基于學生“說題”培養生物學科科學思維

肖智勇

摘 要：以學生“說題”為教學載體，讓學生把解題過程以語言方式向同學們進行解說呈現，在說題過程中完成知識的模型建構、進行演繹推理得出結論、對現象或事實進行批判等進而養成生物學科科學思維。

關鍵詞：科學思維;批判性思維;演繹推理

生物學科核心素養有四個部分，其中科學思維是重要組成部分，發展科學思維就是創建理論和證據相互協調的過程。在教學過程中培養科學思維就是讓學生的論證技能得以發展，生物課堂教學活動中，學生運用演繹推理、模型建構等方法以及批判性思維探討生命現象并論證社會性議題，從而獲得生物學科科學思維的培養。布魯納的發現學習理論認為學生是一個積極的探究者，學生學習的主要目的是積極主動地獲取知識。教學過程要注重和發展學生學習的積極性和主動性，并且在積極主動學習中發展學生科學思維。學生“說題”便是一種讓學生主動學習的教學策略，在高三的生物復習練習講評課中很有作用。學生“說題”即讓學生把自己的解題過程——審題、析題、解題和反思等思維過程運用自己的思維方式，組織語言進行表達交流。在說題的過程中可以展現出學生解題的思維過程，通過表達交流可以強化學生的解題過程，從而培養學生的生物科學思維。

一、說“演繹推理”培養學生的科學思維

演繹推理為生物學科核心素養中的科學思維的一種重要的類型。在高中生物的教材中，有許多科學家應用“演繹推理”這種科學方法開展生物實驗。例如，孟德爾的豌豆雜交實驗、摩爾根的果蠅雜交實驗及遺傳密碼的破譯等。在近幾年的高考全國新課標卷試題中對演繹推理的考查體現得十分明顯，充分體現出新課程改革對學生科學思維培養的希望。例如，2017年高考全國Ⅲ卷理綜生物試題32題，其題干信息主要是某種昆蟲由三對等位基因控制的三對相對性狀，利用這三對相對性狀的三個純合品系為實驗材料進行實驗。其中第一小題是確定這三對等位基因是否分別位于三對染色體上。該小題考查孟德爾的自由組合定律的應用，學生可以利用假說演繹法來解決這個遺傳學問題，并說出解題的過程：先假設這三對等位基因分別位于三對染色體上，根據這個假設以及應用所學的自由組合定律的知識進行演繹推理，讓這三個品系昆蟲進行兩兩交配，觀察后代的表現型及比例，判斷結果是否滿足自由組合定律，若滿足自由組合定律則假設成立，若不滿足自由組合定律則假設不成立。說題的學生向大家呈現了他使用演繹推理解題的思維過程，使學生可以逐步掌握并應用假說演繹法去解決實際的問題，從而養成生物學科科學思維。

二、說“模型構建”培養科學思維

在高中學習階段，學生掌握了物理模型、數學模型和概念模型的構建。學生通過構建模型來輔助解題，借助積極思考、信息轉換和思維發散等方式，可以培養學生的科學思維。例如，一道題目的題干信息為：某生物的一個體細胞染色體有12條，每條染色體的DNA的兩條鏈都被放射性同位素標記，把該細胞培養在不含放射性同位素的培養基中培養，在細胞發生連續分裂的過程中，第幾次有絲分裂的細胞的分裂中期和后期都有12條染色體被放射性同位素標記？這道試題考查的內容是，用同位素標記法研究細胞有絲分裂過程中DNA的復制及數目變化。細胞的有絲分裂結合DNA的復制是學生學習的一個難點，這兩個生命過程是微觀的，而且該過程的變化具有很強的邏輯性，學生在學習時會顯得很吃力，很難理清這兩個生命活動的變化過程。學生若要把試題準確解答出來并向同學們說清楚解題的過程，僅憑語言的表達很難理清細胞分裂和DNA變化的邏輯關系，即使學生可以說得清楚，同學也很難聽懂。學生可以把自己解題的思維過程轉換為物理模型（圖片），如圖所示：

學生能夠準確地畫出代表第一次有絲分裂過程和第二次有絲分裂過程中DNA的復制過程和數目變化情況，利用物理模型可以把微觀世界生命過程直觀化。因此，學生以自己構建的物理模型為參照，組織語言進行說題，顯得更有條理性和邏輯性，更加鍛煉學生的思維過程。因此，通過構建模型，講解模型的構建方法、原理及含義可以培養學生的科學思維。

三、基于學生“說題”培養批判性思維

在新課程改革的過程中，不難發現批判性思維越來越受到重視，如近幾年的高考試題中，對學生的批判性思維的考察比重越來越高。學生“說題”的教學活動是對學生的批判性思維養成的一種重要方法策略。

縱觀對學生批判性思維考查的試題，尤其是以材料為背景的試題，都存在“論斷”和“論據”這兩個要素。批判性思維的核心是論證，利用已知的科學事實為論據并以歸納和演繹的方式進行論證，從而獲得論斷。

例如，2018年全國高考理科綜合Ⅰ卷生物試題38題，題干的背景資料可以概括為：真核生物基因與原核生物的基因結構不同。其中第一小題設置的問題是：讓學生寫出人的蛋白基因在大腸桿菌中無法正常表達的原因。學生通過題干的閱讀、分析，歸納出兩個結論：①真核生物的基因存在內含子而原核生物的基因沒有;②真核生物具有的切除內含子對應的RNA序列的機制而原核生物沒有。學生利用這兩個結論作為論據對遇到的問題作出合理的判斷并得出結論。學生根據已學知識可知，人是真核生物而大腸桿菌是原核生物，學生可結合題干獲取的證據進行論證：為什么大腸桿菌作為受體細胞未能得到人的蛋白。學生準確說出人是真核生物，基因中有內含子且具有相應的RNA剪切機制，而大腸桿菌的基因無內含子也沒有相應的RNA剪切機制，所以大腸桿菌無法正常完成真核生物基因的表達過程，因此得不到人的蛋白。學生在說題過程中，能夠準確分析并獲取題干信息作為論據，針對題目設置的問題進行論證、得出結論，完成題目的準確作答。論證是批判性思維的核心，學生說題的過程也是論證的過程。因此，學生通過說題培養了批判性思維。

學生說題過程是學生解題過程的再現。教師在生物課堂教學中應用學生“說題”的教學模式進行教學，讓學生主動地參與學習，親歷讀題、析題、解題并說題，在說題過程中能夠把應用于解題的科學觀點、知識、思路和方法以語言的方式得以呈現，通過演繹推理、模型構建和批判等思維過程探討或解決試題中的問題，養成科學思維。

參考文獻：

[1]楊銘，劉恩山 .在生物學課堂中培養學生理性思維[J].生物學通報，2017，52（8）：12-15.

[2]王吉文.例談高中生物教學中理性思維能力的培養[J].生物學教學，2017，42（5）：13-14.