高中生物教學中培養學生科學思維能力的三種策略

鄒曉實

[摘 要]科學思維能力與高中生各方面的能力密切相關，對學生能力的提高乃至個人的發展都會有重要的影響。在高中生物教學中，采用設計提問、實施思路教學、開展實踐活動三種策略，可開啟學生思維之門，為學生鋪平思維之路，點亮學生思維之燈，從而有效培養學生的科學思維能力。

[關鍵詞]科學思維能力；三種策略；高中生物

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）20-0076-02

科學思維，是一種理論體系，它形成并運用于科學認知活動之中，是真理在認識的統一過程中，對各種科學的思維方法的有機整合，是人類實踐活動的產物。通俗地說，科學思維就是“用科學的方法進行思維，是建立在事實和邏輯的基礎之上的理性思考”。

科學思維能力與觀察能力、實驗能力、自主學習能力的聯系非常密切。受現行高考模式和傳統教學方式的影響，高中生物教師很容易忽視學生獲取知識的過程，忽略對學生科學思維能力的培養，這對學生能力的提高乃至學生個人的發展都有一定的影響。針對這一現狀，筆者總結了高中生物教學中培養學生科學思維能力的三種策略。

一、設計提問，開啟學生思維之門

著名教育家陶行知先生說過：“發明千千萬，起點是一問。”科學思維通常是從問題開始的，并在解決問題的過程中不斷發展，然而并不是所有提問過程都是培養學生思維的過程。

例如，教學《生物進化理論的發展》時，筆者曾嘗試過多種課堂引入方法。

【方法一】講述：通過初中生物的學習，大家已經知道生物是進化而來的，并不是上帝或者女媧所造的，那么生物是怎樣進化的呢？這節課我們將一起來探討生物進化的一些理論。

【分析】該引入法直切主題，讓學生一下子就明確了本節課所要學習的主要內容，但沒有給學生思考和想象的空間，結果這節課變成筆者一個人的表演，學生并沒有主動參與到課堂教學中來，僅僅是跟著筆者的講解進行知識勾畫和做筆記，教學效果大打折扣。

【方法二】展示圖片并提出問題： 1.黃蜂腹部有黃黑相間的條紋，這是什么現象？（警戒色）2.變色龍能隨環境變化迅速改變體色，這是什么現象？（保護色）3.蘭花螳螂長得像一朵玉蘭花，它常躲在枝頭等著飛蟲送上門來，這是什么現象？（擬態）4.我們初中學過保護色、警戒色和擬態，一些生物的保護色越來越逼真，但它們的天敵視覺也越來越敏銳，這是為什么？進而引入達爾文的生物進化理論。

【分析】針對方法一的不足，方法二中筆者插入了很多圖片，加入了許多提問，學生對圖片和問題非常感興趣，積極思考討論，課堂氣氛非常活躍。但引入部分耗時5分鐘，舉例雖有趣，但和本節課的學習主題關系不大，沖淡了學習主題。由此筆者體會到不能為問而問，提問不可只重數量、不重質量。若所提問題和教學的知識間缺乏直接聯系或提問方式不當，很難引起學生的有效思維。

【方法三】提出問題：1.自然界形形色色的生物是怎樣出現、怎樣形成的？2.生物進化的理論是誰首先提出來的？3.現代生物學研究對生物進化理論又提出了什么新看法？

【分析】方法三直切主題且能有效引發學生的思考，并且直接點出本節課的學習重點。但通過課堂實踐，筆者感覺這樣的引入有些呆板，提問直接簡單，只適合于引導學生從課本中尋找答案，并未能激發學生主動思維和探究，不能培養科學思維。而課堂氣氛也較壓抑，學生陷入了“看書—做筆記—聽講”的循環中，思維火花很少。

【方法四】首先展示圖片并講述：在一片森林里生活著一群鹿，它們原本自由自在地吃著地上的草和樹上的葉片。忽然有一天，因為天災，地上的草都消失了，只留下樹上的葉片。就這樣，一部分鹿餓死了，而另一部分鹿活了下來，并繁衍后代，逐漸進化成如今的長頸鹿。接著提出問題：“你覺得現代長頸鹿頸長的原因是什么？

【分析】問題一出，學生反應熱烈、討論積極，最終形成兩種觀點：一種是鹿需要經常伸脖子吃樹上的葉片，結果脖子越來越長；另一種是由于葉片較高，頸短的鹿吃不到葉片被餓死了，而頸長的鹿則因能吃到葉片而活下來并一代代繁衍。這兩種觀點正是拉馬克與達爾文的觀點。雖然只用了幾幅圖和一個簡單的問題，但是自然引出了本節課的教學重點，還激發了學生的探究思維。整節課氣氛活躍，學生始終處于注意力高度集中和積極主動思維的狀態，在后半節課講到現代達爾文主義的基本觀點時，不少學生都能主動將其與長頸鹿進化過程相聯系，收到了很好的教學效果。

由此可見，有效的課堂提問是開啟學生思維之門的“金鑰匙”。

二、實施思路教學，鋪平學生思維之路

所謂思路教學，就是教師在研究教材思路和學生思路的基礎上，根據學科知識的邏輯結構和學生的思維特征，設計一條符合學生已有的知識水平，并有目的地促進其發展的科學思路，讓學生循著這條思路的正確線索而探索知識的教學過程。教師要根據教學內容，厘清教學思路，引導學生弄清科學思維的方法，指導學生得出思維的結果，這不僅可以激發學生的科學思維，也有助于培養學生科學探索的能力。

例如，《基因分離定律》一節，概念多、內容瑣碎，如果沒有設計好教學過程，很容易使教學雜亂無章，很難幫助學生形成良好的思維方式和習慣。在教學設計時，筆者選擇了科學探究的一般過程作為總體思路，按照“觀察—推理—驗證—結論”的順序引導學生學習。

【觀察：一對相對性狀的雜交實驗】展示圖片，指導學生像孟德爾一樣去觀察親本性狀、子一代性狀、子二代性狀，理解顯性性狀、隱性性狀和性狀分離的概念。再引導學生像孟德爾一樣進行數據整理，找到“3∶1”的規律。

【推理：對性狀分離現象的解釋】在推理環節，教師要設計好程序，引導學生自己嘗試去推理。筆者依次提出問題：紫花和白花通過減數分裂產生的配子中分別有哪種基因？精子和卵子結合后形成的F1細胞中基因組成是怎樣的？F1表現出什么性狀？F1植株自交可以產生哪些類型的花粉和卵細胞？ F1形成的A和a類型花粉數量上是什么關系？A和a類型的卵細胞呢？F2共有幾種基因型和表現型？比例是多少？這些問題的順序與孟德爾推理思維的順序一致。通過提問，能幫助學生一步步順利地推理出相關的結論，有助于激發學生的思維。

【驗證：對性狀分離現象解釋的驗證】推理必須進行驗證才能證明其正確與否，因此筆者順理成章地引出測交實驗。有了“推理”階段的指導，“測交”內容可讓學生獨立學習和思考，并通過小組合作寫出測交遺傳圖解，找出能夠驗證推理正確的結論。

【結論：基因分離定律】結論部分由學生自主探究，有前三步的思維，得出相關的結論相對簡單，再借助課本的幫助，學生很快就能得出科學的結論。

通過以上課例可以看出，課前充分準備，引領學生沿著科學的思路去探究，不僅有利于課堂教學的順利開展，更有利于培養學生像科學家一樣思維，讓學生在成功中找到樂趣，為學生鋪平思維之路。

三、開展實踐活動，點亮學生思維之燈

生物是一門實踐性很強的學科，既包括大量的生物實驗，也有許多模擬操作，這些活動在發展學生思維方面有著獨特的地位和作用，教師應當好好利用。

例如，“重組DNA分子的模擬操作”活動中，教材要求用兩種顏色的紙條寫上指定堿基序列，并利用剪刀模擬限制酶切割，用透明膠帶模擬DNA連接酶連接的過程。

備課時，筆者覺得模擬操作如果僅限于直線片段的剪切和連接對于啟發學生進一步思維作用不大。通過查閱資料，筆者做了如下改進。

藍色紙條：

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-T-C-

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-A-G-

紅色紙條：

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-G-A-G-

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-C-T-C-

（1）將藍色紙條用透明膠帶首尾相連，粘成圓環形，代表細菌質粒。紅色紙條代表含有目的基因的DNA片段。

（2）剪刀代表Eco RI限制酶，透明膠帶代表E.coli DNA連接酶。

（3）從紅色紙條的兩條DNA鏈上找出限制酶所識別的核苷酸序列，畫箭頭標注酶切位點，用剪刀正確地“切割DNA”，從而獲得目的基因。

（4）用同樣的方法剪切細菌質粒。

（5）把紅色紙條和藍色紙條上配對的末端用透明膠帶粘在一起，使目的基因插入質粒中，獲得重組DNA。

這樣的改變使學生的思維更加深入。操作完成后，筆者提出了兩個問題：1.用剪刀剪切“目的基因”和用限制酶剪切有什么區別？用透明膠連接和用DNA連接酶連接有什么區別？2.質粒的紙質模型除了具有限制酶的酶切位點外，還應具有什么結構才能作為目的基因的運輸工具？之后筆者給出了進一步實踐與思考的問題：紙片上所示的DNA片段如果使用SmaⅠ限制酶切割，又會得到什么不同的結果呢？

活動從課內延伸到課外，學生樂于參與，兩次限制酶切割的分別是黏性末端和平末端，進一步活躍了學生的思維。生物實踐活動能夠吸引學生的注意力，活躍學生的思維。學生通過實踐活動獲得感性認知后，在教師的指導下進行進一步的思維加工，有助于提高學生的科學思維能力。

總之，教師應積極幫助學生養成勤思善問、科學思維的好習慣，讓每個學生都會思維、愛思維，為學生的終身學習和全面發展打好基礎。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 盧力.小學科學課堂教學中促進學生有效地思考[DB/OL].http：//www.doc88.com/p-212659393458.html，2012-06-16.

[2] 嚴生紅.高中生物學習中的思維障礙及矯正策略[DB/OL].http：//www.360doc.com/content/09/0401/00/102433_2982192.shtml，2009-04-01.

[3] 蔣丹.“重組DNA分子的模擬操作”實驗的優化教學設計[J].生物學教學，2011（8）：21-22.

（責任編輯 黃春香）