借生物模型，達科學思維

邵虹

摘要：筆者以蘇科版生物教材八年級上冊《人體的神經調節》為例，結合具體生物模型分析，積極探索培養學生科學思維能力的策略，促進課堂中科學思維的落實。

關鍵字：生物模型;科學思維

在《普通初中生物學課程標準》的指導下，促進學生逐步發展、完善和最終達成科學思維是當下教育者思考和解決的問題，越來越多的一線教師發現生物模型成為當前課堂上促進學生科學思維提升的工具之一，本文就以蘇科版八年級上冊《人體的神經調節》一節為例，結合實際制作的模型，闡述如何恰當使用生物模型以達成學生的科學思維。

1科學思維的內涵

《普通初中生物學課程標準》指出“科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物，解決實際問題的思維習慣和能力。”科學思維的培養重在利用模型與建模、批判性思維和創造性思維等方法探討解釋生命現象，審視或論證生物學社會議題。科學思維的提升是在學習過程中達到的，尤其是動手實踐環節。學生通過自身實踐獲得的體驗、領悟、反思、反饋使學生的知識更加系統化、邏輯更清晰，也在這樣的過程中習得了歸納、推理、分析、演繹、綜合、批判、創新等一系列科學思維方法，因此也更加能夠基于生物學知識解決生活生產的實際問題，達到科學思維的核心要求。

2生物模型的特點

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所做的一種簡化描述，因而模型具有將抽象知識直觀化，復雜問題簡單化的特點，增強學生的學習興趣和主動性，還有利于培養學生自主探索、自主學習的能力，并形成解決科學問題的思維模式，因此生物模型與科學思維的內涵高度契合。

本文就以《人體的神經調節》一節中設計的3個模型：兩種神經元模型和反射弧模型展開探討。

3以生物模型為載體發展科學思維的策略

3.1 神經元模型1：依托教具，教師導引，化零為整，培養科學建模思維

科學建模是一個動態詞匯，因為它是一個過程，首先，需要明確建模的目的;其次需考慮使用何種表征方式;之后，學生分組進行建模活動并評價模型。在科學建模的過程中，學生由知識要素零碎且相互缺乏聯系逐漸變為知識結構圍繞核心要素組織，能基本把握事物的基本特征，最后達到知識結構圍繞核心要素組成系統，核心要素與其他要素間的關系均與科學一致，也就是科學思維的水平[1]。如在“人體的神經調節”一節中，由于學生關于神經元的知識要素零碎且無法形成聯系，知識結構難以圍繞核心要素展開，很難達到自主建模的水平，此時教師可以適當引導并通過提前設計來引導學生進入主動建構的學習活動中。首先，教師需要明確建模目的：即能準確描述神經元的基本組成要素，教師可適當回顧教材上的神經元模式圖，這是建模的理論依據。然后，教師提供課前準備的材料。如乒乓球代表細胞核，八角金盤葉代表樹突和細胞質，電線代表軸突，去掉筆芯的黑水筆管代表髓鞘，同時向學生介紹材料在建模時的表征方式，學生就能明白如何使用以及如何構建是科學的;之后，以小組為單位開始建模，此時教師需要及時觀察學生的操作和聆聽學生的討論。最后，評價每組學生的模型，應先糾正錯誤的認知并修正，再組織學生一起評價模型：連接方式是否科學;所選材料的大小比例是否科學;模型是否可以為后續神經元的功能學習所用......學生通過生物學的事實和證據，在建模過程中科學思維得以發展。

3.2 神經元模型2：依托教具，啟迪思維，敢于質疑，培養批判性思維

在當代課堂中，以教師為主體的課堂很容易演變成教師就是權威的局面，學生對于教師的想法、行為不敢提出質疑，久而久之，學生的批判性思維和質疑精神蕩然無存。因此啟迪學生的思維，培養批判性思維勢在必行，如在“人體的神經調節”一節中，學生完成模型1的構建后，無人提出任何疑問，教師可以引導學生發現問題，勇于質疑并提出質疑。教師展示神經元結構的3D視頻提問：與視頻中的神經元相比，模型1有什么局限性？學生結合模型1和視頻，通過小組合作分析，深入思考后提出觀點：模型1的細胞體不夠立體化，八角金盤葉使其平面化，與真實神經元的細胞體結構相去甚遠。教師乘勝追擊又問：那么可以怎樣改進？學生提出可以用柚子、無花果等較為立體的水果代替八角金盤葉。教師提出有待思辨的問題，制造學生認知上的沖突，促使學生對比模型和視頻中的對應結構，運用批判性思維尋找答案，神經元模型不斷改進的過程說明了學生面對質疑，敢于突破迷信權威的思維局限，懷有批判和質疑的精神看待現有的知識、觀念，而不是一味地去接受，利用審視的態度發現問題所在[2]，同時根據自身邏輯作出主張的思考。學生在質疑的過程中，思維的嚴謹性也得到了訓練，因而也培養了學生的批判性思維的態度和能力。

3.3 反射弧模型3：依托教具打破定式，多方探尋，培養創造性思維

創造性思維是人在創造性過程中的思維方式，具體是指根據一定目的，運用一切已知信息，采取獨特的、別出心裁的對策解決問題過程中表現出來的智力品質。在日常教學中，我們往往會形成思維定式，它所產生的消極作用很難讓學生進行創造性的思考。如在“神經元的功能”的教學中，教師常采用“展示教材的神經元模式圖→教師講解神經元的結構、功能→學生死記硬背結構、功能→習題填空鞏固”的教學模式，這忽略了知識形成過程，也扼殺了創造性思維的發展。那么從培養學生的創造性思維角度該如何教學呢？下面以“神經元的結構和功能”為例展開探討，教師首先提供給代表“感受器”、“效應器”、“神經中樞”卡片，并布置任務：利用剛剛制作的模型①、②和卡片，對照教材上的模式圖，拼搭出反射弧模型。學生小組合作，互相交流，完成后又推翻，再修改，同時鼓勵學生大膽猜想，依據已有經驗做出一些推測的思維方法，這不僅是一種重要的思維形成，也是解決問題的一種方法，最后讓學生講每組作品呈現在講臺上。學生在構建模型的過程中，有觀察、有思維、有實踐，教師將這三者巧妙聯系起來，就能讓學生學得深入、全面，有助于創造性思維的培養[2]。學生的模型主要有幾處集中的錯誤體現：①傳入神經的細胞體在神經中樞外部，傳出神經的細胞體在神經中樞內部②感受器和效應器位置放反了。所以接下來，針對學生的模型教師提問：A.該反射弧中有幾個神經元？B.你是依據什么找到的神經元？C.哪個是傳入神經？哪個是傳出神經？如果不標示文字，你是如何區分的？（提示觀察細胞體位置）學生通過交流討論后發現有三個神經元因為有三個細胞體，傳入神經的細胞體在神經中樞的外部，傳出神經則相反。教師繼續追問：①傳入神經在感受器和神經中樞之間起什么作用？②傳出神經在神經中樞和效應器之間起什么作用？③信號在反射弧中傳導的方向和路線是什么？學生結合教材內容進行學習，認識到神經元能起到產生興奮、傳遞興奮的功能，所以信號在反射弧中的傳導方向就是感受器→傳入神經→神經中樞→傳出神經→效應器。利用學生構建的教具，突破傳統教學模式，灌輸變啟發，被動接受變激發思考，不是針對神經元枯燥的講解其結構和功能，而是將單個的神經元放入更大的大知識體系中去認識它的結構和功能，學生就能通過創造思維產生新的思維成果。

4結束語

科學思維的形成和發展不是一蹴而就的，課堂時間又相對有限，而生物模型可以在較短時間內激發學生的科學思維：模型預想、設計、實現需要科學建模生物;批判性思維能指引學生思考模型的局限性和改進方案;創新教學方式，別出心裁使用模型需要創造性思維，借力小小的生物模型，卻能掀起大大的科學思維風浪。

參考文獻：

[1]趙萍萍， 劉恩山. 從新課程標準理念下的高中生物學建模教學策略[J]. 生物學通報.2019，02（54）：10-14.

[2]何耀華. 在生物學教學中運用批判性思維工具培養學生的科學思維[J]. 生物學通報.2018，09（53）：40-42.

[3]陳柳清. 探析核心素養視域下高中生物科學思維培養策略[J]. 華夏教師.2018：14-16.