基于理性思維培養的高中生物教學設計

馮建剛 韋慧旋

摘要：本文以“血糖調節”專題復習課為例，以理性思維培養為切入點，以經典試題分析為載體，深入探討信息圖式化的學習策略，試圖優化教師教學設計，發展學生能力，提高教與學有效性，為一線教師提供參考。

關鍵詞：科學思維;情境教學;信息圖式化;教學設計

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是其特有學科屬性。縱觀近幾年生物高考試題，試題突出對“核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識”的考查，還呈現“重探究，重思維，重表達”等特點，生物學科核心素養培育成為一線教師課堂教學改革的風向標。為深入貫徹黨的十九大精神，落實立德樹人根本任務，發展素質教育，筆者緊跟柳州市教育局實施的普通高中“新課程、新教材、新高考”即“三新”綜合改革項目，以《中國高考評價體系》為依據，以生物課堂教學改革為主陣地，以優化教學設計為發力點，開展基于理性思維培養的課例研究，在教學實踐中落實新課程和新教材的理念和要求。

一、立足情境教學，培育理性思維

在核心素養作為當今世界各國課程改革的風向標，一線生物教師如何實現對生物學科核心素養的培育？筆者就生物學科核心素養將生命觀念、科學探究、科學思維、社會責任，四者可構建如下關系圖：

教育家杜威曾指出，學生在思維前必須有一個大情境，思維才能夠充分的從一點到另一點進行連續活動。從近年生物試題情境化可說明：情境是能夠孕育和發展思維。根據呈現方式，情境又分為文字展示情境和圖表分析情境。理性思維是建立在數據和邏輯推理上，對事物或問題進行觀察，比較，分析，概括，推理的一種思維。科學探究就是人們在研究各類科學特別是自然科學問題時所采取的方法。上圖顯示，理性思維與科學探究存在邏輯關系，二者協同促進生命觀念形成。而開展科學探究，必定是以問題為思維起點。可見，培養學生的理性思維是生物教學的重要任務指標。教師如何培養學生的理性思維？教學設計作為教學活動制定藍圖，筆者以高三復習課《血糖調節》設計的兩道試題教學為例，依托情境，采用“信息圖式化”學習策略，在獲取與加工信息過程中訓練學生思維，實現從激發思維層面到進階訓練思維。

二、剖析經典題型，實施“信息圖式化”策略。

（一）文-圖轉換

例1：科研小組將禁食一段時間的幾只實驗小鼠腹腔注射等量胰島素溶液，一段時間后，均出現反應遲鈍、嗜睡等癥狀，為緩解上述癥狀，采取了幾種措施，以下有關解釋或處理措施錯誤的是（）

邏輯是人通過概念、判斷、推理，論據來理解和區分客觀世界。科學探究過程需要清晰的邏輯思維。如何將文字轉化為可視的思維？筆者嘗試構建“信息圖式化”模型（圖1），從文-圖轉換中培養學生科學思維能力。

根據上述模型，筆者進行教學設計時，以本例題科研小組將向禁食一段時間的幾只實驗小鼠的腹腔注射等量胰島素溶液為情境，構建立文-圖轉換如下4步;

教師采用文-圖轉換策略，引導學生進行四步信息圖式化處理，及時靜脈注射適量的生理鹽水是無法升高血糖，自然無法實現題目情境中所提出的緩解小老鼠均出現反應遲鈍、嗜睡等癥狀。故答案為：B。

（二）圖-圖轉換

圖表是生物學研究最常用的分析工具之一。圖表分析情境是一類思維含量較高的情境，它是利用圖表呈現結果，讓學生識圖，并通過分析做出推理和判斷，依托數據讓學生進行深度加工，分析結果。它既有對信息的歸納總結，又有對圖表的分析理解，并且通常還需要從圖表中發現問題進行推理和判斷。圖表分析就從分析，評估，假設等多方面培養學生思維的獨立性和批判性，由單向思維到多向思維發展。讓學生能綜合運用學過知識，更深入回答和理解情景中提出的問題，對學生思維品質提升大有裨益。高中生物教材中也特別強調對數據分析和解讀，每章最后的復習部分都有數據分析習題。可見，

例2：給實驗鼠靜脈注射不同劑量的胰島素，測得血糖的補充速率和消耗速率如圖所示。

請分析回答：

（1）根據上圖，曲線a表示的是____________________。

（2）隨著曲線a的下降，非糖物質向葡萄糖轉化的速率_______________（填“加快”“減慢”或“不變”）。

曲線b的上升是結果。

（3）當胰島素濃度為40μU4/mL時，在較長時間內血糖濃度____________________（填“會”或“不會”維持相對穩定。

（4）目前已知的既能使曲線b上升又能使曲線a下降的激素________________________________________。

（5）本實驗的自變量是____________________血漿胰島素含量____________________，包括____________________和____________________兩部分。

參考答案：（1）血糖補充速率（2）減慢? ?胰島素的增加促進組織細胞加速攝取、利用和存儲葡萄糖，血糖的消耗速率上升。（3）不會 （4）胰島素（5）機體產生的胰島素? 注射的胰島素

上述試題，利用數學模型直觀呈現不同劑量的胰島素對血糖的補充速率和消耗速率的影響，但無法呈現影響變量關系的內在機理。筆者在設計教學時，利用圖-圖轉換策略，形成兩條思維路徑。第一條是根據數學模型建立實驗的變量關系，注射胰島素后，隨著胰島素含量的增加，血糖的消耗速率和血糖的補給速率跟著發生變化，判定a、b表示什么。第二條是從胰島素和胰高血糖素的功能出發，構建血糖的消耗速率和血糖的補給速率關系。（即胰島素的功能是促進組織細胞攝取、利用和存儲葡萄糖，胰島素含量的增加會加速血糖的消耗進而降低血糖。同時胰島素對胰高血糖素具有抑制作用，胰高血糖素會隨著胰島素的增加而減少，進而導致肝糖原的分解和非糖類物質轉為葡萄糖減慢，血糖的補給速率降低。）最終借助數學模型，構建原理模型圖如下：

從“文-圖轉換”和“圖-圖轉換”兩道典型例題教學片段中，信息圖式化學習策略具備以下功能：①解釋新信息，從而獲得有效的推論。②提供某些事實，填補原來知識的空隙。③對未來可能發生的事的預期加以結構化。筆者立足試題情境，將問題分析形成思維線路圖，在梳理知識相互關系中培養邏輯思維，發展思維品質，促進教與學，形成生命觀念，是落實學科核心素養的具體體現。更為關鍵的是，清晰呈現了“信息圖式化”學習策略具有“信息外顯化”“思維可視化”和“答題規范化”的作用。

在發展素質教育時代下，“無情境、無命題”的高考命題風向標，成為教師關注的熱點。因此，一線生物教師在設計教學時，在實施情境教學時，可嘗試實施“信息圖式化”學習策略進行教學設計。訓練學生在處理不同信息時建立關聯中用原理解決問題。這不僅在一定程度上培養學生獲取信息的能力，而且培育學生理性思維，學生的知識得到升華，發展學生能力，提高教與學有效性。

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