由问题引领，培养学生的科学思维

【摘 要】科学思维是生物学新课程标准提出的四大核心素养之一。通过关注原始生物学问题、设计递进式问题链以及创设多种问题情境等途径，可以从不同层面和维度来培养学生的科学思维的方法及能力。

【关键词】问题引领;科学思维;教学策略;高中生物

【中图分类号】G633.91  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2020）91-0065-03

【作者简介】张祥，江苏省扬中市教师发展中心（江苏扬中，212200）副主任兼研训部部长，高级教师。

科学思维是生物学新课程标准提出的四大核心素养之一。它指尊重事实和证据，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。[1]问题是思维的起点，当前生物学教学的最大问题在于教师不善于将知识转化为问题来引领学生思考，导致学生的问题意识淡薄。[2]所以，核心素养视域下的生物课堂中，教师应该摒弃过去满堂灌的知识教学观，学会以知识为载体，通过问题引领、创设问题情境来发展学生的思维品质，树立从“知识本位”走向“素养本位”的教学观，提升学生的科学思维能力，为学生的终身学习与发展奠定基础。

一、关注生物学原始问题，培养学生科学思维方法

“原始问题”是指直接来自自然界、社会生活、生产实践和科学研究，能够反映科学概念、规律及原理的典型现象和事实的问题。从原始生物学问题入手，最终解决或了解生物学现象的本质是生物教育教学的价值所在。[3]原始问题是相对于传统抽象理论问题而言的，传统抽象理论问题往往是教师或资料编写者从教材中找出一些只需要学生记忆或简单理解的问题，如“酵母菌的遗传物质是什么”“为什么说糖类是生物体生命活动的主要能源物质”等浅层次的问题。这些问题因为是从原始问题的现象与事实中抽象剥离出来的，学生只需回顾课本的知识点，就能够解决这类问题，但同时学生失去了面对复杂的真实情境时进行直觉整体体验、分析与判断以及归纳提炼等科学思维的机会。

科学思维既是一种能力的培养，也是一种重要的思考方式，其培养必须基于逻辑推理（包括归纳、概括、演绎、推理、论证等）。基于原始生物学问题引导学生思考、探究可以培养学生科学思维的方法，当然这需要教师善于从平时生产、生活及自然界中挖掘有价值的问题。

例如，在学习“糖类的分类与功能”一节内容时，教师可以引入糖尿病人的饮食作为研究学习的主线，让学生课前先调查糖尿病患者的饮食结构，然后在课堂上通过生活中的问题来引导学生思考。教师可以提问：糖都是甜的吗？甜的食品都含糖吗？糖尿病人是否所有的糖类食品都不能吃？哪些糖类糖尿病人可以多吃？糖类有哪些种类？它们在人体内分别有什么功能？等等。之后，教师展示生活中常见的各种食材，让学生讨论它们都含有哪些糖类，还可以展示一些宣称不含糖的食品广告，让学生讨论糖尿病人是否可以任意吃。在学生讨论结束后，给出医生对糖尿病人的饮食建议。

二、设计递进式问题链，提升学生科学思维高度

所谓“递进式问题链”，就是根据本单元本节课的学习目标，结合学生已有的认知水平，在教学实施过程中将学生需要掌握的知识和能力借助课程资源转化为具有系统性和挑战性、相互独立而又层层递进的教学问题组。它有利于学生围绕一个重要概念展开思考，了解重要概念形成的来龙去脉，从而使学生掌握科学思维的方法，让学生的思维活动从无序走向有序，从低阶思维走向高阶思维。

例如，在探究生物膜结构的教学时，教师可以提供以下资料供学生思考：

资料1：1895年欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验研究，他发现不同物质的通透性不一样，可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易透过细胞膜进入细胞中。1897年，另有学者用红细胞做了类似的实验，也证明了分子穿膜的通透性与它在脂质中的溶解度有关。基于这些事实，1898年，欧文顿提出了一个假说：膜是由脂质组成的。

资料2：1925年，荷兰科学家戈特和格伦德尔利用脂质单分子层技术测定了人的红细胞膜中脂质分子单层表面积，并且估算了红细胞膜的表面积，发现脂质单分子层面积是红细胞膜表面积的两倍。

资料3：1959年，德国生物学家罗伯特森通过电镜看到了质膜清晰的“暗—亮—暗”三层结构。他结合其他科学家的研究，提出了生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的“三明治”模型，而且他认为生物膜是静止的结构，化学成分不会改变。

依据以上几则资料，教师可以通过设计以下递进式问题链来提升学生思维的层次：

（1）欧文顿为什么要做大量的重复实验？欧文顿的结论是否一定正确？质膜是否还含有其他成分？如何验证我们的观点？请设计实验并验证结果。这一问题链不仅让学生体会到科学实验的严谨性，理解平行重复实验可以使实验结果更加真实、准确，而且渗透了“逻辑与实证相吻合、结构与功能相统一”的观念，有利于培养学生科学探究与创造性思维能力。

（2）推测生物膜中磷脂分子的排布方式，尝试构建生物膜的结构模型。根据建构的模型，讨论分析模型和质膜在生物学功能上的不同之处。这一问题链能够啟发学生思考，通过动手建构模型，训练学生的分析能力，不断向学生渗透“结构和功能相统一”的生命观念。

（3）既然生物膜的“三明治”结构与质膜的许多功能相矛盾，为什么电镜下看到的膜显示出“暗—亮—暗”三层结构？罗伯特森认为生物膜结构模型是静止的，这和生物膜的功能不相适应，请设计实验探究构成质膜的分子是可以运动的。这一问题有利于培养学生的科学探究及发散性思维能力，同时激发学生能提出新的问题，让思维活动贯穿课堂学习活动的始终。

三、创设多种问题情境，拓展学生科学思维深度

1.利用实验操作失误创设问题情境。

生物学是一门实验学科，学习和掌握实验技能是中学生物教学中不可或缺的部分。学生在实验操作过程中，常常会出现失误，导致实验现象不够明显，此时教师可以借此失误来创设问题情境，引导学生探讨错误操作与正确操作的差异及其原因，让学生真正理解每一步操作的意义，在反思与纠正中培养学生正确的思维方式，拓展学生科学思维的深度。

例如：在做“叶绿体中色素的提取与分离”实验时，有学生在研磨绿叶前忘记添加二氧化硅或碳酸钙，研磨后发现了，就想把研磨好的材料倒掉重做。此时，我们要求学生不要将研磨好的材料浪费了，不如做一个探究：看看如果不加二氧化硅或碳酸钙实验会出现怎样的结果，为什么会出现那样的结果。通过对照实验，学生就更能清楚地明白研磨时为什么要添加这两种物质。

2.根据生产生活现象创设问题情境。

在真實的生产生活中，学生看到了很多的生物学现象，其中蕴含了丰富的生物学知识，但学生却很少思考其内在的机理。教师如果善于在课堂上根据学习目标和内容，适当地将来自生活中的常见现象与所学内容相联系，不仅能很好地激发学生的学习兴趣、促进学生的思考与探究，而且有利于学生创造性地将所学知识应用于实践，从而让学生感到学有所用，体会到学习的价值。

例如：在学习“呼吸作用”一节内容后，教师可以提出以下问题，拓展学生对所学知识的理解。（1）到了收割季节，农民伯伯将稻子等粮食收获后为什么要晒干后才放入粮仓储藏？而且隔一段时间还要通风透气？（2）平时蔬菜水果采摘后该如何保鲜？（3）稻田中水稻根系为什么能长时间耐水淹？为什么隔一段时间稻田需要将水放干晒田？通过思考这些基于真实情境的问题学生加深了对所学知识的理解与迁移应用，有效地提升学生内隐的学科关键能力，促进思维深度的发展。

除了这些，教师还可以从多重角度、多个层面恰当地创设不同问题情境，如利用新闻热点、运用生物科学史、利用教材中的资料分析等，达到让学生结合情境学习生物学知识、提升学科能力、培养高阶思维的目的。

在课堂中培养学生科学思维的方法和能力不仅是生物学新课程改革的内在要求，也是学生终身发展和适应未来社会生活的必然需求，学生的科学思维的提升不是靠零碎知识的堆积，而是需要教师在日常教学中通过多种方式，创设多种情境，不断地激发学生探究和思考的欲望。唯此，才能真正发展学生的科学思维。

【参考文献】

[1]教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4.

[2]吴举宏.给教师的101条新建议[M].南京：南京师范大学出版社，2019：57.

[3]梁光明.基于思维能力培养的原始生物学问题导学研究[M].南昌：江西高校出版社，2017：7.