鄭為金

(福建師范大學(xué)福清德旺中學(xué)，福建 福清 350319)

傳統(tǒng)的生物學(xué)課堂主要依賴教師的講解和指導(dǎo)，學(xué)生對(duì)概念的形成缺乏參與和自主思考，進(jìn)而對(duì)概念的理解膚淺和片面，不利于科學(xué)思維的培養(yǎng)。在新課程改革的背景下，教師結(jié)合“三段論” 教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷觀察、提問(wèn)、設(shè)想、推理、實(shí)踐檢驗(yàn)這一完整的過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于生物學(xué)科概念本質(zhì)的理解，自主構(gòu)建完整的生物學(xué)科概念體系，形成深刻的生命觀念。[1]

一、“三段論” 教學(xué)內(nèi)涵及其意義

“三段論” 教學(xué)內(nèi)涵在于教師的引導(dǎo)和對(duì)課程的設(shè)計(jì)，教師不能成為一個(gè)知識(shí)技能的搬運(yùn)工，而應(yīng)成為知識(shí)傳遞活動(dòng)的策劃者和引導(dǎo)者。對(duì)生物學(xué)科概念應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评?，最終將學(xué)生大腦中形成的前概念變?yōu)檩^為科學(xué)的概念。教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)、資料引導(dǎo)學(xué)生思考大前提和小前提，最終自然得出結(jié)論。課堂重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，拓展學(xué)生的視野認(rèn)知，讓學(xué)生體驗(yàn)如何從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出相關(guān)結(jié)論，從而促進(jìn)科學(xué)思維的形成。就意義來(lái)說(shuō)，主要包括以下兩點(diǎn):

(一) 有利于激發(fā)學(xué)生科學(xué)思維

高中生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)受限于生活中形成的前概念，對(duì)生物學(xué)概念的理解存在先入為主和表面的認(rèn)識(shí)。講授式的教學(xué)很難完全照顧到每一個(gè)學(xué)生的思維特征和持有的前概念，難以將學(xué)生思維邏輯的發(fā)展貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。以“三段論” 作為載體開(kāi)展高中生物教學(xué)，要先調(diào)查學(xué)生持有的前概念，在教學(xué)中先引入概念沖突，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用批判性思維。[2]其作為鍛煉學(xué)生自主思維的一種重要教學(xué)模式，幫助學(xué)生在科學(xué)情境中自主思考、勇于質(zhì)疑、大膽論證、謹(jǐn)慎求證，運(yùn)用科學(xué)思維解決問(wèn)題，從而形成科學(xué)的概念理解，形成正確的生命觀念。

(二) 有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神

科學(xué)思維的培養(yǎng)和科學(xué)探究實(shí)踐要建立在了解科學(xué)家研究科學(xué)精神的基礎(chǔ)上。生物學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)的學(xué)科，科學(xué)的認(rèn)識(shí)需要建立在科學(xué)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。目前的教學(xué)比較偏向于傳授知識(shí)，缺乏對(duì)概念形成過(guò)程的思考，缺乏對(duì)科學(xué)探究的重視，很多學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念缺乏深度和動(dòng)態(tài)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，很難在新情境下運(yùn)用概念解決生物學(xué)問(wèn)題。[3]在“三段論” 教學(xué)理念和模式支持下，教師逐步引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)相應(yīng)的教學(xué)主題發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)，再經(jīng)過(guò)一系列的演繹推理形成完整的邏輯思維，為學(xué)生指明科學(xué)探究的方向，重走科學(xué)發(fā)現(xiàn)的探索之路，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，體會(huì)科學(xué)家的科學(xué)精神。

二、以“三段論” 為載體的教學(xué)實(shí)踐: 以“細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界” 為例

高中生物教師以“三段論” 為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，聚焦核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和優(yōu)化，特別要注意設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的挑戰(zhàn)性的議題。教師以“三段論”為載體時(shí)，需遵循相應(yīng)的教學(xué)流程和原則，先擬定命題，再引導(dǎo)學(xué)生找到其中的線索進(jìn)行論證，最后獲得結(jié)論。凸顯學(xué)生在探究過(guò)程中的主體地位，給予學(xué)生多元化的啟發(fā)，在培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)精神的同時(shí)，發(fā)揮真正的教育價(jià)值?！凹?xì)胞的基本結(jié)構(gòu)” 這個(gè)章節(jié)中，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、成分及功能，是后續(xù)學(xué)習(xí)細(xì)胞器、細(xì)胞核、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)概念的前提。教材上的“細(xì)胞膜由脂質(zhì)構(gòu)成” 這個(gè)生物概念，實(shí)際上就應(yīng)用了“三段論” 的邏輯推理模式。絕大多數(shù)教師都只是將其作為一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，缺乏深入理解。本文針對(duì)“細(xì)胞膜由脂質(zhì)構(gòu)成” 構(gòu)建三段論推理結(jié)構(gòu)，具體如下:

(一) 大前提: 脂質(zhì)易溶脂溶性物質(zhì)

本節(jié)課，學(xué)生對(duì)化學(xué)中“相似相溶” 的概念認(rèn)識(shí)是模糊不清的，教師可以通過(guò)“植物油萃取胡蘿卜汁中的胡蘿卜素” 這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)(如圖1)，向?qū)W生呈現(xiàn)基礎(chǔ)的科學(xué)事實(shí)，讓其建立“脂溶性物質(zhì)易溶于脂質(zhì)不容易溶于水” 這個(gè)科學(xué)概念。再結(jié)合第一章學(xué)習(xí)過(guò)的水的結(jié)構(gòu)與特性，讓學(xué)生理解相似相溶的原理是極性的分子與極性的水分子相互吸引，而脂質(zhì)等非極性分子在極性的水溶液中容易受到排斥。展示β-胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)式(如圖2)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析β-胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)由大量的非極性基團(tuán)組成而缺少極性基團(tuán)，因而在水中的溶解度很小，卻易溶于同樣是非極性的油脂中。在炒胡蘿卜時(shí)可以適當(dāng)加入植物油，就能看到炒出來(lái)的湯汁是金黃色的，已溶解在油脂中的胡蘿卜素也利于人體吸收，而后在肝臟轉(zhuǎn)化為其他人體不可或缺的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如維生素A。

圖1 “植物油萃取胡蘿卜汁中的胡蘿卜素”演示實(shí)驗(yàn)

圖2 β—胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

以概念模型驅(qū)動(dòng)方式為主時(shí)，教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)，組織學(xué)生開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，引入生活中的經(jīng)驗(yàn)，將抽象的生物知識(shí)轉(zhuǎn)化為更加具體的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生得出大前提。

(二) 小前提: 細(xì)胞膜易溶脂溶性物質(zhì)

本節(jié)課展示科學(xué)家歐文頓的實(shí)驗(yàn)資料1: 歐文頓和其他科學(xué)家使用溶解實(shí)驗(yàn)作為生物測(cè)定方法來(lái)研究物質(zhì)對(duì)細(xì)胞的滲透性。他們將分離的植物細(xì)胞(后來(lái)也對(duì)紅細(xì)胞進(jìn)行了研究) 放入等滲或低滲溶液中(a)，然后加入相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，使溶液相對(duì)于細(xì)胞內(nèi)部變得高滲(b)。根據(jù)物質(zhì)擴(kuò)散到細(xì)胞中的能力，細(xì)胞會(huì)收縮到更大的程度(不可滲透) 或更小的程度(可滲透)。然后通過(guò)對(duì)細(xì)胞的重量測(cè)量來(lái)定量。歐文頓使用500 多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的“滲透性”進(jìn)行了上萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的“滲透性” 是不一樣的: 他發(fā)現(xiàn)分子的極性越大，進(jìn)入細(xì)胞的速度越小，當(dāng)增加非極性基團(tuán)(如烷基鏈)時(shí)，化合物進(jìn)入的速度便增加。歐文頓的結(jié)論是，控制物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的速度的細(xì)胞膜是脂肪性物質(zhì)，其中含有固醇和其他脂類。因此，當(dāng)時(shí)確立了有一層脂質(zhì)的膜圍繞著細(xì)胞的認(rèn)識(shí)。1900 年，歐文頓提出了一個(gè)生物膜模型——“歐文頓生物膜模型”，認(rèn)為生物膜是由脂類物質(zhì)組成的。

“三段論” 教學(xué)設(shè)計(jì)需要教師善于查找相關(guān)資料，充分挖掘前人做過(guò)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，與學(xué)生一起分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生得出相關(guān)結(jié)論。

(三) 結(jié)論: 脂質(zhì)是細(xì)胞膜的基本組成成分

最后，教師由這個(gè)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)回細(xì)胞膜本身，將抽象的細(xì)胞膜概念轉(zhuǎn)化為具體化的模型表達(dá)形式，讓學(xué)生將細(xì)胞膜看做一層很厚的障礙，脂溶性物質(zhì)在穿過(guò)細(xì)胞膜時(shí)，需要先溶入細(xì)胞膜，再離開(kāi)細(xì)胞膜，表現(xiàn)見(jiàn)圖3。在原理模型驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生可以自主探究整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，明確“脂質(zhì)是細(xì)胞膜的基本組成成分” 這個(gè)基礎(chǔ)概念。上述過(guò)程就是“三段論” 的推理過(guò)程(見(jiàn)圖4)。

圖3 “物質(zhì)穿過(guò)細(xì)胞膜”演示模型

圖4 “細(xì)胞膜由脂質(zhì)組成”的三段論推理結(jié)構(gòu)

根據(jù)三段論的特點(diǎn)，讓學(xué)生自主分析“細(xì)胞膜由脂質(zhì)構(gòu)成” 這個(gè)概念的大前提、小前提和結(jié)論。絕大多數(shù)學(xué)生并不能夠獨(dú)立完成這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，通常需要教師的協(xié)助和群體成員共同合作交流，這樣才能降低科學(xué)實(shí)踐的難度，帶動(dòng)學(xué)生更加快速地達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，促使學(xué)生在探討合作中獲得學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

細(xì)胞膜除了含有脂質(zhì)還含有蛋白質(zhì)。“胞膜含有蛋白質(zhì)” 這個(gè)生物概念同樣也應(yīng)用了“三段論” 的邏輯推理模式。教師可提供相關(guān)資料，如1925 年，戈特(E.Gorter) 和格倫德?tīng)?F.Grendel) 實(shí)驗(yàn)；1935 年，英國(guó)丹尼利 (J.Danielli) 和戴維 森(H.Davson)質(zhì)膜的表面張力的發(fā)現(xiàn)。讓學(xué)生課后討論此概念的大前提、小前提和結(jié)論，讓課堂所學(xué)內(nèi)容加以應(yīng)用鞏固。答案如下:

大前提: 細(xì)胞膜由連續(xù)的兩層磷脂分子組成；從紅細(xì)胞中提取的單層磷脂分子面積遠(yuǎn)小于兩倍細(xì)胞膜的面積。

小前提: 細(xì)胞膜表面張力低于油水界面張力；細(xì)胞膜表面存在蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可以降低脂質(zhì)表面張力。

結(jié)論: 蛋白質(zhì)也是細(xì)胞膜的基本組成成分，且不僅是分布于磷脂分子的兩側(cè)，有的蛋白直接貫穿于兩層磷脂分子內(nèi)部。

三、以“三段論” 為載體培養(yǎng)高中生物科學(xué)思維的教學(xué)思考

(一) 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

高中生物教師以“三段論” 為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，聚焦核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和優(yōu)化，特別是在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)要體現(xiàn)較強(qiáng)的挑戰(zhàn)性。因此，應(yīng)遵循相應(yīng)的教學(xué)流程和原則，先擬定命題，再引導(dǎo)學(xué)生找到其中的線索進(jìn)行論證，最后獲得結(jié)論，凸顯學(xué)生在探究過(guò)程中的主體地位，給予學(xué)生多元化的啟發(fā)，在培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)精神的同時(shí)，發(fā)揮真正的教育價(jià)值。

(二) 明確任務(wù)驅(qū)動(dòng)流程

“三段論” 下的高中生物教學(xué)，主要需要以任務(wù)模型驅(qū)動(dòng)的方式，讓學(xué)生有目的地參與實(shí)踐探究活動(dòng)。以概念模型驅(qū)動(dòng)方式為主時(shí)，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容論證新知識(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于生物科學(xué)知識(shí)內(nèi)容的理解；還可以組織學(xué)生根據(jù)已經(jīng)提出的論點(diǎn)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，將生物知識(shí)轉(zhuǎn)化為更加具體的內(nèi)容。利用群體任務(wù)驅(qū)動(dòng)推理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，則需要基于生物知識(shí)論點(diǎn)提取相關(guān)的任務(wù)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐探究，使其通過(guò)自主思考和團(tuán)隊(duì)探討獲得實(shí)踐結(jié)論，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。

(三) 推理問(wèn)題促進(jìn)知識(shí)遷移運(yùn)用

教師要觀察學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的具體表現(xiàn)，指導(dǎo)學(xué)生利用自身掌握的知識(shí)內(nèi)容解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物知識(shí)的內(nèi)化，從根本上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，形成良好的核心素養(yǎng)。在這個(gè)過(guò)程中，需要以問(wèn)題推理作為根本，教師提出問(wèn)題之后，讓學(xué)生結(jié)合其掌握的知識(shí)內(nèi)容對(duì)問(wèn)題進(jìn)行推理、分析、探討，再得出結(jié)論。學(xué)生還應(yīng)在推理的過(guò)程中不斷反思，不斷嘗試分析，遇到不能夠自主解決的問(wèn)題時(shí)可以求助其他同學(xué)或者教師，理清自己的邏輯思路，形成完整的知識(shí)框架。

以“三段論” 作為載體培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)思維時(shí)，根據(jù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)指導(dǎo)學(xué)生形成正確的學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)生的思維能力，使其能夠自主探究生物問(wèn)題，在課程活動(dòng)中形成科學(xué)思維。此外，教師需要遵循“三段論” 教學(xué)的要求和標(biāo)準(zhǔn)，注重兩個(gè)前提和一個(gè)結(jié)論重要元素的體現(xiàn)，在培養(yǎng)與發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的過(guò)程中，為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)創(chuàng)造良好的條件，使學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，形成更加縝密的科學(xué)思維。