基于科學(xué)思維素養(yǎng)的生物學(xué)試題分析與教學(xué)策略

“科學(xué)思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力[1]。高考試題越來(lái)越重視考查學(xué)生的科學(xué)思維，因此基于已掌握的科學(xué)思維方法解答高考生物學(xué)試卷，不僅會(huì)幫助學(xué)生減少學(xué)業(yè)的壓力，同時(shí)還會(huì)取得顯著的成績(jī)。教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)科學(xué)思維的重要性。那么，針對(duì)如何提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)，本文以高考全國(guó)卷理綜生物部分試題為例，對(duì)生物學(xué)試題進(jìn)行分析，為教師提升學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)提供教學(xué)策略。

一、回歸課本，發(fā)散思維

教學(xué)離不開(kāi)課本，讓學(xué)生理解并掌握教材的內(nèi)容，認(rèn)識(shí)到生物學(xué)都是科學(xué)事實(shí)經(jīng)過(guò)論證產(chǎn)生的，都是用一些簡(jiǎn)單的概念解釋生命現(xiàn)象的。在生物學(xué)的學(xué)習(xí)中，對(duì)課本的知識(shí)點(diǎn)要融會(huì)貫通。要求學(xué)生不僅要知道這段話，更要發(fā)散思維，去理解這段話的核心概念，捕捉到知識(shí)點(diǎn)[2]。只有這樣，才會(huì)在碰到真假命題時(shí)，不會(huì)亂了陣腳，準(zhǔn)確地選擇出心中的正確答案。

例如，高考生物卷有一道關(guān)于生物膜的結(jié)構(gòu)與功能存在密切聯(lián)系的考題，從中選取描述錯(cuò)誤的選項(xiàng)，其中四個(gè)選項(xiàng)分別為：A為葉綠體的類(lèi)囊體膜上含有ATP 合成的酶，B 為溶酶體膜破裂后會(huì)放出一種酶，這種酶會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，C 為細(xì)胞的核膜具有雙層膜的結(jié)構(gòu)，物質(zhì)可以通過(guò)核孔的通道進(jìn)出細(xì)胞核，D 為位于線粒體外膜上的線粒體DNA，是一種既編碼同時(shí)還參與呼吸作用的酶。本題正確答案為D。本題考查“概述細(xì)胞由質(zhì)膜包裹，質(zhì)膜能夠控制物質(zhì)進(jìn)出，同時(shí)參與細(xì)胞之間信息的交流”這一重要概念。其中A 選項(xiàng)不僅考查學(xué)生對(duì)類(lèi)囊體在光反應(yīng)場(chǎng)所的抽象知識(shí)掌握，還考查了對(duì)光反應(yīng)過(guò)程的聯(lián)想。光合作用是生物學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)，光合作用過(guò)程中既包括了光反應(yīng)，又包括了暗反應(yīng)。在講解本知識(shí)點(diǎn)時(shí)，不單單需要進(jìn)行理論知識(shí)的講述，同時(shí)還要結(jié)合生活實(shí)際，發(fā)掘?qū)W生的想象力，讓學(xué)生可以完全理解該知識(shí)點(diǎn)。

例如考題考查學(xué)生對(duì)生物體內(nèi)的DNA 常與蛋白質(zhì)結(jié)合知識(shí)點(diǎn)的理解，以DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式存在為基本，從下面四個(gè)選項(xiàng)中找尋錯(cuò)誤的答案，其中A 選項(xiàng)的內(nèi)容是DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物存在真核細(xì)胞染色體和染色質(zhì)中，B 選項(xiàng)的內(nèi)容是真核細(xì)胞的核中有DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物，而原核細(xì)胞的擬核中沒(méi)有DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物。C 選項(xiàng)的內(nèi)容是若復(fù)合物中的某蛋白參與DNA復(fù)制，該蛋白或許是DNA 聚合酶。D 選項(xiàng)的內(nèi)容是若復(fù)合物中正在進(jìn)行RNA 的合成，那么該復(fù)合物中含有RNA 聚合酶。本題正確答案為B。本題主旨是考查學(xué)生對(duì)審題的能力，其中的考點(diǎn)內(nèi)容是生物大分子，DNA 復(fù)制和遺傳信息轉(zhuǎn)錄知識(shí)點(diǎn)。

學(xué)生只有在理解、掌握核心概念后，才能夠在腦海中迅速找尋對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，避免相似知識(shí)內(nèi)容混淆，從而選出正確的答案。

二、運(yùn)用概念，解釋原理

學(xué)生在腦海里形成簡(jiǎn)單的生物學(xué)概念，通過(guò)理解簡(jiǎn)單的生物學(xué)概念，然后運(yùn)用文字對(duì)生命現(xiàn)象做出相應(yīng)的正確的合理解釋”[3]。一些試題在題干中擺出事實(shí)或現(xiàn)象，要求學(xué)生通過(guò)對(duì)題干的理解，探求其所表達(dá)的原理和概念，并運(yùn)用這些原理和概念對(duì)事實(shí)進(jìn)行分析。作答該類(lèi)題目，學(xué)生首先要從事實(shí)中選擇有效信息，并運(yùn)用信息探求其隱藏的原理；其次運(yùn)用這些原理和概念對(duì)事實(shí)進(jìn)行分析，找出正確答案。

例如在2018 年全國(guó)卷Ⅰ高考理綜生物卷29 試題中，就體現(xiàn)了運(yùn)用生物學(xué)對(duì)簡(jiǎn)單的生態(tài)生物現(xiàn)象進(jìn)行解釋說(shuō)明。高考真題中有一道題是這樣的，捕食者通過(guò)比被捕食者更快速的奔跑來(lái)獲得捕食獵物的機(jī)會(huì)，被捕食者和捕食者的某一方面進(jìn)化都能促進(jìn)對(duì)方發(fā)生很大的改變，這種現(xiàn)象在生態(tài)學(xué)上稱(chēng)為共同進(jìn)化。生態(tài)學(xué)家斯坦利“收割理論”的核心，食性廣捕食者的存在有利于增加物種多樣性的產(chǎn)生，在此過(guò)程中，食性廣捕食者增加物種多樣性的方式是捕食者會(huì)捕食數(shù)量多的物種，從而為其他物種提供了生存的機(jī)會(huì)。

教師應(yīng)盡量把教學(xué)內(nèi)容問(wèn)題化，創(chuàng)設(shè)有層次性、邏輯性的問(wèn)題情境，利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)發(fā)展學(xué)生的思維，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題，運(yùn)用概念，解釋原理。

三、歸納概括，論證推理

一些高考試題要求學(xué)生在特定的新情境中，采用適當(dāng)?shù)目茖W(xué)思維方法揭示生物學(xué)規(guī)律或機(jī)制，并選用適當(dāng)?shù)姆绞奖磉_(dá)、闡明內(nèi)涵，確定其適用的生物學(xué)原理和規(guī)律。在面對(duì)生活中與生物學(xué)相關(guān)的問(wèn)題作出決策時(shí)，利用多個(gè)相關(guān)的生物學(xué)大概念或原理，通過(guò)邏輯推理闡明個(gè)人立場(chǎng)。

例如在2018 年高考真題中，有一道題是針對(duì)如果DNA 分子發(fā)生突變，那么引起編碼血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個(gè)堿基被替換，但并未引起血紅蛋白中氨基酸的序列發(fā)生改變，可能是因?yàn)檫z傳密碼突變前后，血紅蛋白多肽鏈的mRNA 上相應(yīng)的密碼子對(duì)應(yīng)同一種氨基酸，本題也就是針對(duì)密碼子的簡(jiǎn)并性這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的考查。

教師在日常教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生緊緊抓住句中的關(guān)鍵詞或關(guān)鍵句，采用歸納的方式方法概括生物學(xué)規(guī)律，對(duì)生命現(xiàn)象進(jìn)行推測(cè)或解釋?zhuān)㈥U明其核心內(nèi)涵。在答題時(shí)表述嚴(yán)謹(jǐn)，推理嚴(yán)密，避開(kāi)題目中的誤區(qū)，做出正確推理。

四、小結(jié)

生物學(xué)的知識(shí)點(diǎn)多且雜，需要教師在授課過(guò)程中做到因材施教，善于結(jié)合生活舉例子，幫助學(xué)生建立個(gè)人專(zhuān)屬的科學(xué)思維模式。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)展科學(xué)思維，能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括，模型與建模，演繹與推理，批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。發(fā)展科學(xué)思維不是一蹴而就，需要教師將科學(xué)思維的培養(yǎng)切實(shí)融入日常教學(xué)中，站在全面發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的高度，達(dá)成生物學(xué)教學(xué)目標(biāo)。