“科學思維”是指尊重事實和證據(jù),崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)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[1]。高考試題越來越重視考查學生的科學思維,因此基于已掌握的科學思維方法解答高考生物學試卷,不僅會幫助學生減少學業(yè)的壓力,同時還會取得顯著的成績。教師應充分認識科學思維的重要性。那么,針對如何提升學生的科學思維素養(yǎng),本文以高考全國卷理綜生物部分試題為例,對生物學試題進行分析,為教師提升學生的科學思維素養(yǎng)提供教學策略。
教學離不開課本,讓學生理解并掌握教材的內(nèi)容,認識到生物學都是科學事實經(jīng)過論證產(chǎn)生的,都是用一些簡單的概念解釋生命現(xiàn)象的。在生物學的學習中,對課本的知識點要融會貫通。要求學生不僅要知道這段話,更要發(fā)散思維,去理解這段話的核心概念,捕捉到知識點[2]。只有這樣,才會在碰到真假命題時,不會亂了陣腳,準確地選擇出心中的正確答案。
例如,高考生物卷有一道關(guān)于生物膜的結(jié)構(gòu)與功能存在密切聯(lián)系的考題,從中選取描述錯誤的選項,其中四個選項分別為:A為葉綠體的類囊體膜上含有ATP 合成的酶,B 為溶酶體膜破裂后會放出一種酶,這種酶會破壞細胞結(jié)構(gòu),C 為細胞的核膜具有雙層膜的結(jié)構(gòu),物質(zhì)可以通過核孔的通道進出細胞核,D 為位于線粒體外膜上的線粒體DNA,是一種既編碼同時還參與呼吸作用的酶。本題正確答案為D。本題考查“概述細胞由質(zhì)膜包裹,質(zhì)膜能夠控制物質(zhì)進出,同時參與細胞之間信息的交流”這一重要概念。其中A 選項不僅考查學生對類囊體在光反應場所的抽象知識掌握,還考查了對光反應過程的聯(lián)想。光合作用是生物學的重點知識,光合作用過程中既包括了光反應,又包括了暗反應。在講解本知識點時,不單單需要進行理論知識的講述,同時還要結(jié)合生活實際,發(fā)掘?qū)W生的想象力,讓學生可以完全理解該知識點。
例如考題考查學生對生物體內(nèi)的DNA 常與蛋白質(zhì)結(jié)合知識點的理解,以DNA-蛋白質(zhì)復合物的形式存在為基本,從下面四個選項中找尋錯誤的答案,其中A 選項的內(nèi)容是DNA-蛋白質(zhì)復合物存在真核細胞染色體和染色質(zhì)中,B 選項的內(nèi)容是真核細胞的核中有DNA-蛋白質(zhì)復合物,而原核細胞的擬核中沒有DNA-蛋白質(zhì)復合物。C 選項的內(nèi)容是若復合物中的某蛋白參與DNA復制,該蛋白或許是DNA 聚合酶。D 選項的內(nèi)容是若復合物中正在進行RNA 的合成,那么該復合物中含有RNA 聚合酶。本題正確答案為B。本題主旨是考查學生對審題的能力,其中的考點內(nèi)容是生物大分子,DNA 復制和遺傳信息轉(zhuǎn)錄知識點。
學生只有在理解、掌握核心概念后,才能夠在腦海中迅速找尋對應的知識點,避免相似知識內(nèi)容混淆,從而選出正確的答案。
學生在腦海里形成簡單的生物學概念,通過理解簡單的生物學概念,然后運用文字對生命現(xiàn)象做出相應的正確的合理解釋”[3]。一些試題在題干中擺出事實或現(xiàn)象,要求學生通過對題干的理解,探求其所表達的原理和概念,并運用這些原理和概念對事實進行分析。作答該類題目,學生首先要從事實中選擇有效信息,并運用信息探求其隱藏的原理;其次運用這些原理和概念對事實進行分析,找出正確答案。
例如在2018 年全國卷Ⅰ高考理綜生物卷29 試題中,就體現(xiàn)了運用生物學對簡單的生態(tài)生物現(xiàn)象進行解釋說明。高考真題中有一道題是這樣的,捕食者通過比被捕食者更快速的奔跑來獲得捕食獵物的機會,被捕食者和捕食者的某一方面進化都能促進對方發(fā)生很大的改變,這種現(xiàn)象在生態(tài)學上稱為共同進化。生態(tài)學家斯坦利“收割理論”的核心,食性廣捕食者的存在有利于增加物種多樣性的產(chǎn)生,在此過程中,食性廣捕食者增加物種多樣性的方式是捕食者會捕食數(shù)量多的物種,從而為其他物種提供了生存的機會。
教師應盡量把教學內(nèi)容問題化,創(chuàng)設(shè)有層次性、邏輯性的問題情境,利用問題驅(qū)動發(fā)展學生的思維,讓學生圍繞問題,運用概念,解釋原理。
一些高考試題要求學生在特定的新情境中,采用適當?shù)目茖W思維方法揭示生物學規(guī)律或機制,并選用適當?shù)姆绞奖磉_、闡明內(nèi)涵,確定其適用的生物學原理和規(guī)律。在面對生活中與生物學相關(guān)的問題作出決策時,利用多個相關(guān)的生物學大概念或原理,通過邏輯推理闡明個人立場。
例如在2018 年高考真題中,有一道題是針對如果DNA 分子發(fā)生突變,那么引起編碼血紅蛋白多肽鏈的mRNA 序列中一個堿基被替換,但并未引起血紅蛋白中氨基酸的序列發(fā)生改變,可能是因為遺傳密碼突變前后,血紅蛋白多肽鏈的mRNA 上相應的密碼子對應同一種氨基酸,本題也就是針對密碼子的簡并性這個知識點的考查。
教師在日常教學中要指導學生緊緊抓住句中的關(guān)鍵詞或關(guān)鍵句,采用歸納的方式方法概括生物學規(guī)律,對生命現(xiàn)象進行推測或解釋,并闡明其核心內(nèi)涵。在答題時表述嚴謹,推理嚴密,避開題目中的誤區(qū),做出正確推理。
生物學的知識點多且雜,需要教師在授課過程中做到因材施教,善于結(jié)合生活舉例子,幫助學生建立個人專屬的科學思維模式。讓學生在學習過程中發(fā)展科學思維,能夠基于生物學事實和證據(jù)運用歸納與概括,模型與建模,演繹與推理,批判性思維等方法,探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。發(fā)展科學思維不是一蹴而就,需要教師將科學思維的培養(yǎng)切實融入日常教學中,站在全面發(fā)展學生核心素養(yǎng)的高度,達成生物學教學目標。