基于思维特性的高中生物学教学策略

俞莉丹 应 超 王丽君

(上海市浦东教育发展研究院 200127) (华东师范大学附属东昌中学 上海 200120) (上海市川沙中学 201299)

思维是人脑对客观事物的一般特性和规律的一种间接的、概括的反映过程[1]。思维的特性主要体现在思维的流畅性、变通性、独特性、概括性和逻辑性五个方面。笔者通过对生物学课堂的实录观察和学生课后作业的跟踪了解，发现在生动活泼的课堂教学中，学生仍存在诸如思维不够全面、自主思考难度大、思维定势、概括不全和思维不流畅等障碍。因此，教师要了解思维的概念和特性，基于思维特性开展教学。在生物学教学中，教师应有意识地抓住这些特性进行培养，既可以提高学生的思维能力，又可提高学生的生物学素养。本文重点讨论思维的流畅性、变通性和独特性三个特性。

1 学生思维流畅性的培养

思维的流畅性主要体现在学生解决与回答问题的思路是否清晰、是否通畅。要求学生快速敏锐地和已有的知识建立新的联系，迅速地产生大量意念和见解。在生物学教学中，主要表现在学生对于某一生物学现象或情景所能想到或提出问题的多少，可以通过生活举例、支架辅助和连环设问等策略来实现。

1.1 生活举例策略 生物与学生的生活紧密结合，每一个知识点都可以从生活中找到很多相应的实例。因此，在教学过程中，教师应尽量鼓励学生结合自己的生活体验，就某一生物现象或情景举出尽可能多的例子，或提出尽可能多的问题，以培养学生思维的流畅性。

例如，在“生物体中的有机化合物”一节中，分小组以游戏比赛的形式，让学生列举所熟悉的糖的名称，看哪组知道的最多？葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉……学生马上联想自己的生活常识，在脑海中快速寻找糖的名称。在学生学习“脂质”这一知识后，分组讨论“在人体的脏器周围脂肪有何利弊？”，让学生尽可能列出脂肪的利弊，在思维碰撞和相互启迪中，学生的思维得到发散，有些平常不愿回答问题的学生也积极地参与到讨论中来。

1.2 支架辅助策略 支架是用来比喻对学生问题解决和意义建构起辅助作用的知识框架。在生物学教学中，支架的表现形式有：范例、问题、解说、建议、图表和点拨等，不同的形式可以达到不同的教学效果。在教学过程中，学生偶尔会出现思维受阻的现象，这时候需要教师及时帮助学生构建支架，逐步打开思维。教师要根据具体情况选择符合所教知识特点以及学生现有发展水平的形式，以实现学生思维的流畅。

例如，“基因的自由组合定律及其应用”这部分内容是以减数分裂为基础的，如果学生遗忘减数分裂知识，或者当时学得不好，在这部分教学时就难以理解后续内容。此时，教师就需要构建“旧知支架”。学生观看“精子的形成”的动态视频后，尝试梳理减数分裂过程中各种形态细胞的基因型(表1)，理解精子在形成的过程中，等位基因会彼此分离,非等位基因自由组合。学生的思维得以打开，这也为后面讨论配子种类埋下伏笔。

表1 “精子的形成”基因型分析

1.3 连环设问策略 教师的设问必须遵循学生思维发展的规律，有针对性地把学生引向“最近发展区”，使学生的思维能充分展开。设问还应是开放多元的，引导学生多层次、多角度思考和分析问题[2]。在生物学教学中，教师可以通过设计连环式的问题，逐步激发学生的思维，让学生跟随教师的思路，不断深入讨论，引发思考。

例如，教师在“基因重组和基因突变”一节中，可设计四个问题：什么是生物的变异？生物性状的哪些方面可以产生变异？生物的变异都能遗传吗？生物的变异如何产生并传给后代？这四个问题一环扣一环，从整体性状到局部性状，再到性状的遗传，最后聚焦变异的传递。尤其是问题1、2，学生都能从自己的生活中举出例子。在此基础上，教师呈现出事先拍摄的校园周围生物变异的照片，激发学生的兴趣，打开学生思维。

2 学生思维变通性的培养

思维变通性就是克服头脑中某种僵化的思维框架，按照某一新的方向来思索问题的过程，需要借助横向类比、跨域转化和触类旁通，使思维沿着不同的方面和方向扩散，表现出思维变化多端，根据需要灵活转变思维方向，从而寻找到解决问题的新方法。在生物学教学中，可通过逆向思维策略和借题发挥策略加以突破。

2.1 逆向思维策略 生物学上逆向思维的例子很多，尤其是对于一些特殊问题，从结论往回推，倒过来思考，往往会使问题简单化，收效良好。

例如，“内分泌系统中信息的传递和调节”一节涉及多种激素及其生理作用，如何设计实验来验证激素的作用，可以作为培养学生思维变通性的良好机会。已知胰岛素是能够降血糖的蛋白质类激素，由胰腺中胰岛B细胞分泌。请设计实验验证胰岛素的生理作用。验证动物激素生理作用的传统方法有注射激素法、饲喂激素法和摘除腺体法等，对于不同的激素和动物应该选择不同的方法。学生设计思路：由题意可知，胰岛素是蛋白质类激素，不能饲喂，只能注射。其生理作用是降低血糖，而低血糖的症状是低迷、昏厥甚至休克，而静脉注射葡萄糖即可缓解低血糖症状。实验设计为：取年龄相同，生长状况类似的小鼠若干只，分为甲乙两组；甲组为实验组，静脉注射一定量胰岛素溶液，乙组为对照组，静脉注射等量生理盐水，观察两组小鼠是否出现症状；甲组小鼠出现昏迷、甚至休克等症状，静脉注射一定浓度的葡萄糖溶液，若症状缓解，则可验证胰岛素具有降低血糖的生理作用。

2.2 借题发挥策略 避免形成思维定势的方法之一就是借题发挥。即不局限于知识或问题本身，而是在此基础上适当变换、引申和扩展，把学生的思路拓宽并引向深入，鼓励学生敢于质疑，跳出思维定势的条框。

例如，试题：水稻的高秆和矮秆是一对相对性状，糯性和非糯性是一对相对性状。有人让一种高秆非糯性水稻与另一种矮秆非糯性水稻杂交，得到的后代性状及比例为高秆糯性∶矮秆糯性∶高秆非糯性∶矮秆非糯性=1∶1∶3∶3(这两对性状按自由组合定律遗传)，则子代的矮秆非糯性中能稳定遗传的水稻占？答案是占1/3。该题初看答案是对的，却有一位学生提出异议。学生解答说，水稻的这两对相对性状只有糯性和非糯性能确定显隐性，而高秆和矮秆则不确定，答案是假设高秆是显性性状、矮秆是隐性性状的前提下得出的。但是，如果高秆为隐性性状时，答案为0。因此，答案应该是1/3或0。可见，教师有时候也容易被固有思维框住，要善于倾听和鼓励学生的不同看法，而不是简单的告知答案。

3 学生思维独特性的培养

思维的独特性主要指个体在基于客观认知的基础上对某一事物的开展采取别具一格的处理方式，或得出有别于常规认识的结论，是在共性中体现个性化。当然，思维的独特性，首先必须合理，有依有据，进而展现出其特殊性。

3.1 自主实验设计策略 自主实验设计活动的安排一般需要遵循以下流程：确定一个明确、合适的探究主题。探究性实验的设计适合锻炼学生的独特性思维、规范实验设计的思路。实验的方式可以多样化，但是也需遵守科学探究的基本步骤和原则。需要在给予学生自主设计的时间之前进行一定程度的指导。可提供某一案例，以起到启发引导的作用。给予学生充分的时间进行思考和讨论，同时关注他们的设计过程和思维动态，以及时提供适当反馈和修正。

例如，以“影响光合作用的因素”实验设计课为例：①由学生复习回顾光合作用的总反应式，并尝试从中寻找可能影响光合作用的因素。②以“二氧化碳浓度对光合作用的影响”为例，展示实验设计，同时让学生回顾实验设计的基本原则和步骤。提出疑问：二氧化碳浓度是否对光合作用产生影响？提出假设：二氧化碳浓度越高，光合作用越强。设计实验：单因子变量，二氧化碳浓度(通过配置不同浓度的NaHCO3溶液来实现)。观察指标，氧气的变化量。实验步骤如下：取5个烧杯，分别加入清水和不同浓度的NaHCO3溶液，利用溶解氧传感器测量初始溶解氧；分别加入等量(1 g)水绵置于光照下，相等时间间隔后测量实验后溶解氧量，计算每只烧杯的溶解氧变化量。实施实验→记录数据、分析数据→得出结论：CO2浓度影响光合作用强度，且在一定范围内，光合作用强度随着CO2浓度的升高而增强。③完成实验设计案例的展示后，给学生提供“探究光照强度对光合作用的影响”探究课题，要求学生分小组，合作完成实验设计方案，并记录在学案中。教师可以从学案中发现并鼓励学生提出独特的想法。

3.2 科学史探秘策略 科学家对生物的研究历程告诉我们，科学是在探索和争论中前进的。要取得成功，不仅要有丰富的科学知识和有效的研究手段，也要富于创新的精神。更重要的是，科学家都有着独特的思维和看问题的角度，从而提出与众不同的观点。合理运用科学史，有助于培养学生思维的独特性。

例如，教师在“光合作用的探究历程”教学中，可先布置学生进行“光合作用探秘”，即每个小组分工查找相关资料，合作完成光合作用探究史的梳理,尤其要在查找相关资料的基础上，思考讨论每个实验未解决的问题，共同完成光合作用的探究历程简表(含时间、科学家、研究过程、结论和未解决的问题……)。在教学过程中，先由各小组代表交流小组成果，教师再根据小组反馈进行指导。学生在分析科学家的研究过程，尤其是研究的不足以及下一位科学家的创新做法的时候，能深刻感受到创新精神在科学研究中的重要性，也可以找到创新的突破口。