（常州市北郊高級中學 江蘇常州 213001）

1 基于真實情境培養(yǎng)學生科學思維的可行性

就高中生物教學而言，基于真實情境的生物課堂教學是非常重要且必要的。情境認知理論認為：“知識”具有情境性、協(xié)商性特征；“學習”具有情境性、社會性特征；要將學習活動拋錨在真實的知識生成和應用的情境中，促進學生在情境、實踐中建構知識。此外，腦科學研究表明：情緒信息總是比其他信息優(yōu)先得到加工，且留下難以磨滅的情緒記憶?？梢?，人腦的這些功能也為情境學習提供了生理基礎。

在提倡生物學學科核心素養(yǎng)的背景下，探討情境教學與培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)之間的關系成為重要課題，核心素養(yǎng)的形成與情境創(chuàng)設密不可分。生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任4個維度。其中，科學思維維度要求培養(yǎng)學生批判質疑的精神和態(tài)度，培養(yǎng)證據(jù)意識、獲取證據(jù)和評價證據(jù)的能力，培養(yǎng)學生邏輯思維的嚴謹性、全面性、深刻性和流暢性。學生在真實、具體的教學情境，激發(fā)興趣，在興趣內驅力下活躍思考，從而不斷深化、拓展科學思維各個維度。

下面以“基因突變”一節(jié)教學為例，在高中生物課堂教學中嘗試通過創(chuàng)設真實、具體的多種情境培養(yǎng)學生的科學思維。

2 情境創(chuàng)設培養(yǎng)科學思維的教學案例分析

2.1 熱點情境引發(fā)思維

教師展示熱點資料，創(chuàng)設情境：2011年，在大地震中受損的日本福島核電站發(fā)生嚴重核泄露事件，在核電站周圍檢測到放射性物質，如131I和137Cs。人吸收131I可誘發(fā)甲狀腺疾病，核污染的輻射作用可直接造成人體損傷，并誘發(fā)基因突變。接著，拋出新問題：基因突變的本質是什么？對生物體會造成怎樣的影響？

設計意圖：學生在日常生活中會了解到許多媒體報道的熱點事件，但對其認識大多是模糊的，教師可在教學中進一步明確。教師以真實的社會熱點事件作為導入的情境素材，不但能引出本節(jié)的重要概念“基因突變”，而且符合學生的認知水平，從而引起學生積極思維并能對基因突變初步形成直觀、感性的認識。

2.2 科學史情境促進思維

教師展示科學史素材：1910年，一位醫(yī)生接診了黑人貧血癥患者，鏡檢時發(fā)現(xiàn)該患者的紅細胞不是正常兩面凹的圓餅狀，而是呈鐮刀形，故稱為鐮刀型細胞貧血癥，該病在缺氧時易發(fā)病。教師設置層層遞進的問題：該病可能與紅細胞中哪種物質有關？通過比較正常和異常的血紅蛋白部分氨基酸片段，有什么發(fā)現(xiàn)？查閱課本65頁密碼子表，分析推斷該病的根本原因。

設計意圖：科學發(fā)現(xiàn)史中蘊含豐富的教育價值，能反應出科學研究的一般方法、科學的本質等。在教學中，教師利用科學史創(chuàng)設蘊含著相關問題的情境，學生利用已有知識經驗解決問題，在科學探究和獲取新知識的過程中，將已有認識上升到理性階段，促進其深入思考，對于培養(yǎng)學生的科學思維具有重要意義。

2.3 小組探究情境活躍思維

教師展示圖1，提出問題，引導學生思考：基因突變包括堿基對的增添、缺失和替換，堿基對的這三種變化對性狀的影響相同嗎？哪種影響較小呢？本部分以活動表單形式，4位學生為一個小組，通過查閱密碼子表分別寫出對應的氨基酸序列。小組討論并對比氨基酸序列的異同，從而得出結論。

圖1 基因突變的類型

設計意圖：在小組探究情境中，每位學生都積極融入?yún)⑴c其中，小組間討論交換意見，學生能客觀地看待自己對問題的理解和認識，吸納他人的正確建議，最終達成統(tǒng)一觀點。在此過程中，學生明白了不能帶著固有的觀點思考問題，不應局限于線性思維，而應該多角度考量、評估證據(jù)材料，綜合分析，再做出判斷，以開放心態(tài)接納他人觀點，體現(xiàn)了批判性思維的訓練。在此過程中，學生逐步形成證據(jù)意識、獲取證據(jù)和評價證據(jù)的能力，從而培養(yǎng)科學思維的嚴謹性、全面性。

2.4 問題串情境深化思維

教師引導學生思考：DNA分子具有規(guī)則的雙螺旋結構，說明它具有一定的穩(wěn)定性，為什么會發(fā)生基因突變呢？基因突變最可能的時期是什么時候？

結合前面所學DNA復制的特點，學生可分析得出：基因突變的最可能時期為有絲分裂間期或減數(shù)第一次分裂前的間期。教師追問：通過有絲分裂可得到體細胞，減數(shù)分裂可得到生殖細胞。那么，哪種細胞發(fā)生基因突變可遺傳給后代？基因突變發(fā)生于體細胞會遺傳給后代嗎？若植物的體細胞發(fā)生了基因突變，如何將此突變遺傳給后代？

學生聯(lián)系減數(shù)分裂所學，可得出生殖細胞中發(fā)生基因突變將遵循遺傳定律遺傳給后代；聯(lián)系生活中繁殖多肉植物的經歷，發(fā)現(xiàn)可通過葉插等方法繁殖多肉，即植物體細胞發(fā)生基因突變可以通過無性生殖遺傳給后代。

設計意圖：教師提出層層遞進的問題串，學生主動分析問題、解決問題，在思考系列問題的同時充分聯(lián)系前概念，從而深化思維，形成知識網絡，實現(xiàn)有意義學習。

2.5 認知沖突情境訓練思維

教師提出質疑：鐮刀型細胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾猖獗地區(qū)，具有鐮刀型細胞貧血癥的個體（雜合子）并不表現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥癥狀，并對瘧疾有很強抵抗力。如此看來，基因突變都是有害的嗎？接著，教師分別展示基因突變有害和有利的案例，引導學生分析得出：基因突變多數(shù)有害，少數(shù)有利，即多害少利性。

教師提出認知沖突性問題：為什么基因突變多數(shù)是有害的？少數(shù)是有利的呢？若某種突變是有害的，它絕對是有害的嗎？教師可展示材料：果蠅的突變體在21℃溫度下，生活能力很差，但當溫度上升到25℃時，生活能力大大提高。學生分析得出：基因突變的利與害是相對的，是針對其生存的具體環(huán)境而言的。

設計意圖：教師創(chuàng)設具有一定認知沖突的真實情境，學生解讀真實情境材料并進行質疑、批判性思考，從而訓練了思維的嚴謹性、全面性和深刻性。

2.6 生活事例情境拓展思維

教師以卡片形式展示幾則生活事例，引導學生思考：在強烈日光下暴曬易患皮膚癌；長期吃剩飯剩菜，揚州一家三口相繼致癌；在醫(yī)院放射室長期工作易受到射線輻射而患病；調查顯示肝癌發(fā)病率較高的地區(qū)，食物中黃曲霉素含量較高；HPV病毒有很多基因型，其中至少有14種會引起癌癥；長期食用腌制食物，胃癌發(fā)病率增高等?；蛲蛔兊恼T因有哪些？以小組為單位合作討論，從幾則事例中歸納基因突變的三種誘因。

教師引導學生從青少年角度，討論形成健康的生活方式的途徑。學生各抒己見：炎熱的夏季出門涂防曬霜；青少年少上網、少玩手機；少吃燒烤和油炸食品；按時注射HPV疫苗或乙肝疫苗等。

設計意圖：知識源于生活，更重要的是運用到生活中指導生活實踐。因此，生活事例的展現(xiàn)和健康生活方式的討論可以促進學生形成良好的生活習慣的同時，也培養(yǎng)了學生將科學思維拓展運用到解決日常生活實踐中問題的意識，使學生能主動審視和論證生物學社會議題。

2.7 問題探究情境深化思維

教師提出問題：基因突變能產生新基因嗎？這些新基因產生的新性狀對生物的生存有什么意義？自然選擇會選擇哪一種生存下來？有利的突變被選擇了，那么它對生物進化有什么意義？學生討論可得基因突變是新基因產生的途徑、是變異的根本來源、原始材料。教師接著引導學生提出質疑：有人認為，自然條件下基因突變率很低，而且大多數(shù)基因突變對人體有害，它不可能為生物進化提供原材料，你認為這樣的看法正確嗎？

設計意圖：通過創(chuàng)設問題探究情境，利用問題串引領基因突變意義的內化。教師再引導學生結合進化相關內容對質疑的問題進行批判性思考，不僅聯(lián)系了前后知識，還促進了批判性思維等科學思維的進一步深化。

3 結語

知識的情境化是知識活化并轉化為素養(yǎng)的必經途徑，情境已被運用到各類課堂教學中。情境創(chuàng)設的實質是科學向生活的回歸。教師創(chuàng)設真實情境，激發(fā)學生的學習興趣和積極思維，促進學生用科學解決真實問題，使知識學習具體化、情境化、生活化，從而引發(fā)、活躍、深化、拓展訓練學生的科學思維，促進科學思維的提升。