生物重要概念教学中培养学生科学思维的策略

叶桂贤

【摘要】  本文以“人体内废物的排出”一节为例，通过制作模型、资料分析、视频和过程图、解题练习等教学活动，让学生主动建构和理解“尿液的形成过程”这一重要概念，培养学生科学思维。

【关键词】  生物重要概念 科学思维 教学策略

【中图分类号】  G633.91                   【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）07-125-02

科学思维是生物学核心素养的重要内容。科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。著名物理学家劳厄曾说，在学习过程中，发展思维能力比获得知识更为重要。教育给予人们的应是当一切已学知识都被遗忘的时候仍然留在脑海中帮助人们解决问题的那种科学思维能力。在教学中如何培养学生的科学思维呢？重视生物重要概念教学就是一个很好的载体。因为概念是人们在对事物从感性认识上升到理性认识的过程中，把事物的本质属性和特点加以抽象、概括后形成的。生物学重要概念处于学科中心位置，它包括了对生命基本现象、规律、理论等理解和解释，因此，对生物重要概念的构建、理解过程贯穿着科学思维。教师依托教材，借助各种教学手段，从不同角度、以不同方式，帮助学生建构概念，理解和应用重要概念，同时，更好地提升学生的思维品质，将科学思维培养落到实处。

下面以“人体内废物的排出”一节为例，尝试在“肾单位中的肾小球和紧贴着它的肾小囊内壁起过滤作用;肾小管起重吸收作用”即“尿液的形成过程”这一重要概念的教学中运用如下几点策略培养学生的科学思维。

一、利用制作模型，建构概念，培养科学思维

模型是学生学习科学知识的重要手段。生物模型的建立使许多抽象的生物问题变得直观、具体、形象。在教师的引导下，让学生通过建模的方法可内化自己的认知模式，在“做“中发现，“做“中感悟，“做“中理解，从而获得认知水平的跃进。这促进了学生主动探究知识，并在探究中培养和提升建模思维和建模能力。

为了建构“肾单位中的肾小球和紧贴着它的肾小囊内壁起过滤作用;肾小管起重吸收作用”这重要概念，必须先了解肾单位的结构，因为肾单位是肾脏的结构和功能的基本单位。所以，课堂上先引导学生自主学习：阅读教材相关的内容，细心观察教材里的肾单位结构平面图，尝试理解肾小球、肾小囊、肾小管三者之间的关系和结构特点。再让学生小组合作制作“肾单位的结构模型”：学生动手制作模型之前，先引导学生根据自己对肾单位结构的理解，充分发挥空间想象力，把教材的平面结构图转换成脑海里的立体图像，然后根据教师提供的材料（废弃的不同颜色的饮料吸管、不同颜色的毛衣线和大小不同的一次性碗等），把想象的立体图以制作模型方式呈现出来（如图1）。并用这模型来检验自己的立体空间想象是否正确，从而加深对肾单位结构的理解：肾小球是一个毛细血管球、肾小管外有很多毛细血管包绕着，肾小球、肾小管、肾小囊三者的壁都是由一层上皮细胞构成的。再结合毛细血管的结构特点及功能等知识，引导学生大胆推测：当血液经过肾小球和肾小管时，血液成分必然会发生变化。这样，学生通过制作模型，建构了“肾单位的结构”这一概念，并为后续学习“尿液的形成”埋下伏笔。

通过自主学习和小组合作，让学生亲身体验并参与了模型建构的过程，不但使学生深刻地掌握了有关的生物知识，建构概念，还增强了学生阅读、观察、模仿、想象等能力和变废为宝、节约资源、爱护环境的环保意识，又提高了他们的动手实践能力，培养了学生科学思维。

二、利用资料分析，建构重要概念，培养科学思维

在生物重要概念教学中，事实是形成概念的基础。事实越丰富，越有代表性，越有利于形成概念。“资料分析”中有很多实证内容，教师可基于这些实证，设置问题引导学生阅读、对比与讨论分析，然后根据结果综合推理，得出结论。这样学生习得知识，建构概念，并养成科学思维的习惯。

在学生掌握肾单位的结构后，教师采用“某健康人肾动脉中的血液、肾小囊中的液体（原尿）和尿液三者的成分（表1）为事例，让学生小组合作开展“资料分析”探究活动，对数据事实进行分析比较，并讨论以下问题：1.血液和原尿的成分有何变化，说明肾小球和肾小囊内壁有什么作用？2.在原尿中出现葡萄糖而在尿液中并没有，这说明肾小管有什么作用？针对第一个问题，在教师的引导下学生分析出：与血液相比，原尿中有极少的蛋白质，没有血细胞。进而，结合新旧知识——肾小球是一个毛细血管球和毛细血管结构特点，学生推测出：肾小球起过滤作用，血液中的血细胞和大分子蛋白质不能过滤，其余如部分水、无机盐、葡萄糖和尿素等物质都被过滤到肾小囊腔内形成原尿。然后，让学生观看肾小球通过过滤作用形成原尿的动画，使学生对肾小球的过滤作用加深理解。针对第二个问题，学生讨论分析出：肾小管重新吸收全部葡萄糖，再结合新旧知识——肾小管外面包绕着丰富的毛细血管和毛细血管结构特点，从而学生推测出肾小管具有重吸收作用，重新吸收全部的葡萄糖，还有大部分的水和部分的无机盐。然后，让学生观看肾小管通过重吸收作用形成尿液的动画，使学生对肾小管的重吸收作用加深理解。

通过小组合作探究活动，对资料的分析与讨论，判断与推测，主动构建了“肾单位中的肾小球和紧贴着它的肾小囊内壁起过滤作用;腎小管起重吸收作用”的重要概念，建立了生物体的生理结构与其功能是相适应的生物学观点。同时培养学生的综合分析、判断、推理、归纳等科学思维能力。

三、利用视频和过程图，建构重要概念，培养科学思维

思维品质的提高离不开学生概括能力的培养，概括是一切思维品质的基础。归纳概括是在知识间建立联系，实现对知识的再建构。

经过前面的学习，学生对肾小球的过滤作用和肾小管的重吸收作用已有所了解。为了帮助学生形成一个整体的概念，让学生观看尿液形成的整合视频，把尿液的形成过程形象、完整地展现在学生眼前，其实，这也是一个思维可视化的过程。然后引导学生分析“尿液形成的过程图”（图2），概述尿液的形成过程。

经过小组讨论，学生归纳概括出尿液形成的两个过程：⑴肾小球和肾小囊内壁起过滤作用。血液流经肾小球时，除血细胞和大分子的蛋白质外，血液中其他成分都能过滤进入肾小囊中，形成原尿;⑵肾小管的重吸收作用。在原尿流经肾小管时，原尿中对人体有用的物质，如全部的葡萄糖、大部分的水、部分的无机盐被重新吸收回血液，不能重新吸收的液体就形成了尿液。这样，学生不知不觉中完成了“尿液的形成过程”这一重要概念的建构和理解。

在教师的引导下，学生利用视频和过程图，将丰富的生物知识浓缩为自己内化的知识，并进行抽象、概括，然后组织语言，准确地表达出来。这样学生主动建构和理解了重要概念，培养了语言表达能力，归纳和概括能力等科学思维能力。

四、巧用解题练习，应用重要概念，培养科学思维

练习是思维能力的主要载体。解题是使学生牢固掌握所学基础知识和基本技能的重要手段，解题过程中的情景分析和解题方法上的思维训练是培养学生科学思维能力的有效途径。生物学是来源于生活实践的一门科学，因此很多题目与人们的生活密切相关。学生解答出一道题，就好像解决了生活中一道难题一样，从中获取了不少生活实践的知识，科学思维能力也能得到锻炼。

当学生完全建构好重要概念后，让学生分析某医院提供的几个样本的原尿和尿液的化验数据（表2），并回答几个问题。在教师的引导下，学生通过对数据的对比和分析，运用“尿液形成的过程”这新的概念新的知识进行综合解答。通过综合分析和解答，学生真正掌握了正常尿液只有三种成分：水、尿素、无机盐，原尿比尿液多了一种成分：葡萄糖。加深理解了因為原尿流经肾小管时，在肾小管内发生重吸收作用，吸收全部葡萄糖、大部分的水和部分无机盐，所以尿液中不含有葡萄糖且尿素含量会增加;肾小球和肾小囊内壁具有过滤作用，如果肾小球发生病变，原尿会出现大分子的蛋白质和血细胞。通过分析学生领悟到：肾单位中那一部分结构有问题就可能会出现相应的病症，所以通过尿液检查可能知道一个人的健康状况。

新课结束后，恰当的练习，让学生学以致用，尝试应用新概念分析生活中出现的不同问题，使新概念有机会得到应用，从而加深理解。同时提高学生应用所学知识分析解决问题等科学思维能力。

建构概念是一个去粗取精，去伪存真，由表及里，由此及彼的思维过程。因此，重视生物重要概念教学，采取有效的教学策略，更有利于培养学生的科学思维。

[ 参  考  文  献 ]

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