基于科學思維培養的高中生物學教學策略

路洪娜

(江蘇省海門中學 226100)

生物學科核心素養中的科學思維指能夠運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現象及規律，審視或論證生物學社會議題，是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維方式。教師在教學過程中可嘗試運用各種教學資源，讓學生參與分析、評價、猜想、檢驗、求證、歸納，讓科學思維真正落到實處。

1 巧用科學史，喚醒學生“言必有據”的理性意識

人教版高中生物學教材中有許多關于生物學研究發展歷史、探索歷程的內容，如生物膜的流動鑲嵌模型、酶的發現過程、光合作用的探究歷程、孟德爾與遺傳定律等。這些生物科學史不僅使學生對科學的發展過程有一定的了解，更是學生體驗科學研究方法、感悟科學探究精神的重要素材。在教學過程中，教師不能

僅限于告知學生科學家的成果，更應該創設情境，給學生一個重溫探究歷程的機會。

例如，必修3“植物生長素的發現”一節的教學，生長素的發現過程其實就是植物向光性原因的探索歷程。在教學過程中，筆者并沒有著急分析科學家的實驗，而是創設了這樣一個情境：一個暑假過去了，放在教室窗臺上的植物會彎向光源生長。植物為什么會向光生長？你的依據是什么？然后給學生時間去思考并相互交流。學生有的說是因為有光，有人說是單側光。在談及依據時，卻顯得有些語無倫次。僅有少數學生想到通過對照實驗分析：在窗臺上的盆栽向光彎曲生長、而在講臺上的盆栽不彎曲生長。但對對照實驗的嚴謹性、設計實驗的意識還不強。在學生獨立思考并相互交流之后，再展示科學家的實驗。通過比較自己與科學家探討過程的差異，形成認知沖突，初步感受科學結論的得出并不是憑主觀臆測，它離不開實驗的佐證。在此基礎上分析科學家的實驗過程及結果，進一步體驗科學研究方法和科學探究精神，從而喚醒學生“言必有據”的理性意識。

2 建構模型，培養學生“以理說理”的理性表達

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性描述，是科學研究中對復雜事物的一種簡單的描述方法。在模型建構的活動中往往需要進行觀察或實驗、歸納和演繹，并運用已有知識進行假設、模擬；將復雜的事物進行簡化、抽象出本質屬性，將頭腦中抽象的概念具體化、形象化并身體力行；通過模型的建構過程，學生可以親身體驗思考與探索，并加深對復雜抽象事物的本質的理解，培養學生的理性思維能力。

“細胞的有絲分裂”是高中階段學生學習的難點，概念多、內容抽象。教師教學過程中通常過多關注有絲分裂各個時期特點的識記與訓練，甚至編成口訣幫助學生記憶，忽略了對過程的理性分析與學生思維能力的培養，使學生對過程的掌握支離破碎。遇到新情境往往不會分析，甚至看不懂題目。在進行該內容的教學時，可先向學生設問：①有絲分裂產生的子代細胞染色體數目與親代細胞相同嗎？②如何才能實現細胞一分為二，但是染色體數目不變？通過對這些問題的思考與分析，學生明確了有絲分裂過程中的核心變化是染色體先復制，然后平均分配到兩個子細胞中。為了實現這一變化，出現紡錘體、染色質高度螺旋化形成染色體，著絲點先整體排列在赤道板上，然后再一分為二，最后移向細胞的兩極。在學生對有絲分裂實質有了理性的認識后，親自建構實物模型。以實物代表染色體(質)、其他結構用筆畫，小組合作構建各個時期的細胞分裂模型。建構有絲分裂過程模型時，學生需要對已知事實進行歸納、抽象、簡化、舍去非本質屬性的過程，也是對頭腦中所構想模型的具體化的過程。這不僅有利于學生對核心概念的認識和理解，而且還能體驗建立模型的思維過程，領悟模型方法。

3 優化問題，引導學生“言必縝密”的理性質疑

在學習“DNA是主要的遺傳物質”一節時，“噬菌體侵染細菌”的實驗現象很具體直觀，但結論卻很抽象。很多學生僅僅是識記實驗結論：DNA是遺傳物質。卻不清楚該結論是如何得出的，分不清“DNA是遺傳物質”“DNA是主要的遺傳物質”的區別。在進行該實驗的教學時，通過設計問題串，引導學生抽絲剝繭，直到找到問題的答案：①35S、32P分別標記了噬菌體的什么結構？該實驗的細菌是否被標記？②被35S標記的噬菌體與細菌混合后，繁殖子代噬菌體時DNA復制、蛋白質外殼合成所需要的原料來自哪里？③攪拌、離心的目的是什么？④離心后上清液與沉淀物中分別含有什么？子代噬菌體在上清液中還是沉淀物中？⑤用35S或32P標記的噬菌體繁殖而來的子代噬菌體中能否檢測到放射性？分別說明了什么？

通過對以上的分析，學生可以得出結論：用32P標記了DNA的噬菌體產生的后代有放射性，而用35S標記了蛋白質的噬菌體產生的后代沒有放射性，說明由親代傳給子代的物質是DNA，DNA才是遺傳物質。有的學生提出質疑：用32P標記了DNA的噬菌體侵染細菌時，為何在上清液中也有少量的放射性？用35S標記了蛋白質的噬菌體侵染細菌時，為何在沉淀物中也有少量的放射性？在質疑與交流中進一步明確了實驗進行需要的限定條件，有效培養了學生思維的嚴密性。

如何理解DNA是主要的遺傳物質呢？教師可以繼續設問：噬菌體的遺傳物質是DNA，是不是所有生物的遺傳物質都是DNA呢？鼓勵學生提出質疑并大膽假設。最后提供“不同生物遺傳物質”的相關資料。并設問：①大多數生物以什么作為遺傳物質？這些生物指哪幾類生物？②少數生物以什么作為遺傳物質？這些生物有哪些？③DNA是主要的遺傳物質，如何理解“主要”的含義？

教師，在教學過程中注重引導學生解釋和論證每個實驗環節設計和觀點建構的理由，學生在嘗試提出主張、與人論證、使用證據支持或反駁的過程中，培養了理性思維。

4 聯系生活，培養學生“以理解疑”的科學思維

課程標準的課程目標之一是能用所學的生物學原理解決實際問題。現在生物高考命題尤其重視理論聯系實際。試題素材貼近學生生活實際，以真實問題情境組織命題，注重考查學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的能力。但是這種能力不是一蹴而就的，需要教師在日常教學中讓學生不斷去實踐與練習。要經常把生活中的問題或情境帶到課堂中。

例如“伴性遺傳”的教學，可以電視欄目“講述”里的一期“百年無聲之謎”為素材(講述江西某村落里一家族近百年一半以上的男性均是聾啞人，而女性都是正常的)，讓學生嘗試利用所學解讀百年無聲之謎，在此過程中認識遺傳病的遺傳方式、遺傳特點、甚至是如何預防人類遺傳病。