩配對的現象便叫作聯會，聯會后的每對同源染色體含有四條染色單體，叫作四分體。科學家研究還發現四分體中的非姐妹染色單體之間會發生交叉互換。

〖師〗問：（1）聯會有啥意義？（2）染色體片段的互換為什么是發生在非姐妹染色單體之間而不是在姐妹染色單體之間，它有啥意義呢？

〖生〗相互討論，大膽說出自己的想法。

（設計意圖：獨特的語言組織，讓學生在聽講的同時知道科學概念的形成是一個漫長的需要不懈探索的過程，培養學生正確的科學態度，這也是意義或者說內涵所在，學生只有通過思考，明確聯會、交叉互換的意義才能夠真正地掌握這些概念）

（四）對比學習，集中突破學習障礙

在 PPT 上展示哺乳動物精子的形成過程圖解和動物細胞有絲分裂模式圖，然后讓學生比較二者的異同。通過對比哺乳動物精子的形成過程圖解和動物細胞有絲分裂模式圖，可以發現一次減數分裂相同于發生了兩次有絲分裂，第二次減數分裂與有絲分裂相差無幾，學生在學習了有絲分裂的基礎上對此階段的理解應該是無障礙的，減數第一次分裂便成了學生的學習障礙。在此過程中注意聽學生的想法，鼓勵學生多說多談，再次明確學生的障礙點，然后詳細講解減數第一次分裂中與有絲分裂不相同的地方。如此，學生自主對比學習，發展其識圖能力、比較和分析等能力。

（五）模型建構，加深理解

實踐也是培養學生理性思維的一種方式，學生通過親手制作模型才能理解減數分裂這一過程。因此，在學生理解減數分裂的主要特點后，再讓學生以小組的形式用橡皮泥制作減數分裂過程的模型，然后教師作指導，將共性問題一起講解，最后播放減數分裂的動態視頻，使內容系統化。

總之，學生理性思維的培養，最主要的是讓學生學會思考。教師需要做的便是創設各種能夠激發學生思考欲望的問題情境，適時發現學生的思維障礙，并加以引導，或提供相應的材料幫助其思考，即在教學設計中巧設問題并滲透解決問題的思維方式，然后應用于實際教學。

【參考文獻】

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[4]王永勝.生物學核心概念的發展[M].北京：人民教育出版社，2007

【作者簡介】梁靜華（1993— ），女，廣西師范大學生命科學學院碩士研究生；周岐海（1976— ），男，廣西師范大學生命科學學院教授。

（責編 盧建龍）endprint