生物重要概念教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的策略

葉桂賢

【摘要】? 本文以“人體內(nèi)廢物的排出”一節(jié)為例，通過制作模型、資料分析、視頻和過程圖、解題練習(xí)等教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)和理解“尿液的形成過程”這一重要概念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維。

【關(guān)鍵詞】? 生物重要概念 科學(xué)思維 教學(xué)策略

【中圖分類號(hào)】? G633.91? ? ? ? ? ? ? ?? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）07-125-02

科學(xué)思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。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)際問題的思維習(xí)慣和能力。著名物理學(xué)家勞厄曾說，在學(xué)習(xí)過程中，發(fā)展思維能力比獲得知識(shí)更為重要。教育給予人們的應(yīng)是當(dāng)一切已學(xué)知識(shí)都被遺忘的時(shí)候仍然留在腦海中幫助人們解決問題的那種科學(xué)思維能力。在教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維呢？重視生物重要概念教學(xué)就是一個(gè)很好的載體。因?yàn)楦拍钍侨藗冊(cè)趯?duì)事物從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的過程中，把事物的本質(zhì)屬性和特點(diǎn)加以抽象、概括后形成的。生物學(xué)重要概念處于學(xué)科中心位置，它包括了對(duì)生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等理解和解釋，因此，對(duì)生物重要概念的構(gòu)建、理解過程貫穿著科學(xué)思維。教師依托教材，借助各種教學(xué)手段，從不同角度、以不同方式，幫助學(xué)生建構(gòu)概念，理解和應(yīng)用重要概念，同時(shí)，更好地提升學(xué)生的思維品質(zhì)，將科學(xué)思維培養(yǎng)落到實(shí)處。

下面以“人體內(nèi)廢物的排出”一節(jié)為例，嘗試在“腎單位中的腎小球和緊貼著它的腎小囊內(nèi)壁起過濾作用;腎小管起重吸收作用”即“尿液的形成過程”這一重要概念的教學(xué)中運(yùn)用如下幾點(diǎn)策略培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

一、利用制作模型，建構(gòu)概念，培養(yǎng)科學(xué)思維

模型是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的重要手段。生物模型的建立使許多抽象的生物問題變得直觀、具體、形象。在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生通過建模的方法可內(nèi)化自己的認(rèn)知模式，在“做“中發(fā)現(xiàn)，“做“中感悟，“做“中理解，從而獲得認(rèn)知水平的躍進(jìn)。這促進(jìn)了學(xué)生主動(dòng)探究知識(shí)，并在探究中培養(yǎng)和提升建模思維和建模能力。

為了建構(gòu)“腎單位中的腎小球和緊貼著它的腎小囊內(nèi)壁起過濾作用;腎小管起重吸收作用”這重要概念，必須先了解腎單位的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槟I單位是腎臟的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。所以，課堂上先引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)：閱讀教材相關(guān)的內(nèi)容，細(xì)心觀察教材里的腎單位結(jié)構(gòu)平面圖，嘗試?yán)斫饽I小球、腎小囊、腎小管三者之間的關(guān)系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。再讓學(xué)生小組合作制作“腎單位的結(jié)構(gòu)模型”：學(xué)生動(dòng)手制作模型之前，先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)腎單位結(jié)構(gòu)的理解，充分發(fā)揮空間想象力，把教材的平面結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換成腦海里的立體圖像，然后根據(jù)教師提供的材料（廢棄的不同顏色的飲料吸管、不同顏色的毛衣線和大小不同的一次性碗等），把想象的立體圖以制作模型方式呈現(xiàn)出來（如圖1）。并用這模型來檢驗(yàn)自己的立體空間想象是否正確，從而加深對(duì)腎單位結(jié)構(gòu)的理解：腎小球是一個(gè)毛細(xì)血管球、腎小管外有很多毛細(xì)血管包繞著，腎小球、腎小管、腎小囊三者的壁都是由一層上皮細(xì)胞構(gòu)成的。再結(jié)合毛細(xì)血管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能等知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生大膽推測(cè)：當(dāng)血液經(jīng)過腎小球和腎小管時(shí)，血液成分必然會(huì)發(fā)生變化。這樣，學(xué)生通過制作模型，建構(gòu)了“腎單位的結(jié)構(gòu)”這一概念，并為后續(xù)學(xué)習(xí)“尿液的形成”埋下伏筆。

通過自主學(xué)習(xí)和小組合作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)并參與了模型建構(gòu)的過程，不但使學(xué)生深刻地掌握了有關(guān)的生物知識(shí)，建構(gòu)概念，還增強(qiáng)了學(xué)生閱讀、觀察、模仿、想象等能力和變廢為寶、節(jié)約資源、愛護(hù)環(huán)境的環(huán)保意識(shí)，又提高了他們的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維。

二、利用資料分析，建構(gòu)重要概念，培養(yǎng)科學(xué)思維

在生物重要概念教學(xué)中，事實(shí)是形成概念的基礎(chǔ)。事實(shí)越豐富，越有代表性，越有利于形成概念。“資料分析”中有很多實(shí)證內(nèi)容，教師可基于這些實(shí)證，設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生閱讀、對(duì)比與討論分析，然后根據(jù)結(jié)果綜合推理，得出結(jié)論。這樣學(xué)生習(xí)得知識(shí)，建構(gòu)概念，并養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

在學(xué)生掌握腎單位的結(jié)構(gòu)后，教師采用“某健康人腎動(dòng)脈中的血液、腎小囊中的液體（原尿）和尿液三者的成分（表1）為事例，讓學(xué)生小組合作開展“資料分析”探究活動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)事實(shí)進(jìn)行分析比較，并討論以下問題：1.血液和原尿的成分有何變化，說明腎小球和腎小囊內(nèi)壁有什么作用？2.在原尿中出現(xiàn)葡萄糖而在尿液中并沒有，這說明腎小管有什么作用？針對(duì)第一個(gè)問題，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生分析出：與血液相比，原尿中有極少的蛋白質(zhì)，沒有血細(xì)胞。進(jìn)而，結(jié)合新舊知識(shí)——腎小球是一個(gè)毛細(xì)血管球和毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，學(xué)生推測(cè)出：腎小球起過濾作用，血液中的血細(xì)胞和大分子蛋白質(zhì)不能過濾，其余如部分水、無機(jī)鹽、葡萄糖和尿素等物質(zhì)都被過濾到腎小囊腔內(nèi)形成原尿。然后，讓學(xué)生觀看腎小球通過過濾作用形成原尿的動(dòng)畫，使學(xué)生對(duì)腎小球的過濾作用加深理解。針對(duì)第二個(gè)問題，學(xué)生討論分析出：腎小管重新吸收全部葡萄糖，再結(jié)合新舊知識(shí)——腎小管外面包繞著豐富的毛細(xì)血管和毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而學(xué)生推測(cè)出腎小管具有重吸收作用，重新吸收全部的葡萄糖，還有大部分的水和部分的無機(jī)鹽。然后，讓學(xué)生觀看腎小管通過重吸收作用形成尿液的動(dòng)畫，使學(xué)生對(duì)腎小管的重吸收作用加深理解。

通過小組合作探究活動(dòng)，對(duì)資料的分析與討論，判斷與推測(cè)，主動(dòng)構(gòu)建了“腎單位中的腎小球和緊貼著它的腎小囊內(nèi)壁起過濾作用;腎小管起重吸收作用”的重要概念，建立了生物體的生理結(jié)構(gòu)與其功能是相適應(yīng)的生物學(xué)觀點(diǎn)。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析、判斷、推理、歸納等科學(xué)思維能力。

三、利用視頻和過程圖，建構(gòu)重要概念，培養(yǎng)科學(xué)思維

思維品質(zhì)的提高離不開學(xué)生概括能力的培養(yǎng)，概括是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。歸納概括是在知識(shí)間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的再建構(gòu)。

經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)腎小球的過濾作用和腎小管的重吸收作用已有所了解。為了幫助學(xué)生形成一個(gè)整體的概念，讓學(xué)生觀看尿液形成的整合視頻，把尿液的形成過程形象、完整地展現(xiàn)在學(xué)生眼前，其實(shí)，這也是一個(gè)思維可視化的過程。然后引導(dǎo)學(xué)生分析“尿液形成的過程圖”（圖2），概述尿液的形成過程。

經(jīng)過小組討論，學(xué)生歸納概括出尿液形成的兩個(gè)過程：⑴腎小球和腎小囊內(nèi)壁起過濾作用。血液流經(jīng)腎小球時(shí)，除血細(xì)胞和大分子的蛋白質(zhì)外，血液中其他成分都能過濾進(jìn)入腎小囊中，形成原尿;⑵腎小管的重吸收作用。在原尿流經(jīng)腎小管時(shí)，原尿中對(duì)人體有用的物質(zhì)，如全部的葡萄糖、大部分的水、部分的無機(jī)鹽被重新吸收回血液，不能重新吸收的液體就形成了尿液。這樣，學(xué)生不知不覺中完成了“尿液的形成過程”這一重要概念的建構(gòu)和理解。

在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生利用視頻和過程圖，將豐富的生物知識(shí)濃縮為自己內(nèi)化的知識(shí)，并進(jìn)行抽象、概括，然后組織語言，準(zhǔn)確地表達(dá)出來。這樣學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)和理解了重要概念，培養(yǎng)了語言表達(dá)能力，歸納和概括能力等科學(xué)思維能力。

四、巧用解題練習(xí)，應(yīng)用重要概念，培養(yǎng)科學(xué)思維

練習(xí)是思維能力的主要載體。解題是使學(xué)生牢固掌握所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的重要手段，解題過程中的情景分析和解題方法上的思維訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效途徑。生物學(xué)是來源于生活實(shí)踐的一門科學(xué)，因此很多題目與人們的生活密切相關(guān)。學(xué)生解答出一道題，就好像解決了生活中一道難題一樣，從中獲取了不少生活實(shí)踐的知識(shí)，科學(xué)思維能力也能得到鍛煉。

當(dāng)學(xué)生完全建構(gòu)好重要概念后，讓學(xué)生分析某醫(yī)院提供的幾個(gè)樣本的原尿和尿液的化驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2），并回答幾個(gè)問題。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，運(yùn)用“尿液形成的過程”這新的概念新的知識(shí)進(jìn)行綜合解答。通過綜合分析和解答，學(xué)生真正掌握了正常尿液只有三種成分：水、尿素、無機(jī)鹽，原尿比尿液多了一種成分：葡萄糖。加深理解了因?yàn)樵蛄鹘?jīng)腎小管時(shí)，在腎小管內(nèi)發(fā)生重吸收作用，吸收全部葡萄糖、大部分的水和部分無機(jī)鹽，所以尿液中不含有葡萄糖且尿素含量會(huì)增加;腎小球和腎小囊內(nèi)壁具有過濾作用，如果腎小球發(fā)生病變，原尿會(huì)出現(xiàn)大分子的蛋白質(zhì)和血細(xì)胞。通過分析學(xué)生領(lǐng)悟到：腎單位中那一部分結(jié)構(gòu)有問題就可能會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的病癥，所以通過尿液檢查可能知道一個(gè)人的健康狀況。

新課結(jié)束后，恰當(dāng)?shù)木毩?xí)，讓學(xué)生學(xué)以致用，嘗試應(yīng)用新概念分析生活中出現(xiàn)的不同問題，使新概念有機(jī)會(huì)得到應(yīng)用，從而加深理解。同時(shí)提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析解決問題等科學(xué)思維能力。

建構(gòu)概念是一個(gè)去粗取精，去偽存真，由表及里，由此及彼的思維過程。因此，重視生物重要概念教學(xué)，采取有效的教學(xué)策略，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

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