概念图在高中生物学科中科学思维培养的应用研究

梁韦韦

(江苏省如东县掘港高级中学 226400)

生物学核心概念形成以学习者对于事实、概念的理解、学习为基础，再经一定的思维活动加以概括、归纳，由此形成.生物学的各项概念间存在密切关联，学习者通过概念间互相关联的梳理，可推动自身生物学科知识体系的建立，还可有助于相应生命观念的形成，在此过程中，学生理性思维得以培养.此外，教师在教学过程中可借助思维导图的应用，帮助学生针对生物学概念形成深层次理解，对学生科学方法、科学态度、科学习惯加以培养.

一、科学思维与思维导图

新课程中指出，教师在教学过程中需重视学生生物学核心素养的培养，加强学生科学思维、科学探究能力的锻炼，推进学生传统学习方式的变革，鼓励学生积极参与至生物知识探究过程中，勤于动脑、动手，推动学生信息收集能力、新知获取能力、信息处理能力、问题解决能力、问题分析能力、批判思维能力的提升.思维导图为一种发散性思考，并可增强学习者联想能力、思维层次的一种可视化学习工具，借助思维导图的应用，可实现右半脑及左半脑的协同运作，同时以树形分支延伸，由此构成一种树状思维.思维导图的应用可同人类大脑处理事务的思考模式相吻合，借助导图的应用将单一枯燥的信息以具备高度组织性的图画呈现在学习者面前，促使学习者可将信息快速存储于脑海中，借此还可有助于学习者学科核心素养、学科理性思维的培养.教师在教学过程中，借助思维导图的应用，还可实现学生超文本阅读能力的培养，促使学生可具备在短时间内构建思维体系、知识网络的能力，以此推动学生信息提取能力、信息编码能力的提升，还可逐渐强化学生科学思维.

二、概念图在应用过程中的现状

高中生物教材中早已提及相关模型的构建活动，然而在教学实践中却并未得以落实，究其原因主要分为如下几点：其一，精力分散.大部分生物教师在课堂教学过程中，多将自身精力放置在构建模型中，对于模型设计的重要性并未予以重视，使得学生难以对原型、模型二者间关系形成明确区分，影响学生清晰学习思路的形成.其二，认知存在偏差.教师在教学过程中，致使自身认知产生偏差原因主要如下，一方面为教师在模型构建过程中，并未投入足够的教学热情，使得模型所具备的教育价值并未得以充分显现.另一方面，教师并未具备良好的指导模型构建的能力、知识储备，使得模型难以发挥自身效用.此外，学校所安排的生物课时较少，使得模型构建时间不充裕，为此，要求教师在教学过程中需重视自身业务水平的提升，加大研究力度，促使多种模型资源均可应用至教学过程中，提高课堂教学效果.

三、科学思维的培养途径

我国著名心理学家朱智贤教授等人，经实践研究，对思维发展中教育所起到的重要作用加以揭示，实践结果指出，恰当且合理的教育措施可有效培养学习者的思维品质.思维品质内容主要为思维的独创性、批判性、逻辑性、灵活性、深刻性及广阔性等诸多方面，现以高中生物《必修1．分子与细胞》为例展开研究，探讨培养学生思维品质的途径.

1.应用科学史，培养思维批判性

思维批判性即指以客观标准为依据，从实际情况出发，对一切事物加以公正评价，明辨是非.教师在教学过程中，为实现学生思维批判性的培养，则需要求教师在教学过程中，应引导学生免受他人干扰，对自己的观点、他人的观点加以正确且严格的评判，对各自观点所存在的优点、缺点加以明确指出，对于教材、教师、权威者的观点不过度依赖、迷信.分析生物科学史中蕴含诸多科学方法及科学思想，为培养学生思维批判性的重要素材.教师在引导学生学习“生物膜的流动镶嵌模型”部分教学内容时，学生通过已掌握知识经验可知，糖类、蛋白质、脂质为生物膜的主要构成部分.此时，教师可向学生提问：糖类、蛋白质、脂质三种为互相结合的，还是互相独立存在的？上述三种物质与功能间存在哪种联系？如何排列，简言之，生物膜结构是怎样的？怎样才可实现生物膜的功能？随后，教师与学生共同展开科学探究，在此过程中，学生思维批判性得以逐步形成.

2.建立概念图，培养思维逻辑性

思维逻辑性即指，学生在问题解决、问题分析时可形成清晰的思路，条理清晰，并可对逻辑规律严格遵循，不可模棱两可，应推理严谨并证据确凿，结论应正确、肯定，并具备较强的说服力.仍以前文中的“蛋白质”问题为例，展开教学活动.教师在教学过程中，可将图1所示思维导图以多媒体方式呈现在学生面前，引导学生梳理知识，掌握此部分内容.

图1

针对学习能力较好的学生而言，此思维导图具备清晰明了的特点，学生认真填写完成，并加以巩固，便可对蛋白质基本内容加以掌握.

3.设计开放性问题，培养学生思维广阔性

思维广阔性即指个体在思维过程中，需对问题加以全面考察，以实物的多样性联系、关系中对事物加以认知.现代心理学指出，问题情境为思维的本质来源，若无问题，则思维也无从产生.教师在引导学生学习“生命活动的主要承担者——蛋白质”部分教学内容后，教师可向学生提出课堂提问：目前，我们已学习了蛋白质此节课的知识，现在同学们脑海中能回想起哪些相关知识呢？因部分学生生物基础较为薄弱，因此，在完成蛋白质知识点学习后，脑海中难以形成清晰的知识体系，脑海中“一团浆糊”，此时，便认为自己什么都没学会，学习情绪低落.此时，教师便可对学生加以鼓励，你们一定已经掌握了部分知识，可以尝试将所想到的知识罗列在黑板上，但内容不要重复.书写过程中，教师发现，学生在开始的时候，书写的内容较多且速度较快，而伴随时间的推移，学生书写速度逐渐变慢，原因为学生正在努力思考，以区别于他人的角度思考可补充的内容.针对学生而言，此种答案为从多角度所获得的，如蛋白质的结合方式、元素、功能、空间结构、化学性质、种类等，部分学生甚至同其他大分子类比，思维局限性得以突破，培养学生思维的广阔性.

4.理论联系实践，培养思维深刻性

思维的深刻性可将纷繁复杂的现象，与外部相联系，展开加工与分析，再经逻辑缜密的思考，对事物的规律、本质加以探析，还可对事件发展的后果、进程加以预见.思维深刻性为思维品质的一项本质特征，同时也为科学家所具备的一项突出的思维特点.教师在引导学生完成“呼吸作用的原理”部分内容后，向学生讲述细胞呼吸原理的应用此部分内容时，教师可先让学生品尝教师腌制的泡菜，以泡菜为例设计层层深入的问题链：

(1)哪种物质为泡菜产生酸味的原因？

(2)哪种生物将会产生乳酸？

(3)乳酸菌的代谢类型为哪一种？

(4)乳酸发酵的反应式？

(5)还可利用乳酸发酵制作哪种食物？

教师所提出的问题链由表及里，由现象到本质，将泡菜的制作原理呈现在学生面前，帮助学生理解此部分知识.教师在课堂教学结束后，还可引导学生利用酸奶机、米酒机完成酸奶、米酒的自行制作，对照说明书中所讲述的操作过程，对其中所蕴含的生物学原理加以思考，以此培养学生思维深刻性.