基于发展学生科学思维的初中生物学概念教学

欧阳荣金

（福建省漳浦县长春中学 福建漳州 363200）

生物学概念是生物学课程的基本组成，包括了对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释。形成生物学概念一般需要进行分析、比较、归纳、演绎、综合、抽象和概括等科学思维的过程和方法。因此，科学思维方法是形成概念的重要方法。但是，对学生科学思维的培养，一节课所能应用的方法是有限的。因此，教师应该充分利用各种教学资源，根据不同的教学内容，选择不同教学策略，配合多种方法，有效地发展学生的科学思维。这不仅是生物学作为科学课程所应抓住的学科本质教学，也是当前落实学科核心素养的紧迫教学任务。下面将以人教版初中生物学几个案例教学，共同探讨如何帮助学生在构建概念过程发展科学思维。

1 以生物学史为背景，培养学生的科学思维

生物科学史是生物学家探索生物世界的“痕迹”，不仅记载着生命科学知识的形成过程，而且也蕴含着科学家的科学精神，特别是科学思维方式，是生物学教育的重要资源之一。因此，在生物学教学过程中，教师要善于应用生物学史来促进学生科学思维的发展，让学生“感同身受”，用模仿方式与科学家“共成长”，帮助学生理解生物科学的本质和精神。

如在八年级上册“病毒”这节中，对于病毒发现史的教学，教材介绍了伊万诺夫斯基发现将患花叶病的烟草榨出液，用能将细菌滤去的过滤器进行过滤，再用滤液感染正常的烟草，结果烟草患病了。教材还介绍了20世纪初，科学家首次用电子显微镜观察到病毒。学习这两个“史例”时，教师引导学生比较细菌和病毒的大小，并说明判断理由。学生可通过这两个“史例”分析、比较、归纳，得出判断依据：实验现象①细菌不能，但“病毒”能通过细菌过滤器；实验现象②光学显微镜能观察到细菌，但不能观察到病毒。最后，由这两点实验现象可进一步概括并推出实验结论：“病毒比细菌小”这一概念。

推理、归纳、概括能力是科学思维的重要组成，教师以生物学史为背景，使学生有一种“身临其境”之感，与科学家共探究之感，产生在生物学史的发展过程成长之感。教师挖掘生物学史的内容，培养学生的推理、归纳、概括能力，必能促进学生科学思维的发展。

2 以发现问题为动力，发展学生的科学思维

北京大学的赵凯华教授认为：好的教师不是讲得学生没有问题可问，而是启发学生提出深刻的问题。受传统教育等因素的影响，多数学生从不怀疑教师所讲、教材所述，甚至达到“盲从”的地步。教师应当鼓励学生要敢于超越老师，超越教材，要有挑剔的眼光思考、发现问题。在课堂教学中，教师要创设情境，促使学生主动参与到学习中来，激发学生的兴趣，鼓励学生大胆质疑。质疑是对学习材料提出问题，是培养学生批判性思维的开始。强烈的质疑是思维的动力，是原知识与现知识的碰撞，可以是生物学知识与其他学科知识的冲突，可以是课本知识与生活常识的矛盾等。教师要充分利用学生的质疑，引导学生从多角度分析事物，发展学生科学思维。当然，教师要注意引导学生质疑要有理有据，把握好“度”，不是引导学生怀疑一切。

例如，在八年级上册“病毒的种类”教学，病毒根据寄生的细胞分为动物病毒、植物病毒、细菌病毒三种。教师可以引导学生回顾学习过的生物种类，促使学生对照不同寄主产生疑问：有寄生在真菌细胞中的病毒吗？这时，教师要即时给学生释疑：自然界中当然有真菌病毒存在。接着，教师提供资料：1962年，英国的霍林斯等在电子显微镜下从栽培蘑菇中发现了与病害有关的3种病毒：直径25 nm和29 nm的球形病毒以及19×50 nm的短棒状病毒。1967和1968年，克里奇米和埃利斯在匐枝青霉提取物的抗病毒部分中找到了多边形病毒颗粒。可见，自然界是存在真菌、病毒的。又如，教材介绍病毒的大小的表述“它们比细菌小得多，只能用nm（百万分之一mm）来表示它们的大小”。这与学生在数学、物理的学习产生了矛盾。学生产生疑问：其他如m、cm等长度单位不能用来表示病毒的大小吗？教师对学生的正确质疑要及时给与肯定，教材的“只能”一词用法不当。

以发现问题为动力的策略，也可应用在不同章节的教学中。例如，在七年级下册第四章第四节“输血与血型”中，教材描述到不同血型的血液混在一起时，可能发生凝集反应，危及生命。但在第一章第二节“人的生殖”中，教材却明确告诉我们：胎盘的毛细血管和脐带的毛细血管相通。胎儿和母体的血液直接“相通”吗？很多母子、母女的血型不同，为什么不会危及到他（她）们的生命？教师要引导学生回顾已学知识，对新知识的学习产生质疑，面对学生的质疑教师也要及时给与释疑，质疑教材中“相通”一词，挑战权威，不盲从。再与学生一起查阅资料，根据资料判断“相通”用词不当。因为胎盘的毛细血管和脐带的毛细血管是相互缠绕的。

当然，以发现问题为动力的策略需要教师在备课中精心挑选具有典型性的教材资源，才能更好地培养学生发现问题、提出质疑、进行释疑的能力。没有质疑的思维通常是被动的。质疑是思维的动力，能促进学生发展科学思维。

3 以生活实例为情境，培养学生的科学思维

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《课标》）明确指出“注重使学生在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念。”知识源于生活、回归生活、高于生活是新课程改革的理念之一。《课标》要求“生物学教学要注重与现实生活的联系”。生活中处处是“生物学”，我们的生活中充满了生物知识。当然，科学思维培养难以通过灌输、死记硬背而建立，需要教师为学生创设真实的学习情境，当面对需要进行科学思维的情境真正出现时，学生才能做到主动地思考。教师要善于创设生活化的情境，以生活实例作为题材，将生物学教学内容和生活实例紧密联系在一起，创设真实的学习情境，能有效让学生用生物学知识分析、解释生活中的生物现象、生物问题；同时，激发学生的学习兴趣，提高学生的分析、应用能力，进而提高学生的科学思维。

同样在“病毒”这章教学时，教师可以提出问题：请说出自己知道的动物病毒。由此，学生结合自己熟知的病毒，可以说出流感病毒、艾滋病病毒等很多种。或者，教师也可结合当前疫情，提出问题：2020年初，中国大地特别是湖北武汉进行的肺炎防治工作针对的是什么生物？学生自然回答“冠状病毒”。教师追问：“冠状病毒属于什么病毒？”学生回答“动物病毒”。接着，教师结合教材学习内容，进一步提问：冠状病毒的结构有哪些？学生自主阅读教材，归纳出“冠状病毒的结构包括蛋白质的外壳和内部的遗传物质”。结合当前疫情顾虑，教师设计问题，以促进学生达到学以致用：冠状病毒对我们的生活有什么影响？学生思路回到生活中，回到2020年被延长的寒假。

教师在教学中将生活和生物学知识有机结合，使学生学以致用，提升科学思维，以便学生在以后生活中遇到问题时，可以主动用生物学知识加以分析。

4 以模型建构为平台，培养学生的科学思维

建构主义学习观认为，学习不是被动的接受，也不只是书本知识的直接获得，而是学习者以其特有的经验和认知方式对材料进行选择、加工和改造，并赋予现实以独特意义的一种建构。模型建构教学能够帮助学生正确理解生物学概念，提升判断、推理等思维过程。模型是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一，通过建构模型，抽象的概念具体化、形象化。模型是学生学习生物学知识的重要手段。模型建构过程是学生观察、动手、归纳、概括、分析等能力的综合体现，也能提高学生的判断、推理能力。通过建构模型，学生能更全面地理解概念，体会科学探究过程，培养综合能力，提升科学思维。

初中生物学中常见的模型有物理模型、概念模型和数学模型。例如，在学习病毒时，教师可以让学生在课堂当场画出病毒的模型，课后再用实物构建病毒模型。通过模型制作实践活动，学生能进一步认识没有细胞的病毒结构，加深对病毒的认识。有学生用硬纸壳作“蛋白质外壳”，用橡皮泥精心捏制“内部遗传物质”。硬纸壳、小弹簧、铁丝等制作的噬菌体更是惟妙惟翘。建构病毒模型的过程加深了学生对病毒的理解，促进学生科学思维的提升。教师也可以让学生用实物构建动物细胞、植物细胞、细菌细胞的模型，加深学生对相关细胞结构的认识；并在复习课上，进一步比较这些细胞的异同点。这都是物理模型在初中生物教学中的应用。

概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。特别是在复习课中发挥巨大的作用。例如，在初中生物的复习课中，教师可以利用如图1所示的概念模型，促进学生复习相关的概念：图1中的A、a、b、c的概念可以分别是：生态系统的生物部分、生产者、消费者、分解者；血管、动脉、静脉、毛细血管；血细胞、红细胞、白细胞、血小板；肾单位、肾小球、肾小囊、肾小管；细菌、球菌、杆菌、螺旋菌；病毒、动物病毒、植物病毒、细菌病毒；传染病流行的基本环节、传染源、传播途径、易感人群……在举一反三、概念相互联系的过程中，学生的科学思维可以得到较大的发展。

图1 某概念模型示意图

数学模型是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。这种模型在光合作用的教学中较常见，在坐标图中可以直接体现光照强度和氧气吸收量的关系等。数学模型可以加深学生对生命活动规律相应的“量”的关系，提升学生的科学思维。

其实，概念的形成过程就是建立模型的过程，每个概念的形成离不开科学思维方法。模型建构教学能够帮助学生正确理解生物学概念，为其形成生物学判断、推理等思维过程奠定基础。有意识、有计划、有目的建构模型能有效促使学生掌握知识、提升能力、发展科学思维。

总之，虽然现在初中生物学概念教学中存在一定的思维教学，但与科学技术的迅猛发展和社会的迫切需求相对照，还是远远不够的。科学思维能力并非天赋能力，学生可以从概念教学中通过不断训练而习得的。因此，教师要结合概念的形成过程，利用实际教学中各种资源，以科学史为背景、发现问题为动力、生活实例为情境、模型构建为平台等，发展学生科学思维的能力和品质，这也是生物学教学的重要目标之一。