基于培养学生科学思维的生物学课堂教学

黄晓君

摘要：中学生物学科核心素养中提到要形成“科学思维”，即“崇尚并形成科学思维的习惯”。本文介绍了培养科学思维能力教学模式的重要性、模式实施的程序，该程序包括：即：“诱导质疑（反思）→获取信息（分析）→归纳评价（批判）→检验假设（实证）→发现规律（逻辑）”，结合教学实例来展示模式的实施。

关键词：核心素养;科学思维;生物课堂教学;逻辑性

随着知识经济时代的到来，社会发展对人才的培养提出更高要求，不仅要求培养学生思考问题和解决问题的能力，更要培养学生的决策能力、批判能力和创新能力等。如何培养学生的科学思维，提升学生的科学思维能力，成为近年来课堂教学中关注的重点。

一、在生物教学中培养高中生科学思维的重要性

中学生物学课程应聚焦核心素养，目的是强化学科育人功能。中学生物学科核心素养中提到要形成“科学思维”，即“崇尚并形成科学思维的习惯”。我国教育一直提倡创新、提倡发展，教师与学校都做出了积极的改变，但由于受到受现行高考模式和传统教育理念的影响，在不少生物课堂上还是以是“灌输式”、“填鸭式”为主，教师忽视学生获取知识的过程，忽略对学生科学思维能力的培养，这对学生综合学习能力的提高乃至其自身理性思维体系的构建都有一定的影响。凡事预则立，不预则废。随着有关生物的“核心素养”提出，科学思维作为生物学习的重要组成部分，被再一次强调。

科学思维是人类最高级的思维阶段，在生物教学中培养高中生科学思维，不仅是完成生物核心素养教育的重要任务，也是由高中生物学科的属性所决定的，生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学，有着科学的特征，即通过假设明确思维方向、通过观察分析获取充实的事实或理论依据、进行实验推理和论证等一套科学过程来研究生物学现象，解决自然界问题，并在解决问题和解释现象过程中运用给予证据和逻辑的思维方式，这便是核心素养中提倡的科学思维。科学思维的提出是生物教育理性的回归，将有望打破“生物是理科中的文科”的说法，使生物恢复到应有的科学高度。因此，在高中生物教学中，落实科学思维的培养是生物学教学的重要目标，教师应该渗透这种科学方法，课堂上给学生更多机会对生物学问题进行质疑、假设、分析、推理以及论证等，以提高学生的科学思维能力和素养。

二、基于科学思维培养的教学设计的实施程序

在高中生物课堂中如何具体地落实科学思维能力培养呢？下面笔者以 “伴性遗传”一节的教学设计为例，具体探讨相关教学模式的实施。

新旧知识的交接点是学生思维的基础，认知冲突是学生思维的原动力。根据中学生心理特点和认知规律，《伴性遗传》这一节是在先学习了孟德尔的两个基本定律、减数分裂过程中染色体的行为的内容的基础上，这样的教学顺序安排体现了科学研究过程的真实过程，更能使学生体会遗传学的建立是一个不断实验、研究、推理、修正以及发展的过程，本节教材的编写思路很清晰，通过实例分析，让学生先观察现象产生疑问，又通过设置 “问题连续体”激发学生的分析讨论、获取信息、归纳评价、并最终发现规律，完成知识建构，从而促进学生思维的发展。

即：“诱导质疑（反思）→获取信息（分析）→归纳评价（批判）→检验假设（实证）→发现规律（逻辑）”，程式如下：

三、基于科学思维培养的教学模式的具体运用

（一）创设情境，感知——为思维活动指明方向：

【情景一】电脑展示三幅图片（白化病患儿、红绿色盲检查图、抗维生素D佝偻病患儿），同时展示发病情况介绍材料。

【问题】①为什么在遗传病面前，有些是男女几率一样，有些则男女不一样呢？

②后两种遗传病都与性别相关联，但为什么表现又不相同？

设计意图：红绿色盲，白化病等遗传病学生在生活中比较熟悉的例子，关于它们的遗传特点和预防措施应该是学生比较关心且感兴趣的内容。因此，先让学生通过资料了解相关信息，以获得对三种伴性遗传病的感性认识。这一方法主要是启迪学生思考，产生驱动力，为学生思维活动指明方向——伴性遗传有什么特点呢。

（二）分析问题，激疑——为思维活动确定目标

【情景二】展示某地区人类红绿色盲的调查结果和一个红绿色盲家系图谱，学生分析思考。

【问题】①这些患者都是什么性别？说明色盲遗传与什么有关？

②红绿色盲基因是显性基因还是隐性基因？

③Ⅰ1传给Ⅱ2的是X染色体还是Y染色体？Ⅱ2是否患病？

④这说明红绿色盲基因位于X染色体上还是Y染色体上？

⑤红绿色盲的遗传特点是什么？

设计意图：首先，激疑不能太具体，教师要给学生发现问题、 提出问题的机会。其次，激疑要定向，要鲜明地指向所探究的目标。 激疑在这里行使着激发学生发散思维、提出问题的功能，而不是引向标准答案。笔者设计的前三个问题学生通过分析图表获取信息，可以很快找到答案。第四个问题的解决，对学生来说也不难，教师可以组织学生通过书写遗传图解来获取答案，这样就落实了科学思维中模型构建的能力的培养。对于第五个问题是本节的重点和难点，只凭学生个人不容易解决。这样的问题设置有层次性，符合学生思维的发展规律，也为思维活动确定目标——分析伴性遺传图解。

（三）引导合作，自主学习——为思维活动构建路径

笔者在这一阶段教学设计时，是通过组织学生小组讨论来完成。为了让学生顺利解决第五个问题，把它分解成问题链：①在第四个问题解决的基础上，让学生写出男女性的正常色觉和红绿色盲的基因型和表现型。②写出六种婚配方式的遗传图解。③分析所写的遗传图解，特别注意女性患者的父亲和儿子有什么表现，正常男性的母亲和女儿有什么表现，从中揭示出X染色体遗传的特点：交叉遗传。再与白化病类比，归纳出隔代遗传的特点。④最终归纳出红绿色盲作为伴X隐性遗传病的遗传特点。

设计意图：学生围绕层层铺设的问题，开展小组合作学习，设问从学生熟悉的角度入手，并且问题设计指向性明确，教师连续设问，逐渐深入，学生通过讨论活动后很容易掌握规律，就这样，把学习的自主权交回给学生，让学生真正成为课堂教学的主体，教师做好学生学习的引导者、辅助者、参与者，大大激发了学生学习的积极性和原动力，学生参与其中，通过构建模型，科学论证最终尝到成功的喜悦。

（四）组间交流、多元质疑——为思维活动留空间

通过自主探究之后，学生分小组汇报他们的学习成果，学生通过对材料现象的细致研读，从中进行分析、推理、获取信息或归纳等一系列理性思维，最终得出科学的结论。教师要为学生的学习成果提供交流展示的机会，进行思维交流和碰撞，并对其他小组的实验提出质疑和评价，学生为自己能发现规律而感到高兴，同时又分享了别人的成果，提高了自己的认识。从而培养学生的质疑精神和批判性思维。

（五）拓展延伸——为思维能力得到提升

1.课堂上的问题拓展

【情景】展示另一种伴性遗传病──外耳道多毛症的相关图片及遗传图解

【问题】外耳道多毛症是否有伴性遗传现象？它的遗传方式是什么？你能否通过红绿色盲的遗传特点分析抗维生素D佝偻病和外耳道多毛症的遗传特点？

【问题解决】学生能说出外耳道多毛症有伴性遗传现象，是伴Y遗传的方式。但后面的问题对部分学生来说还是有一定难度的。因此，教师可提示他们运用类比推理的方法，相互讨论解决。类比红绿色盲和常染色体显性遗传的特点的分析方法，先分组写出六种婚配方式的遗传图解，分析所写的遗传图解，从中揭示出伴X染色体显性遗传的特点。

2.课后的问题拓展

“伴性遗传在实践中的应用”这一内容直接与生产实践联系，体现了新课程的理念——“注重与现实生活的联系”。学生对这一内容很感兴趣，提出了很多问题。可以鼓励学生就两个问题展开研究，一方面模仿遗传学家，根据某对夫妇的家族遗传病史，分析其后代的发病风险，并提出有效的预防措施;另一方面在生产实践如何根据性状来确定动物幼年时的性别。那如何设计一个杂交实验，使得其子代能根据性状来区分性别？学生课后收集资料，书写并分析遗传图解，然后在班上汇报成果。

设计意图：这样的做法引导学生运用刚学的伴性遗传的知识来分析和解决现实生产生活中的问题，让学生形成基因控制性状的生命观念，并且通过利用知识达到优生目的以及运用到农业生产中，让学生能够体会到学有所用，提高了学生的社会责任感，激发了学生自主解决问题的自豪感，也培养了他们的科研实践能力。

四、基于科学思维培养的教学模式的反思

本节课的教学价值取向定位为发展学生科学思维素养，教学理念是契合新课程教学要求的，学生深刻体会科学研究的过程，在不断思考、质疑、解决问题的过程中获取新知，形成学生个体的生物学思维方式、生物学结构化模型以及生物学科学探究能力等。教学过程中，教师引导学生反复写出遗传图解，不断预期实验结果，不断寻找解决问题的思路，尽可能地还原科学家研究的过程，让学生成为课堂教学的主体;设计的问题环环相扣，充分培养学生思维的逻辑性，体会科学研究的严谨性。

但是任何先进的科学的教育理念，在转化为教学行为时，都必须本土化、个性化。我校学生在长久传统教学模式影响下，思维固化，自主学习意识较薄弱，在教学过程中，教师需考虑再给学生多一点信任，给学生创造更好的发展空间;教师在教学过程中提出问题后，可考虑再给学生多一点思考的时间，让学生有一个明理的过程，这更有利于学生发展;今后教学过程中，教师要多学习，多阅读，在教学过程中，能够给予学生更多的事实铺垫，让学生能在思维的宽度上不断提高。

总之，教师在教学中，应逐步调整自己的教学行为，让学生成为课堂的主体，在传授知识与技能的同时达到育人的效果，实现提升生物学科核心啥样的课程宗旨。

参考文献：

[1]杨铭;刘恩山.在生物学课堂教学中培养学生理性思维，生物学通报  2017（5）：8

[2] 趙占良.浅谈中学生物学的学科本质[J]中学生物教学，2016（1）：4—8

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[4]郑琦长. 高中生物教学中培养学生理性思维的方法[J]，长春教育学院学报，2017（7）：79-80.