基于科學思維培養的初中生物學概念教學策略
——以“神經調節的基本方式”為例

宋 燦

（長沙市中雅培粹學校 湖南長沙 410007）

生物學概念是對生命現象和生命活動規律的本質概括，是中學生物學教學內容的主要呈現形式，是形成生命觀念并發展態度責任的基礎。概念是思維的產物，教師應注重概念在學生頭腦中的形成過程，引導學生基于科學思維建構和掌握概念，順應學生的心理認知和思維發展特點。與此同時，概念教學也是訓練和提升學生科學思維的過程。

“神經調節的基本方式”出自人教版初中生物教材七年級下冊第四單元第六章第三節。神經調節以神經系統的結構為基礎，是結構功能觀的具體體現。教學可將“反射”作為本節概念教學的立足點。反射的本質內涵是：反射以完整的反射弧為結構基礎。反射分類及各種反射現象則是反射的外延（表1）。

表1 “神經調節的基本方式”概念教學的實施策略

1 在概念建構中培養多種科學思維

建構概念是指教師在事實基礎上，通過科學思維的方法幫助學生在頭腦中形成概念。建構概念不僅要明確概念的定義，更要得到概念的本質內涵和外延。

1.1 基于抽象與概括，初步感知概念

抽象是通過分析具體事物，提煉抽取出一般的、本質的特征。概括則是將抽象出的本質特征結合在一起，獲得事物的共性。抽象與概括是形成生物學概念的基本方法之一。

本節教學開始，教師組織課堂活動：教師每隔2 s念一個詞，要求學生聽到水果名稱后拍手。通過切身實踐，學生體會到該活動的進行依賴于聽覺的產生、對語言的理解與判斷、大腦對雙手動作的支配等在神經系統的調節下完成的活動。教師基于此設置問題：①為什么你會拍手？②聽到水果名稱，全班同學都拍手，說明反應有何特點？③拍手反應受哪里調控？通過分析，教師明確以上生命活動是神經調節的基本方式——反射，并引導學生由此事例中提煉反射有3個要素：一定刺激為前提、神經系統為結構基礎、規律性反應為結果，從而進一步概括反射的定義。

以上情境承接了學生在本節之前關于聽覺形成和大腦皮層有感覺、語言、運動相關神經中樞等事實性知識的理解，既是從學生學情出發，也能夠建立本章前后知識間的緊密聯系。教師組織全員參與且效果明顯的活動，有利于學生形成對神經調節的認識，對建構概念有良好鋪墊作用。

1.2 基于分析和判斷，辨析概念本質

在以上教學過程中，學生對“反射”定義的概括是基于典型事實形成的，教師在之后的教學中需要以其他事實和例證來強化學生對“反射”本質的辨析。

教師可以列舉一些事實讓學生進行判斷，如含羞草葉子受到觸碰會下垂，物體在眼前突然出現你會眨眼，嬰兒膀胱里尿液多了就會立刻排尿，手被針刺立刻縮手，手被針刺覺得痛等。基于對實例的分析判斷，學生能夠更透徹理解反射的定義和三要素。學生了解眨眼反射、排尿反射、縮手反射等事實性知識，也有利于理解“反射”的概念外延。

1.3 基于類比思維，明確概念內涵

類比是通過分析比較未知事物與已知事物的某些相同屬性，從而遷移獲得未知事物其他屬性特征的思維方法。類比中的已知事物越形象直觀，未知事物的理解則越容易、越透徹。

教學中，教師借助動畫和流程圖創設情境：展示用臺式電腦寫文章時，指令信息依次經過鍵盤、數據線、電腦主機、數據線和顯示器。學生大致講述電腦這五部分的功能，在教師的引導下與“聽到水果名稱拍手”的反射活動進行類比分析，回答以下問題：有哪些結構參與，各有什么功能？學生說出所需的結構包括：耳蝸（接收聲波刺激）、大腦皮層（形成聽覺、對語言信息作出判斷、向手的方向傳出指令）、手部肌肉（作出拍手反應）以及三者間傳遞信息的神經。教師總結感受器、神經中樞、效應器，以及傳導信息的傳入神經和傳出神經結構名稱，并說明這五部分構成了反射的結構基礎——反射弧（圖1）。

圖1 基于類比建構“反射弧”的流程圖

教師通過類比分析，由功能反推結構，符合學生的認知習慣，能夠加深學生對概念內涵的把握。在此基礎上，教師要求學生閱讀教材內容，明確縮手反射的反射弧和各結構的位置及功能，幫助學生將自主建構的知識體系與教材上的依據對應起來，強化對反射弧的認識，更深入地領會結構與功能觀。

1.4 基于演繹和推理，深化概念內涵

演繹和推理要求學生在已有概念、原理和規律的基礎上，通過分析、討論、觀察、實驗等方法，探討和解釋新的問題并最終得出結論。

教學時，教師創設縮手反射的真實情境，并提問：手被針刺時，疼痛和縮手哪個先發生？學生分析疼痛路徑和縮手路徑，明確手被針刺后，皮膚中感受器產生神經沖動傳入脊髓，脊髓再將神經沖動同時傳向大腦的感覺中樞和手部的效應器。由于脊髓到達手部效應器經過的神經元少，路程更短，因此縮手在前。但因為神經沖動傳導的速度太快，人體便很難分辨疼痛和縮手的先后順序。教師在此基礎上提供另一種情境：護士給手指扎針取血時，大腦會向脊髓傳達“不縮手”的指令信息。教師明確這一現象不是反射，同時說明大腦是人體最高級中樞，對脊髓也有調控作用，并引導學生進一步推理出：當神經中樞在脊髓而不在大腦時，反射弧的路徑短，反射更快發生，可以避免有害刺激對人體的傷害。教師進一步明確這是人在長期進化歷程中形成的使機體適應一定環境的保護策略，初步體現進化與適應觀。

以上教學環節中，教師通過組織學生對同一生命現象的兩種情況進行探討，使學生區分開反射活動與感覺的形成區，對反射與反射弧有了深度理解。學生的思維活動環環相扣，層層推進，有效提高了邏輯思維能力。

1.5 基于比較和分類，拓展概念外延

依據一定的標準或目的，對不同事物的屬性特征進行比較，可以確定事物間的異同點。根據比較得到的異同點，將相關事物分成不同種類的方法，即為分類。比較和分類有利于挖掘事實的本質特征，實現從現象到本質的認識，建立完善的概念外延。

教師帶領學生探討的實例皆屬于反射的外延。依據神經中樞所在部位和反射的獲得途徑兩點來進行比較，學生可以將這些實例分為兩類。縮手反射等神經中樞不在大腦皮層，先天就有的，為簡單反射。而“聽到水果名稱拍手”一類的反射，需要經過大腦的分析和判斷，是個體后天生活中獲得的，為復雜反射。簡單反射使人體適應環境，滿足基本的生存需要；復雜反射產生于不斷變化的環境，使人能夠更好地生存。教師以吃梅止渴、看梅止渴、談梅止渴為例，引導學生進行分類，進一步理解反射的外延，并指出與語言文字有關的反射是最復雜的，也是人類特有的。

2 在概念應用中培養批判性思維

批判性思維是指秉承求真求實的思維態度，通過綜合運用諸多思維方法，對事實的合理性、局限性進行判斷和思考，是一種高階思維能力。批判性思維并不代表全盤否定，而是多角度的、開放性地闡明見解主張。在概念應用階段，學生要能以辯證的態度看待和解釋相關的生命現象和基本事實，培養批判性思維。

教學時，教師組織學生進行“膝跳反射”實驗，學生由結果可知，膝跳反射在健康學生群體中的成功率不高。同時，教師介紹嬰兒的膝跳反射實驗往往能成功的現象，要求學生比較分析兩種不同結果的原因，并結合教材原文中提到“醫生常用膝跳反射來檢測人體神經系統對刺激發生反應的狀況”的內容，要求學生分析這種方法的可行性。對于此問題，學生作出判斷并進行因果闡述，教師由此可評價其思維的嚴謹性和批判性。

3 在概念轉化中培養模型與建模思維

模型是概念的一種簡化描述，建構模型并加以分析應用可有效實現概念轉化，使學生建立起邏輯清晰、形象直觀的概念模式。建構模型是一個抽象化再具體化的過程，需要學生精準提煉重要概念的本質與核心要素，通過實物、數學式、文字等形式呈現出來。生物學中的模型包括物理模型、數學模型和概念模型等。

在前期完成對“反射”概念的建構之后，教師可引導學生建立起本節的概念模型（圖2）。概念模型的構建基于學生對重要概念的分析、綜合、抽象和概括，能夠提升學生的科學思維水平。學生通過建模，重點突出“反射”的概念，明晰知識點的層級關系，將各要素間緊密銜接，形成一個系統化體系。

圖2 “神經調節的基本方式”概念圖

本節教學實踐深刻反映出科學思維既體現在對生命現象的分析與把握中，也融入在探究實踐活動的設計與實施過程中。設置真實情境與合理任務，基于科學思維的方法，從事實中建構概念，應用和轉化概念，是概念教學的有效策略。在此過程中，學生發展認識事物、解決實際問題的思維能力，逐步提升尊重事實與證據的思維品質，更有效的培養生物學學科核心素養。