建構主義視域下高中生生物科學思維的培養

時玉華

[摘? ? 要]高中階段的學生智力和思維能力都有了快速發展，高中生的認知不再停留在對簡單經驗的認知，更多的是學科思維。建構主義符合現代教育理念，能夠引導學生基于自身對知識的理解以及對經驗內容生成進行建構，推動學生在對問題思考、探究的過程中實現知識的意義建構，促進科學思維的培養。在建構主義視域下，可以通過鏈接資料、設置問題、繪制圖示、引發質疑、專題探究、自主實驗等策略，培養高中生生物科學思維，提升高中生生物核心素養。

[關鍵詞]建構主義；高中生物；科學思維

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》明確指出，新時期開展生物學科教學，不但要將生命觀念的真諦傳授給學生，也要將其科學思維培養起來，從而促使學生在兼具科學探究精神的同時，也勇于承擔社會責任。科學思維是指人們秉承科學思想，整理和收集證據資料，堅持以嚴謹務實的態度看待事實，并以認真求知的態度來探索事物的本質，從而掌握正確認知事物的方法，并形成有效解決事物的習慣和能力。高中階段的學生已經掌握了一部分系統化、理論化的知識，教師在實際教學中不能將學生再以“一張白紙”的教學觀念進行看待，更多的是要啟發他們對原有知識的新認知，搭建完整的知識框架，樹立新的知識體系，幫助他們完成新舊知識的融合與更深思維的探究和思考，從而引導學生在高中生物的學生學習過程中逐步提升自主學習能力，培養與深化生物學科科學思維。建構主義教學的完成離不開學生對原有知識的積累，也離不開學生學習的主動性。

一、鏈接資料，學會發現問題

“巧婦難為無米之炊。”教師的教、學生的學亦是如此。無論是教師的教還是學生的學，都離不開對教材的深入研究與挖掘。在高中階段的生物教學中，書本教材和課外讀物成學生學習的經典資料。因此，教師要引導學生學會發現問題并利用這些資料進行查閱和學習，借助鏈接資料來分析問題、解決問題，從而在這個過程中提升自己的批判思維。

在組織 “組成細胞的分子”這一單元教學時，學生初次接觸系統的微觀的生物知識，對于“細胞”這一概念有所耳聞但并沒有理論基礎。基于這樣的狀況，教師可以引導學生通過自學教材，抓住核心概念，明確“細胞中的元素和化合物”有哪些，依據在生物體內“含量”有“大量元素”和“微量元素”之分，得出“C”“H”“O”“N”“P”等為大量元素；依據在生物體中的作用，得出“最基本元素”“基本元素”“重要元素”；由此教師拓展提出問題“水在不同的狀態下可以有不同的性質特征，那么在不同的環境因素下，細胞會發生怎樣的變化？”這一問題提出后，學生沒有理論知識的支持無法回答，因此教師可以讓學生查閱資料，通過課外讀物的學習，鏈接網絡資料進行知識的填補。學生們在查閱資料以后得出：在“鮮重狀態”和“干重狀態”兩種情況下，細胞元素含量不同，由此學生發現新的問題，“細胞中化合物的含量在不同物質狀態下質量最多的是哪一種？”由這一設問，學生能夠主動發現問題，明確自己的不足之處，主動完成學習的建構過程，實現教學目標。

生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門科學，它所涵蓋的知識內容非常廣泛。學習資料對于教師的教、學生的學都是至關重要的。教師在實際教學中要引導學生關注符合認知程度的書籍、教材進行學習。這也符合建構主義理論的教學主張，建構主義認為學習是學生主動建構的過程，在這一過程中，由教師給出問題引發學生思考，學生在問題的吸引下激發學習興趣，通過資料查閱明確問題的答案，感受到知識獲取的快樂。此外，學生通過解決自己的疑問，建構知識體系，能夠更好地完成教學目標。

二、設置問題，引導邏輯推理

學習是一個不斷答疑解惑的過程。通過問題的提出、猜想、假設、證實、得出結論、總結歸納，由此將學生的知識體系進行深化，啟發學生進行思考，引導學生邏輯推理能力的提升，這樣的教學策略是促使學生提升自主學習能力與問題解決能力的有效方式。建構主義教學是依據學生原有知識并不斷引導其探究的教學方式，探究的過程是問題的提出過程，教師要利用這一特征進行引導式教學，幫助學生激活原有知識經驗來解決新的問題，并在分析問題、解決問題的過程中形成新知識的意義建構，從而培養學生科學思維品質，促進生物學習的真實發生。

在組織“基因突變和其他變異”這一單元教學時，基于學生對“基因”一詞已經具備一定的認知，教師在教學中要多以一些問題的設置進行引導。如“人類發展都離不開基因的作用，那么為什么如今人類和幾千年前有不同之處呢？”根據這一點讓學生回憶“基因”一詞在人類表型中的作用。由此引發學生思考“基因突變”的含義。“作為健康的人類而言，紅細胞都是正常的中央微凹的圓餅狀，那么一些健康存在問題，例如‘鐮刀型細胞貧血癥患者而言，他們的細胞則是彎曲的鐮刀狀，這是由于什么原因引起的呢？”根據這一問題的提出，學生結合本節教材內容進行推理，思考“基因突變”的表現，由此，邏輯思維得到拓展。教師繼續給出問題“基因突變的特點有哪些，能否被控制或者定向發生，抑或者是其頻率是否較高”。根據這樣的問題學生層層剖析、深入探討，了解基因突變的含義，對于已有的知識進行新的認知，加強新舊知識的聯系。

學生是學習的主體，教師要扮演好引導者的角色，充分尊重學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者，主動利用提問的方式激發學生的學習興趣，通過創設符合教學內容要求的情境和提示新舊知識之間聯系的線索來促使學生對問題進行思考。同時，教師再結合規范解答，將新舊知識、課內外知識進行融合貫通，引導學生從原有的知識經驗中“生長”出新的知識經驗，逐步提高學生的邏輯推理能力，達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的。

三、繪制圖示，形成認知結構

“圖示”能夠幫助學生很好地梳理教材知識。對于高中生物課程而言，抽象化、理論化的基礎知識往往使學生不感興趣。教師可以借助“圖示”引導學生整理歸納教材知識，利用“圖示”的思維過程清晰、知識結構完善等優點來幫助學生建立知識體系，發展學科思維，從而形成符合自己認知的邏輯體系。

在教學“基因和染色體的關系”這一單元時，學生為了梳理“染色體”的知識結構，同時避免將之前所學內容進行混淆，可以依靠“概念圖”進行探究。在具體學習過程中，教師可以引導學生按照自己的認知習慣和思維方式將與“染色體”有關的概念進行圖示分解并具體填充內容，包括其概念、組成、細胞分裂時染色體的變化、細胞分裂時染色體的復制加倍保證了遺傳的穩定性等相關的知識內容，將與之有關的物質基礎、遺傳規律、細胞分裂等進行比對，在比較內在聯系中區分它們的本質，在梳理關系中明確其核心內容。這既是對新知識的學習，也是對原有知識的回憶和重新組合，“概念圖”能夠幫助兩者進行很好的融合，幫助學生系統地梳理與整合相關知識內容，不斷充實與完善個人的知識體系。

“圖示”能夠幫助學生很好地解決知識歸納的問題。由于學生的獨特性導致每一個“圖示”都不盡相同。在這一過程中教師要幫助學生按照自己對知識的理解進行制作，尤其注意“圖示”不是知識的總結，不宜過于瑣碎，更多的是框架結構的補充。在這個基礎之上，教師再引導學生通過順應和同化兩個平衡機制來進行主動建構學習，建構起了新的認知圖式，實現對知識深刻的、真正地理解。

四、引發質疑，鼓勵批判思維

發展學生批判性思維能力是高中生物學課程的重要目標。具體到高中生物學科的教學過程中，教師要遵循建構主義理論的思想指導，為學生創造發現錯誤、質疑思考的機會，引發學生的認知沖突，讓學生學會批判性地思考與分析問題，在這個過程中讓學生通過自己的思考來理解新知識，解決新問題，實現課堂知識的意義建構。

在講到“光合作用中光反應與暗反應”的知識內容時，很多學生誤認為暗反應在光下不能進行，那么這樣的說法到底是正確還是錯誤呢？學生對此給出了不同的觀點，教師可引導學生重新回歸教材，并通過出示相關視頻、圖片的介紹來幫助學生正確理解和區分這一知識。通過深入剖析，學生總結得出光反應的進行必須在光下，并在一定范圍內隨著光照強度的增加而增強，光照不是限制暗反應的直接外界因素，但需要光反應的產物NADPH和ATP。那么，這就引發了學生對于光反應和暗反應的對比分析，教師可由此組織對比探究的課堂活動，讓學生歸納光反應與暗反應的區別與聯系。這樣教學下來系統性更強，學生的學習積極性與探究欲望也非常高，取得了積極的教學效果。

高中生物教師要意識到質疑的出現不僅是課堂偶爾產生的生成性資源，更是教師可以有意設計、主動創設的課堂教學條件。要想發揮出質疑在培養學生批判性思維能力方面的積極作用，教師就要把握好質疑的時機，選擇探索意義較大的問題或者是教學重點、難點來引發學生的思考，逐步培養與提升學生的理性思維能力。

五、專題探究，解決具體問題

建構主義教學理論強調，知識不是憑空產生的，而是逐步建構起來的。對于學科教學而言，教學具有一定的目的性，課程單元的分類是專題探究的集中體現。對此，教師要不斷引導學生開展專題探究，以解決具體問題為起點，讓學生在思考、分析及解決問題的過程中逐步實現知識的意義建構，從而培養學生的操作能力和邏輯思維能力。

在進行“酶的特性”這一單元教學時，教師主要依靠驗證式實驗和探究式實驗教學。教師組織學生進行分組實驗，每組學生準備適量地加酶洗衣粉，三個足夠容量的玻璃杯，三塊帶有污漬或人為傾倒油漬的抹布，以及滾燙的熱水、45°左右的溫水和已經在冰箱放置一夜的冰水等實驗器材。每組學生根據這些材料進行實驗，將抹布和加酶洗衣粉分別放置于熱水、溫水和冰水中，觀察抹布的潔凈狀況。學生不難發現在溫水中的抹布是最快干凈的。由此教師讓學生閱讀洗衣粉的使用說明，并進一步分析加酶洗衣粉為什么只適用于溫水狀態，由此教師引出本節課的專題探究任務，讓學生通過實踐操作來進一步探究影響酶活性的條件，對這一知識有更深刻的認知。最后再利用課堂知識解釋酶的作用條件較為溫和，開水使酶“失活”，冷水抑制酶的活性。在學習中依據具體問題進行歸納和解答，通過這樣的方式來提升學生理解與應用課堂知識的意識與能力。

在實際教學中，教師要引導學生學會動手實驗，根據專題教材進行探究，以解決問題為基點，從而分析問題的本質，完成教學目標。同時，在科學探究性學習活動中，學生的元認知同樣起著關鍵的作用，教師要注重在引導學生展開專題探究的過程中逐步增強元認知能力與水平，對自己學習行為及思維過程進行反省和思考，以此來有效提升學生的自主學習能力。

六、自主實驗，激活創新意識

學生的學習過程是知識信息的獲取、加工、形成認知結構的過程，因此，教師要不斷創新與優化教學策略，發揮出實驗教學培養學生動手、動眼、動腦能力的積極作用，更多地采用引導學生進行自主實驗的方式來展開高中生物學科的教學，在實際操作過程中加強學生對知識的認知，將書本知識在實踐中內化、提升，激活他們的創新意識。

在 “DNA的分子結構”這一單元教學時，對于“DNA”學生早已耳熟能詳，但“DNA雙螺旋結構”的相關知識學生并不能很好地表達。對這一知識，教師可以借助模型進行表達，能夠使學生一目了然。對此，教師可以通過實驗的方式讓學生自己結合學科內容進行設計，根據對“DNA雙螺旋結構”的理解，結合自己已有的實驗器材進行設計，充分利用“曲別針”“泡沫塑料”“紙片”“牙簽”“橡皮泥”等進行實驗。在這一過程中，學生要先進行設計，明確自己的實驗作品，了解能夠用何種材質代替何種生物物質。不僅如此，學生還可以根據對課程內容的理解尋找合適的材質進行實驗，教師幫助學生完善實驗過程，既是進行知識的講解也能夠縮短錯誤時間，提升教學的效率。

實驗的過程是學生知識反饋的過程，生物實驗有利于學生生命觀念的形成與理性思維能力的提升，在這一階段教師要充分尊重學生的主體地位，讓學生借助實驗來理解生物基礎知識和基本技能的同時，提升科學探究能力。教師對于學生錯誤的操作或對知識的錯誤理解進行更正，使學生對所學內容有更加深刻的認知，從而激活學生的創新意識，培養學生的創新思維。

參考文獻：

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（責任編輯：姜波）