基于科學史觀建構和“3M認知模型”的“生物的分類"教學設計

徐益苗 趙曉燕 張燁

摘要：以建構生物分類的科學史觀促進學生真實理解為目標，基于全面認識事物的“3M認知模型”，在比較、歸納、遷移應用等思維活動的基礎上，領悟科學家解決生物分類問題的方法和思路，提升利用生物分類學原理分析、解釋問題的能力，推動學生核心素養的發展。

關鍵詞：科學史觀3M認知模型

生物的分類教學設計

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

1教材分析及設計思路

“生物的分類”是蘇教版八年級上冊第五單元第十四章的內容。本章中，學生先后學習了植物、動物和微生物的多種特征，如何整理和利用這些知識并為社會生活服務是本節課主要的學習目標。

科學史觀是人們對科學史的哲學思考，左右著人們對科學本質的理解，進而影響著對科學發展的看法和態度。在以往“生物的分類”教學中，教師注重以多類生物特征對比的形式建構生物分類系統模型，在學生辨析過程中歸納生物分類的依據。而對“為何要”和“為何能”達成相對統一的分類系統，學生并沒有一個清晰的認識。在學習后，學生易形成生物分類“非對即錯”的固化認知，對真正理解這一科學活動，發展核心素養是有影響的。在本設計中，筆者將科學史滲透入教學主線的各環節，從人類對生物認知的不斷深入，進而推動生物分類不斷精細化的角度，動態建構了生物分類發展的歷程和系統模型的變遷，評價了典型歷史人物和事件，揭示了分子生物學等手段對現代生物分類學的影響。從科學史觀建構的獨特視角，便于真實地落實生物學教育目標，便于學生更深入、細化地理解生物分類活動的歷史特征、發展需求和時代任務。

“3M認知模型”是人們對客觀世界進行認知的過程模型。人們主要通過“是什么”“為什么”“怎么做”這三個問題，分別從事物特征、因果聯系和行為指導等方面揭示事物的本源，實現真正的認知。在本課設計時，筆者依據“為何做一如何做一有何用”這一認知路線設置課堂教學主線，重構教材內容，促進學生有邏輯、成體系地理解并接納此項活動（圖1）。事實上，學生在生活中已有豐富的分類活動經驗，如何實現生活經驗向生物分類的遷移是本節課的重點。在此過程中，筆者主要通過生活圖片對比、學生舉牌分類等活動來實現，同時輔以科學故事、動畫視頻等多種媒介為教學中可能的“認知溝壑”填縫搭橋。2教學目標

①通過對生物分類宏觀發展史的認識，建構科學史觀，領悟科學家解決分類問題的方法和思路，發展科學思維;

②通過對“界”發展的討論，認識生物的多樣性和統一性，理解生物分類的依據;

③運用己知的生物分類學成果，對分類相關的生物學問題做出科學的解釋。

3教學過程

3.1課前準備

打印“春”“夏”“秋”“冬”字牌，準備3.3.1中“動手分類”環節道具;對“變形蟲姐妹”制作的“生物分類學”科普視頻（網站：https：//www.amoebasisters.com/）節選并添加翻譯字幕，制作微課“發展中的生物分類學”。

3.2生物分類的目的

教師出示凌亂散放和超市整齊上架的商品兩組圖片，引發學生產生視覺共鳴和思考：生活中為何要分類？學生在發言和補充基礎上歸納得出：通過分類，使原本復雜的事物變得有序，從而提高人們的認識效率和工作效率。這樣可以建立“生物多樣性”與“復雜的事物”之間的聯系，引導學生體會生物分類的意義。

設計意圖：教師從生活分類出發，基于學生已有經驗，提出分類的目的，而后遷移至生物分類中來，使學生明確“生物分類”活動的意義和價值。

3.3如何進行生物分類

3.3.1生活中的分類

教師指定8位學生，根據其生日所在的月不同發放“春”“夏”“秋”“冬”字牌。8位學生舉牌站前排，其他同學對這八位學生進行分類。在分類中，學生提問：為何能歸為一類？為何不能歸為一類？這樣使學生明確分類依據的本質：事物之間的“異和同”。學生也可能依據性別、年齡差異進行分類，教師引導學生基于課堂生成性內容歸納：分類的具體依據可不同，對事物的認知深度影響著分類的精細程度。

3.3.2嘗試分類生物

根據分類依據“異和同”的本質，學生對蝙蝠、麻雀、金魚、蜣螂4種動物進行分類。結合學生不同的分類方案，教師介紹生物分類的主要發展史：公元前，西方古希臘哲學家亞里士多德依據動物運動方式等的不同進行分類;公元前，我國漢代《爾雅》中，將動物分為蟲、魚、鳥、獸;18世紀，瑞典生物學家林奈在《自然系統》中，依據生物的形態結構等特征進行分類。學生在發言和補充中發現：生物分類需要一個統一的系統。

設計意圖：教師引導學生將“生活中的分類”結論遷移運用至“嘗試分類生物”中，層層遞進為生物分類鋪設階梯。對學生合理的（或與哲學家一致的）分類方案給予鼓勵，使學生激發學習的熱情和自信。

3.3.3林奈的分類系統

學生細讀“林奈和《自然系統》”，依據材料歸納：為什么18世紀后，生物學界普遍接受林奈的分類系統？

設計意圖：科學史的補充促進學生理解“林奈分類系統”被廣泛接受的必要性和必然性，引導學生關注“雙名制”等推廣的意義。

3.3.4生物分類的等級

教師通過對比《自然系統》中提出的“綱、目、屬、種”四級分類體系在當時的影響，與教材中提及的七級分類體系以及不斷發展中的“域、總界、亞門”等衍生等級的發展變化使學生明確：對生物認識的不斷深入，促進了生物分類的精細化。

設計意圖：教師引導學生以發展的眼光看待生物分類，領悟科學工作者解決發展性問題的方法和思路。

3.3.5生物分類的依據

教師從兩界分類系統，沿時間線呈現至目前主流的五界（或六界）分類系統。學生結合相關生物特征說出每一個新“界”建立的意義，在此過程中形成“生物分類主要依據形態結構、生理功能等的相似程度”的觀點。同時，引導學生思考：從原生生物界建立開始，短短的一百多年，“界”數量快速增長的原因，揭示（顯微和超顯微）技術對科學發展的推動作用。

結合教材中“生物分類的等級”示意圖，學生利用“靈長目”“人科”“黑猩猩屬”“人屬”為人類和黑猩猩完善具體分類。多年前，國際上基于分子生物學研究成果，將人科與猩猩科合并為人科，部分教學資料將黑猩猩劃分在“大猿科”或“猩猩科”是較落后的說法。現代生物分類正在滲透更為微觀的分類依據。

設計意圖：隨著認識世界技術和手段的發展，生物分類也在不斷完善。學生要在能識得生物分類圖表的基礎上，理解知識的高速更迭。

3.4生物分類的成果應用

結合以上“分類等級示意圖”，教師組織小組討論：①（結合教材）作為生物分類的最基本單位，“種”有何特征？②貓和豹、豹和虎，哪對的親緣關系更近？擁有的相似特點更多？③（可聯系教材P39課外探究）己知某種生物能產生有藥用價值的珍貴物質，但因稀少，你會如何利用生物分類學成果來搜尋替代資源？

設計意圖：教師以啟發的方式和議論的形式，促進學生自主和合作學習，實現學以致用。

3.5生物分類的發展及本課小結

教師結合自譯視頻“發展中的生物分類學”回顧歷史，介紹分子生物學技術在現代生物分類領域的應用，以及可能產生的影響。

設計意圖：教師對生物分類學宏偉發展前景的介紹激勵了學生保持探究的熱情、實事求是的態度，在未來做出自己的努力。

4教學反思

科學史觀在“生物的分類”教學中的滲透須以促進學生真實理解，發展生物學學科核心素養為最終指向。所以，在選擇科學史材料時，教師要把握好宏觀性和整體性。本設計沿著古代、近現代和現代這一時間線索，精選關鍵人物和事件，圍繞生物分類的認知性問題開展形式多樣的學習活動。在使用科學史素材時，教師需關注史料發生的社會、人文和科技發展等背景，追求史料的“豐滿、真實”，從而顯化其中蘊含的科學思維和創新思路。當然，在一節課中，未必能面面俱到。因此，在建構科學史觀的教學設計中，教師要理清科學發展脈絡，做到精選“個案”、突出“主線”，最終平衡好史料豐度與課堂教學效能之間的關系。