概念是在認識過程中,從感性認識上升到理性認識,把所感知的事物的共同本質(zhì)特點抽象出來,加以概括形成的。生物學概念的學習不是機械理解,更不是單純記憶,很多學生在概念學習時存在這樣的問題。本質(zhì)上概念是思維的基本形式之一,是思維的產(chǎn)物,而科學思維是形成概念的重要工具和途徑[1]。教師在教學中可基于生物學事實和證據(jù),運用歸納法、綜合概括、邏輯推理、模型構(gòu)建、批判性思維等方法引導學生構(gòu)建概念。生物學教材設計是非常重視概念構(gòu)建的,教材中的許多欄目如“思考·討論”、“科學史話”、“科學方法”以及教材課后習題中的“思維拓展”訓練等都可以作為素材來引導學生分析、思考,最終形成概念。本文以幾個教學實例來分析科學思維在生物學概念構(gòu)建中的作用。
例1 光合作用概念的構(gòu)建。
在學習“光合作用”時,為了幫助學生理解和掌握光合作用的概念與原理,可以搜集相關的光合作用探究史組織教學,運用科學思維的方法去引導學生形成概念(表1)。
表1 光合作用探索過程中主要科學思維方法列表
教學中沿著光合作用的探索歷程,以“提出問題—實驗設計—得出結(jié)論”的演繹方法為主線,引導學生基于生物學事實,通過分析、比較、演繹推理等方法進行思考,不斷完善對光合作用的認識,最終學生自主歸納概括出光合作用的概念:“光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物,并釋放氧氣的過程”。
例2 基因概念的構(gòu)建。
在基因概念的學習時,教師可利用教材上“思考·討論”中的生物學事實或適當增加一些事實證據(jù),設計一系列問題串,引導學生通過討論分析、比較、推理等思維過程逐步得出“基因是DNA 分子上的片段”、“基因有遺傳效應”等結(jié)論,最后通過綜合概括得出“基因是有遺傳效應的核苷酸片段”(表2)。
表2 基于科學思維方法構(gòu)建基因概念
例3 能量流動概念的構(gòu)建。
構(gòu)建模型可以使研究對象簡化和直觀化,便于理解,是一種重要的科學思維方法。例如在學習“能量流動”概念時,就可以引導學生構(gòu)建相關概念模型,達成對能量流動概念的理解掌握。教學時,教師可先帶領學生簡要回憶已學過的知識或前概念如:①光合作用、呼吸作用;②生態(tài)系統(tǒng)的成分(生產(chǎn)者、消費者、分解者等);③食物鏈、食物網(wǎng)及營養(yǎng)級。接著教師可設置一組問題,學生通過分析、歸納、推理得出每個問題的答案(表3)。
表3 基于科學思維方法構(gòu)建能量流動概念
在此基礎上,教師進一步給出能量流動概念模型框架(圖1),通過剛才的分析、歸納指導學生在框架的相應位置方框中填入能量的“輸入”、“傳遞與轉(zhuǎn)化”與“散失”,能量流動的概念模型建構(gòu)基本完成。最后,教師再給出賽達伯格湖能量流動分析這一事實案例,指導學生對此圖解進行觀察分析,從“包含的生態(tài)系統(tǒng)成分”、“能量流動渠道”、“輸入系統(tǒng)的總能量”、“能力的去向”、“能量流動特點”等幾個方面將其與構(gòu)建的能量流動概念模型進行一致性比較,從而對模型進行檢驗。經(jīng)歷能量流動概念模型的構(gòu)建過程,學生自然而然得出:“生態(tài)系統(tǒng)的能量流動就是能量的輸入、傳遞與轉(zhuǎn)化、散失的過程,流動過程中能量是單方向不可逆的且逐級減少”。
構(gòu)建概念的過程是一個科學思維的過程,教師在進行概念教學時,可指導學生從生物學事實或證據(jù)出發(fā),引導學生運用歸納、推理、演繹、模型構(gòu)建等科學思維方法去逐步構(gòu)建概念。在構(gòu)建概念的同時,學生還會在已學過的概念及新概念之間建立聯(lián)系,形成良好的知識網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這不僅使學生對概念的理解掌握更加透徹,還可以訓練學生科學思維方法的運用,促進核心素養(yǎng)的提升。