基于科学思维培养的高中生物学教学策略

路洪娜

(江苏省海门中学 226100)

生物学科核心素养中的科学思维指能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题，是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式。教师在教学过程中可尝试运用各种教学资源，让学生参与分析、评价、猜想、检验、求证、归纳，让科学思维真正落到实处。

1 巧用科学史，唤醒学生“言必有据”的理性意识

人教版高中生物学教材中有许多关于生物学研究发展历史、探索历程的内容，如生物膜的流动镶嵌模型、酶的发现过程、光合作用的探究历程、孟德尔与遗传定律等。这些生物科学史不仅使学生对科学的发展过程有一定的了解，更是学生体验科学研究方法、感悟科学探究精神的重要素材。在教学过程中，教师不能

仅限于告知学生科学家的成果，更应该创设情境，给学生一个重温探究历程的机会。

例如，必修3“植物生长素的发现”一节的教学，生长素的发现过程其实就是植物向光性原因的探索历程。在教学过程中，笔者并没有着急分析科学家的实验，而是创设了这样一个情境：一个暑假过去了，放在教室窗台上的植物会弯向光源生长。植物为什么会向光生长？你的依据是什么？然后给学生时间去思考并相互交流。学生有的说是因为有光，有人说是单侧光。在谈及依据时，却显得有些语无伦次。仅有少数学生想到通过对照实验分析：在窗台上的盆栽向光弯曲生长、而在讲台上的盆栽不弯曲生长。但对对照实验的严谨性、设计实验的意识还不强。在学生独立思考并相互交流之后，再展示科学家的实验。通过比较自己与科学家探讨过程的差异，形成认知冲突，初步感受科学结论的得出并不是凭主观臆测，它离不开实验的佐证。在此基础上分析科学家的实验过程及结果，进一步体验科学研究方法和科学探究精神，从而唤醒学生“言必有据”的理性意识。

2 建构模型，培养学生“以理说理”的理性表达

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，是科学研究中对复杂事物的一种简单的描述方法。在模型建构的活动中往往需要进行观察或实验、归纳和演绎，并运用已有知识进行假设、模拟；将复杂的事物进行简化、抽象出本质属性，将头脑中抽象的概念具体化、形象化并身体力行；通过模型的建构过程，学生可以亲身体验思考与探索，并加深对复杂抽象事物的本质的理解，培养学生的理性思维能力。

“细胞的有丝分裂”是高中阶段学生学习的难点，概念多、内容抽象。教师教学过程中通常过多关注有丝分裂各个时期特点的识记与训练，甚至编成口诀帮助学生记忆，忽略了对过程的理性分析与学生思维能力的培养，使学生对过程的掌握支离破碎。遇到新情境往往不会分析，甚至看不懂题目。在进行该内容的教学时，可先向学生设问：①有丝分裂产生的子代细胞染色体数目与亲代细胞相同吗？②如何才能实现细胞一分为二，但是染色体数目不变？通过对这些问题的思考与分析，学生明确了有丝分裂过程中的核心变化是染色体先复制，然后平均分配到两个子细胞中。为了实现这一变化，出现纺锤体、染色质高度螺旋化形成染色体，着丝点先整体排列在赤道板上，然后再一分为二，最后移向细胞的两极。在学生对有丝分裂实质有了理性的认识后，亲自建构实物模型。以实物代表染色体(质)、其他结构用笔画，小组合作构建各个时期的细胞分裂模型。建构有丝分裂过程模型时，学生需要对已知事实进行归纳、抽象、简化、舍去非本质属性的过程，也是对头脑中所构想模型的具体化的过程。这不仅有利于学生对核心概念的认识和理解，而且还能体验建立模型的思维过程，领悟模型方法。

3 优化问题，引导学生“言必缜密”的理性质疑

在学习“DNA是主要的遗传物质”一节时，“噬菌体侵染细菌”的实验现象很具体直观，但结论却很抽象。很多学生仅仅是识记实验结论：DNA是遗传物质。却不清楚该结论是如何得出的，分不清“DNA是遗传物质”“DNA是主要的遗传物质”的区别。在进行该实验的教学时，通过设计问题串，引导学生抽丝剥茧，直到找到问题的答案：①35S、32P分别标记了噬菌体的什么结构？该实验的细菌是否被标记？②被35S标记的噬菌体与细菌混合后，繁殖子代噬菌体时DNA复制、蛋白质外壳合成所需要的原料来自哪里？③搅拌、离心的目的是什么？④离心后上清液与沉淀物中分别含有什么？子代噬菌体在上清液中还是沉淀物中？⑤用35S或32P标记的噬菌体繁殖而来的子代噬菌体中能否检测到放射性？分别说明了什么？

通过对以上的分析，学生可以得出结论：用32P标记了DNA的噬菌体产生的后代有放射性，而用35S标记了蛋白质的噬菌体产生的后代没有放射性，说明由亲代传给子代的物质是DNA，DNA才是遗传物质。有的学生提出质疑：用32P标记了DNA的噬菌体侵染细菌时，为何在上清液中也有少量的放射性？用35S标记了蛋白质的噬菌体侵染细菌时，为何在沉淀物中也有少量的放射性？在质疑与交流中进一步明确了实验进行需要的限定条件，有效培养了学生思维的严密性。

如何理解DNA是主要的遗传物质呢？教师可以继续设问：噬菌体的遗传物质是DNA，是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？鼓励学生提出质疑并大胆假设。最后提供“不同生物遗传物质”的相关资料。并设问：①大多数生物以什么作为遗传物质？这些生物指哪几类生物？②少数生物以什么作为遗传物质？这些生物有哪些？③DNA是主要的遗传物质，如何理解“主要”的含义？

教师，在教学过程中注重引导学生解释和论证每个实验环节设计和观点建构的理由，学生在尝试提出主张、与人论证、使用证据支持或反驳的过程中，培养了理性思维。

4 联系生活，培养学生“以理解疑”的科学思维

课程标准的课程目标之一是能用所学的生物学原理解决实际问题。现在生物高考命题尤其重视理论联系实际。试题素材贴近学生生活实际，以真实问题情境组织命题，注重考查学生综合运用所学的知识和技能解决问题的能力。但是这种能力不是一蹴而就的，需要教师在日常教学中让学生不断去实践与练习。要经常把生活中的问题或情境带到课堂中。

例如“伴性遗传”的教学，可以电视栏目“讲述”里的一期“百年无声之谜”为素材(讲述江西某村落里一家族近百年一半以上的男性均是聋哑人，而女性都是正常的)，让学生尝试利用所学解读百年无声之谜，在此过程中认识遗传病的遗传方式、遗传特点、甚至是如何预防人类遗传病。