借生物模型，达科学思维

邵虹

摘要：笔者以苏科版生物教材八年级上册《人体的神经调节》为例，结合具体生物模型分析，积极探索培养学生科学思维能力的策略，促进课堂中科学思维的落实。

关键字：生物模型;科学思维

在《普通初中生物学课程标准》的指导下，促进学生逐步发展、完善和最终达成科学思维是当下教育者思考和解决的问题，越来越多的一线教师发现生物模型成为当前课堂上促进学生科学思维提升的工具之一，本文就以苏科版八年级上册《人体的神经调节》一节为例，结合实际制作的模型，阐述如何恰当使用生物模型以达成学生的科学思维。

1科学思维的内涵

《普通初中生物学课程标准》指出“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。”科学思维的培养重在利用模型与建模、批判性思维和创造性思维等方法探讨解释生命现象，审视或论证生物学社会议题。科学思维的提升是在学习过程中达到的，尤其是动手实践环节。学生通过自身实践获得的体验、领悟、反思、反馈使学生的知识更加系统化、逻辑更清晰，也在这样的过程中习得了归纳、推理、分析、演绎、综合、批判、创新等一系列科学思维方法，因此也更加能够基于生物学知识解决生活生产的实际问题，达到科学思维的核心要求。

2生物模型的特点

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化描述，因而模型具有将抽象知识直观化，复杂问题简单化的特点，增强学生的学习兴趣和主动性，还有利于培养学生自主探索、自主学习的能力，并形成解决科学问题的思维模式，因此生物模型与科学思维的内涵高度契合。

本文就以《人体的神经调节》一节中设计的3个模型：两种神经元模型和反射弧模型展开探讨。

3以生物模型为载体发展科学思维的策略

3.1 神经元模型1：依托教具，教师导引，化零为整，培养科学建模思维

科学建模是一个动态词汇，因为它是一个过程，首先，需要明确建模的目的;其次需考虑使用何种表征方式;之后，学生分组进行建模活动并评价模型。在科学建模的过程中，学生由知识要素零碎且相互缺乏联系逐渐变为知识结构围绕核心要素组织，能基本把握事物的基本特征，最后达到知识结构围绕核心要素组成系统，核心要素与其他要素间的关系均与科学一致，也就是科学思维的水平[1]。如在“人体的神经调节”一节中，由于学生关于神经元的知识要素零碎且无法形成联系，知识结构难以围绕核心要素展开，很难达到自主建模的水平，此时教师可以适当引导并通过提前设计来引导学生进入主动建构的学习活动中。首先，教师需要明确建模目的：即能准确描述神经元的基本组成要素，教师可适当回顾教材上的神经元模式图，这是建模的理论依据。然后，教师提供课前准备的材料。如乒乓球代表细胞核，八角金盘叶代表树突和细胞质，电线代表轴突，去掉笔芯的黑水笔管代表髓鞘，同时向学生介绍材料在建模时的表征方式，学生就能明白如何使用以及如何构建是科学的;之后，以小组为单位开始建模，此时教师需要及时观察学生的操作和聆听学生的讨论。最后，评价每组学生的模型，应先纠正错误的认知并修正，再组织学生一起评价模型：连接方式是否科学;所选材料的大小比例是否科学;模型是否可以为后续神经元的功能学习所用......学生通过生物学的事实和证据，在建模过程中科学思维得以发展。

3.2 神经元模型2：依托教具，启迪思维，敢于质疑，培养批判性思维

在当代课堂中，以教师为主体的课堂很容易演变成教师就是权威的局面，学生对于教师的想法、行为不敢提出质疑，久而久之，学生的批判性思维和质疑精神荡然无存。因此启迪学生的思维，培养批判性思维势在必行，如在“人体的神经调节”一节中，学生完成模型1的构建后，无人提出任何疑问，教师可以引导学生发现问题，勇于质疑并提出质疑。教师展示神经元结构的3D视频提问：与视频中的神经元相比，模型1有什么局限性？学生结合模型1和视频，通过小组合作分析，深入思考后提出观点：模型1的细胞体不够立体化，八角金盘叶使其平面化，与真实神经元的细胞体结构相去甚远。教师乘胜追击又问：那么可以怎样改进？学生提出可以用柚子、无花果等较为立体的水果代替八角金盘叶。教师提出有待思辨的问题，制造学生认知上的冲突，促使学生对比模型和视频中的对应结构，运用批判性思维寻找答案，神经元模型不断改进的过程说明了学生面对质疑，敢于突破迷信权威的思维局限，怀有批判和质疑的精神看待现有的知识、观念，而不是一味地去接受，利用审视的态度发现问题所在[2]，同时根据自身逻辑作出主张的思考。学生在质疑的过程中，思维的严谨性也得到了训练，因而也培养了学生的批判性思维的态度和能力。

3.3 反射弧模型3：依托教具打破定式，多方探寻，培养创造性思维

创造性思维是人在创造性过程中的思维方式，具体是指根据一定目的，运用一切已知信息，采取独特的、别出心裁的对策解决问题过程中表现出来的智力品质。在日常教学中，我们往往会形成思维定式，它所产生的消极作用很难让学生进行创造性的思考。如在“神经元的功能”的教学中，教师常采用“展示教材的神经元模式图→教师讲解神经元的结构、功能→学生死记硬背结构、功能→习题填空巩固”的教学模式，这忽略了知识形成过程，也扼杀了创造性思维的发展。那么从培养学生的创造性思维角度该如何教学呢？下面以“神经元的结构和功能”为例展开探讨，教师首先提供给代表“感受器”、“效应器”、“神经中枢”卡片，并布置任务：利用刚刚制作的模型①、②和卡片，對照教材上的模式图，拼搭出反射弧模型。学生小组合作，互相交流，完成后又推翻，再修改，同时鼓励学生大胆猜想，依据已有经验做出一些推测的思维方法，这不仅是一种重要的思维形成，也是解决问题的一种方法，最后让学生讲每组作品呈现在讲台上。学生在构建模型的过程中，有观察、有思维、有实践，教师将这三者巧妙联系起来，就能让学生学得深入、全面，有助于创造性思维的培养[2]。学生的模型主要有几处集中的错误体现：①传入神经的细胞体在神经中枢外部，传出神经的细胞体在神经中枢内部②感受器和效应器位置放反了。所以接下来，针对学生的模型教师提问：A.该反射弧中有几个神经元？B.你是依据什么找到的神经元？C.哪个是传入神经？哪个是传出神经？如果不标示文字，你是如何区分的？（提示观察细胞体位置）学生通过交流讨论后发现有三个神经元因为有三个细胞体，传入神经的细胞体在神经中枢的外部，传出神经则相反。教师继续追问：①传入神经在感受器和神经中枢之间起什么作用？②传出神经在神经中枢和效应器之间起什么作用？③信号在反射弧中传导的方向和路线是什么？学生结合教材内容进行学习，认识到神经元能起到产生兴奋、传递兴奋的功能，所以信号在反射弧中的传导方向就是感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器。利用学生构建的教具，突破传统教学模式，灌输变启发，被动接受变激发思考，不是针对神经元枯燥的讲解其结构和功能，而是将单个的神经元放入更大的大知识体系中去认识它的结构和功能，学生就能通过创造思维产生新的思维成果。

4结束语

科学思维的形成和发展不是一蹴而就的，课堂时间又相对有限，而生物模型可以在较短时间内激发学生的科学思维：模型预想、设计、实现需要科学建模生物;批判性思维能指引学生思考模型的局限性和改进方案;创新教学方式，别出心裁使用模型需要创造性思维，借力小小的生物模型，却能掀起大大的科学思维风浪。

参考文献：

[1]赵萍萍， 刘恩山. 从新课程标准理念下的高中生物学建模教学策略[J]. 生物学通报.2019，02（54）：10-14.

[2]何耀华. 在生物学教学中运用批判性思维工具培养学生的科学思维[J]. 生物学通报.2018，09（53）：40-42.

[3]陈柳清. 探析核心素养视域下高中生物科学思维培养策略[J]. 华夏教师.2018：14-16.