歐陽榮金

（福建省漳浦縣長春中學(xué) 福建漳州 363200）

生物學(xué)概念是生物學(xué)課程的基本組成，包括了對(duì)生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋。形成生物學(xué)概念一般需要進(jìn)行分析、比較、歸納、演繹、綜合、抽象和概括等科學(xué)思維的過程和方法。因此，科學(xué)思維方法是形成概念的重要方法。但是，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，一節(jié)課所能應(yīng)用的方法是有限的。因此，教師應(yīng)該充分利用各種教學(xué)資源，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，選擇不同教學(xué)策略，配合多種方法，有效地發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。這不僅是生物學(xué)作為科學(xué)課程所應(yīng)抓住的學(xué)科本質(zhì)教學(xué)，也是當(dāng)前落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)的緊迫教學(xué)任務(wù)。下面將以人教版初中生物學(xué)幾個(gè)案例教學(xué)，共同探討如何幫助學(xué)生在構(gòu)建概念過程發(fā)展科學(xué)思維。

1 以生物學(xué)史為背景，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

生物科學(xué)史是生物學(xué)家探索生物世界的“痕跡”，不僅記載著生命科學(xué)知識(shí)的形成過程，而且也蘊(yùn)含著科學(xué)家的科學(xué)精神，特別是科學(xué)思維方式，是生物學(xué)教育的重要資源之一。因此，在生物學(xué)教學(xué)過程中，教師要善于應(yīng)用生物學(xué)史來促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，讓學(xué)生“感同身受”，用模仿方式與科學(xué)家“共成長”，幫助學(xué)生理解生物科學(xué)的本質(zhì)和精神。

如在八年級(jí)上冊(cè)“病毒”這節(jié)中，對(duì)于病毒發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)，教材介紹了伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)將患花葉病的煙草榨出液，用能將細(xì)菌濾去的過濾器進(jìn)行過濾，再用濾液感染正常的煙草，結(jié)果煙草患病了。教材還介紹了20世紀(jì)初，科學(xué)家首次用電子顯微鏡觀察到病毒。學(xué)習(xí)這兩個(gè)“史例”時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生比較細(xì)菌和病毒的大小，并說明判斷理由。學(xué)生可通過這兩個(gè)“史例”分析、比較、歸納，得出判斷依據(jù)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①細(xì)菌不能，但“病毒”能通過細(xì)菌過濾器；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象②光學(xué)顯微鏡能觀察到細(xì)菌，但不能觀察到病毒。最后，由這兩點(diǎn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可進(jìn)一步概括并推出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：“病毒比細(xì)菌小”這一概念。

推理、歸納、概括能力是科學(xué)思維的重要組成，教師以生物學(xué)史為背景，使學(xué)生有一種“身臨其境”之感，與科學(xué)家共探究之感，產(chǎn)生在生物學(xué)史的發(fā)展過程成長之感。教師挖掘生物學(xué)史的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的推理、歸納、概括能力，必能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

2 以發(fā)現(xiàn)問題為動(dòng)力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維

北京大學(xué)的趙凱華教授認(rèn)為：好的教師不是講得學(xué)生沒有問題可問，而是啟發(fā)學(xué)生提出深刻的問題。受傳統(tǒng)教育等因素的影響，多數(shù)學(xué)生從不懷疑教師所講、教材所述，甚至達(dá)到“盲從”的地步。教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生要敢于超越老師，超越教材，要有挑剔的眼光思考、發(fā)現(xiàn)問題。在課堂教學(xué)中，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，促使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中來，激發(fā)學(xué)生的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑。質(zhì)疑是對(duì)學(xué)習(xí)材料提出問題，是培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的開始。強(qiáng)烈的質(zhì)疑是思維的動(dòng)力，是原知識(shí)與現(xiàn)知識(shí)的碰撞，可以是生物學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)的沖突，可以是課本知識(shí)與生活常識(shí)的矛盾等。教師要充分利用學(xué)生的質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生從多角度分析事物，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維。當(dāng)然，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑要有理有據(jù)，把握好“度”，不是引導(dǎo)學(xué)生懷疑一切。

例如，在八年級(jí)上冊(cè)“病毒的種類”教學(xué)，病毒根據(jù)寄生的細(xì)胞分為動(dòng)物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒三種。教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧學(xué)習(xí)過的生物種類，促使學(xué)生對(duì)照不同寄主產(chǎn)生疑問：有寄生在真菌細(xì)胞中的病毒嗎？這時(shí)，教師要即時(shí)給學(xué)生釋疑：自然界中當(dāng)然有真菌病毒存在。接著，教師提供資料：1962年，英國的霍林斯等在電子顯微鏡下從栽培蘑菇中發(fā)現(xiàn)了與病害有關(guān)的3種病毒：直徑25 nm和29 nm的球形病毒以及19×50 nm的短棒狀病毒。1967和1968年，克里奇米和埃利斯在匐枝青霉提取物的抗病毒部分中找到了多邊形病毒顆粒?？梢?，自然界是存在真菌、病毒的。又如，教材介紹病毒的大小的表述“它們比細(xì)菌小得多，只能用nm（百萬分之一mm）來表示它們的大小”。這與學(xué)生在數(shù)學(xué)、物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了矛盾。學(xué)生產(chǎn)生疑問：其他如m、cm等長度單位不能用來表示病毒的大小嗎？教師對(duì)學(xué)生的正確質(zhì)疑要及時(shí)給與肯定，教材的“只能”一詞用法不當(dāng)。

以發(fā)現(xiàn)問題為動(dòng)力的策略，也可應(yīng)用在不同章節(jié)的教學(xué)中。例如，在七年級(jí)下冊(cè)第四章第四節(jié)“輸血與血型”中，教材描述到不同血型的血液混在一起時(shí)，可能發(fā)生凝集反應(yīng)，危及生命。但在第一章第二節(jié)“人的生殖”中，教材卻明確告訴我們：胎盤的毛細(xì)血管和臍帶的毛細(xì)血管相通。胎兒和母體的血液直接“相通”嗎？很多母子、母女的血型不同，為什么不會(huì)危及到他（她）們的生命？教師要引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)，對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生質(zhì)疑，面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑教師也要及時(shí)給與釋疑，質(zhì)疑教材中“相通”一詞，挑戰(zhàn)權(quán)威，不盲從。再與學(xué)生一起查閱資料，根據(jù)資料判斷“相通”用詞不當(dāng)。因?yàn)樘ケP的毛細(xì)血管和臍帶的毛細(xì)血管是相互纏繞的。

當(dāng)然，以發(fā)現(xiàn)問題為動(dòng)力的策略需要教師在備課中精心挑選具有典型性的教材資源，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出質(zhì)疑、進(jìn)行釋疑的能力。沒有質(zhì)疑的思維通常是被動(dòng)的。質(zhì)疑是思維的動(dòng)力，能促進(jìn)學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維。

3 以生活實(shí)例為情境，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）明確指出“注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念?！敝R(shí)源于生活、回歸生活、高于生活是新課程改革的理念之一。《課標(biāo)》要求“生物學(xué)教學(xué)要注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系”。生活中處處是“生物學(xué)”，我們的生活中充滿了生物知識(shí)。當(dāng)然，科學(xué)思維培養(yǎng)難以通過灌輸、死記硬背而建立，需要教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，當(dāng)面對(duì)需要進(jìn)行科學(xué)思維的情境真正出現(xiàn)時(shí)，學(xué)生才能做到主動(dòng)地思考。教師要善于創(chuàng)設(shè)生活化的情境，以生活實(shí)例作為題材，將生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容和生活實(shí)例緊密聯(lián)系在一起，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，能有效讓學(xué)生用生物學(xué)知識(shí)分析、解釋生活中的生物現(xiàn)象、生物問題；同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的分析、應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生的科學(xué)思維。

同樣在“病毒”這章教學(xué)時(shí)，教師可以提出問題：請(qǐng)說出自己知道的動(dòng)物病毒。由此，學(xué)生結(jié)合自己熟知的病毒，可以說出流感病毒、艾滋病病毒等很多種?；蛘?，教師也可結(jié)合當(dāng)前疫情，提出問題：2020年初，中國大地特別是湖北武漢進(jìn)行的肺炎防治工作針對(duì)的是什么生物？學(xué)生自然回答“冠狀病毒”。教師追問：“冠狀病毒屬于什么病毒？”學(xué)生回答“動(dòng)物病毒”。接著，教師結(jié)合教材學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)一步提問：冠狀病毒的結(jié)構(gòu)有哪些？學(xué)生自主閱讀教材，歸納出“冠狀病毒的結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)的外殼和內(nèi)部的遺傳物質(zhì)”。結(jié)合當(dāng)前疫情顧慮，教師設(shè)計(jì)問題，以促進(jìn)學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用：冠狀病毒對(duì)我們的生活有什么影響？學(xué)生思路回到生活中，回到2020年被延長的寒假。

教師在教學(xué)中將生活和生物學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生學(xué)以致用，提升科學(xué)思維，以便學(xué)生在以后生活中遇到問題時(shí)，可以主動(dòng)用生物學(xué)知識(shí)加以分析。

4 以模型建構(gòu)為平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是被動(dòng)的接受，也不只是書本知識(shí)的直接獲得，而是學(xué)習(xí)者以其特有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知方式對(duì)材料進(jìn)行選擇、加工和改造，并賦予現(xiàn)實(shí)以獨(dú)特意義的一種建構(gòu)。模型建構(gòu)教學(xué)能夠幫助學(xué)生正確理解生物學(xué)概念，提升判斷、推理等思維過程。模型是科學(xué)認(rèn)識(shí)過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一，通過建構(gòu)模型，抽象的概念具體化、形象化。模型是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的重要手段。模型建構(gòu)過程是學(xué)生觀察、動(dòng)手、歸納、概括、分析等能力的綜合體現(xiàn)，也能提高學(xué)生的判斷、推理能力。通過建構(gòu)模型，學(xué)生能更全面地理解概念，體會(huì)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)綜合能力，提升科學(xué)思維。

初中生物學(xué)中常見的模型有物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型。例如，在學(xué)習(xí)病毒時(shí)，教師可以讓學(xué)生在課堂當(dāng)場畫出病毒的模型，課后再用實(shí)物構(gòu)建病毒模型。通過模型制作實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)沒有細(xì)胞的病毒結(jié)構(gòu)，加深對(duì)病毒的認(rèn)識(shí)。有學(xué)生用硬紙殼作“蛋白質(zhì)外殼”，用橡皮泥精心捏制“內(nèi)部遺傳物質(zhì)”。硬紙殼、小彈簧、鐵絲等制作的噬菌體更是惟妙惟翹。建構(gòu)病毒模型的過程加深了學(xué)生對(duì)病毒的理解，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的提升。教師也可以讓學(xué)生用實(shí)物構(gòu)建動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、細(xì)菌細(xì)胞的模型，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)；并在復(fù)習(xí)課上，進(jìn)一步比較這些細(xì)胞的異同點(diǎn)。這都是物理模型在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用。

概念模型的特點(diǎn)是圖示比較直觀化、模式化，揭示事物的主要特征、本質(zhì)，又直觀形象、通俗易懂。特別是在復(fù)習(xí)課中發(fā)揮巨大的作用。例如，在初中生物的復(fù)習(xí)課中，教師可以利用如圖1所示的概念模型，促進(jìn)學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)的概念：圖1中的A、a、b、c的概念可以分別是：生態(tài)系統(tǒng)的生物部分、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者；血管、動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管；血細(xì)胞、紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板；腎單位、腎小球、腎小囊、腎小管；細(xì)菌、球菌、桿菌、螺旋菌；病毒、動(dòng)物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒；傳染病流行的基本環(huán)節(jié)、傳染源、傳播途徑、易感人群……在舉一反三、概念相互聯(lián)系的過程中，學(xué)生的科學(xué)思維可以得到較大的發(fā)展。

圖1 某概念模型示意圖

數(shù)學(xué)模型是用來定性或定量表述生命活動(dòng)規(guī)律的計(jì)算公式、函數(shù)式、曲線圖以及由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的柱形圖、餅狀圖等。這種模型在光合作用的教學(xué)中較常見，在坐標(biāo)圖中可以直接體現(xiàn)光照強(qiáng)度和氧氣吸收量的關(guān)系等。數(shù)學(xué)模型可以加深學(xué)生對(duì)生命活動(dòng)規(guī)律相應(yīng)的“量”的關(guān)系，提升學(xué)生的科學(xué)思維。

其實(shí)，概念的形成過程就是建立模型的過程，每個(gè)概念的形成離不開科學(xué)思維方法。模型建構(gòu)教學(xué)能夠幫助學(xué)生正確理解生物學(xué)概念，為其形成生物學(xué)判斷、推理等思維過程奠定基礎(chǔ)。有意識(shí)、有計(jì)劃、有目的建構(gòu)模型能有效促使學(xué)生掌握知識(shí)、提升能力、發(fā)展科學(xué)思維。

總之，雖然現(xiàn)在初中生物學(xué)概念教學(xué)中存在一定的思維教學(xué)，但與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和社會(huì)的迫切需求相對(duì)照，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?？茖W(xué)思維能力并非天賦能力，學(xué)生可以從概念教學(xué)中通過不斷訓(xùn)練而習(xí)得的。因此，教師要結(jié)合概念的形成過程，利用實(shí)際教學(xué)中各種資源，以科學(xué)史為背景、發(fā)現(xiàn)問題為動(dòng)力、生活實(shí)例為情境、模型構(gòu)建為平臺(tái)等，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的能力和品質(zhì)，這也是生物學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)之一。