沈偉云

(浙江省嵊州市教體局教研室 紹興 312400)

科學(xué)思維是一種有明確的思維方向，有充分的思維依據(jù)，能對(duì)事物或問題進(jìn)行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括，建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式?？茖W(xué)思維既是一種高階邏輯思維，也是一項(xiàng)重要的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，其包括歸納和概括、演繹和推理、模型和建模、批判性思維。

中考生物學(xué)試題是一類由專家命制、充分體現(xiàn)科學(xué)思維核心素養(yǎng)的試題，通過對(duì)2018年浙江省中考生物學(xué)試題的評(píng)析研究，提出在科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的策略，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展起到良好的導(dǎo)向促進(jìn)作用。

1 分析事實(shí)證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生歸納和概括思維

歸納和概括思維是認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)規(guī)律不可或缺的思維過程，是指在頭腦中把對(duì)象的各個(gè)組成部分有機(jī)聯(lián)系起來，從個(gè)別到一般、從特殊事例到一般原理的科學(xué)思維方法。

初中生物學(xué)存在大量自然現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)證據(jù)等事實(shí)性知識(shí)，通過引導(dǎo)學(xué)生分析事實(shí)證據(jù)，歸納、概括得出結(jié)論，有助于形成正確的生物學(xué)概念和規(guī)律，也有利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。

例題1(臺(tái)州) 肝臟中含有過氧化氫酶。某同學(xué)利用動(dòng)物肝臟研究酶的某些特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)記錄如表：

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無法得出過氧化氫酶( )

A. 具有專一性

B. 能加快過氧化氫分解

C. 具有高效性

D. 活性受溫度影響

試管實(shí)驗(yàn)材料及處理產(chǎn)生氣泡快慢15mL5%H2O2溶液+2滴蒸餾水,常溫最慢25mL5%H2O2溶液+2滴3.5%FeCl3溶液,常溫較快35mL5%H2O2溶液+2滴肝臟研磨液,常溫最快45mL5%H2O2溶液+2滴肝臟研磨液,70℃水浴加熱較慢

評(píng)析： 若要研究酶的專一性，則須設(shè)置另一種對(duì)H2O2分解不起作用的酶作對(duì)照，以此表明肝臟研磨液中的過氧化氫酶對(duì)H2O2分解具有專一性，而此實(shí)驗(yàn)無其他酶作實(shí)驗(yàn)，故無法得出過氧化氫酶的專一性特點(diǎn)。通過1(蒸餾水)與3(肝臟研磨液)作比較實(shí)驗(yàn)，可歸納出過氧化氫酶能加快過氧化氫分解，通過2(FeCl3溶液)和3(肝臟研磨液)作比較，可歸納出過氧化氫酶具有高效性特點(diǎn)。通過3(常溫)與4(70℃水浴加熱)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可歸納出過氧化氫酶是生物分子，其活性受溫度影響。通過上述結(jié)論，可概括出過氧化氫酶具有能加快過氧化氫分解、高效性、活性受溫度影響等特點(diǎn)。

教學(xué)啟示： 在生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)生會(huì)接觸到許多生物學(xué)事實(shí)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過歸納得出結(jié)論，并且通過概括，把結(jié)論以簡(jiǎn)潔的形式表達(dá)出來。

例如，展示脊椎動(dòng)物的骨骼圖，通過讀圖可引導(dǎo)學(xué)生歸納出四類動(dòng)物身體背部都有一條脊柱的特點(diǎn)，進(jìn)而概括出脊椎動(dòng)物是身體背部都有一條脊柱，脊柱由許多塊脊椎骨組成的概念。

在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納和概括時(shí)，教師要求學(xué)生不能停留在事實(shí)證據(jù)的表面，要開展深度的分析，作出理性的判斷，在培養(yǎng)學(xué)生歸納和概括科學(xué)思維的同時(shí)，也有利于學(xué)生分析能力的提高。

2 加強(qiáng)知識(shí)遷移，培養(yǎng)學(xué)生演繹和推理思維

演繹和推理是以一般性的全稱性知識(shí)判斷為前提，通過推導(dǎo)得出具體陳述或個(gè)別結(jié)論的過程。通過演繹和推理，既有助于加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解，也有利于培養(yǎng)學(xué)生遷移應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

例題2(寧波) 馬鈴薯(俗稱“土豆”)是人們十分喜愛的食物之一(圖略)。請(qǐng)回答下列問題：

(1)食用的馬鈴薯屬于該植物的(填器官名稱)。(2)把切好的土豆絲放入清水中,過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)土豆絲變得硬挺，從細(xì)胞液濃度分析這主要是因?yàn)椤?3)圖中(圖略)發(fā)芽的馬鈴薯種入土壤后長(zhǎng)成新植株。這種生殖方式屬于。

評(píng)析： (1)食用的馬鈴薯屬于植物的塊莖。(2)根據(jù)“當(dāng)細(xì)胞液濃度大于環(huán)境溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水”規(guī)律，由于馬鈴薯細(xì)胞液濃度大于清水濃度，可演繹推理出馬鈴薯細(xì)胞吸水，過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)土豆絲變得硬挺。(3)根據(jù)“沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，屬于無性生殖”規(guī)律，由于發(fā)芽的馬鈴薯，種入土壤后長(zhǎng)成新植物，沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，可推理出該生殖方式屬于無性生殖。

教學(xué)啟示： 在生物學(xué)教學(xué)中，教師可基于學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系生活實(shí)際，提出有價(jià)值的問題，引導(dǎo)學(xué)生通過演繹與推理思維方法解釋現(xiàn)象、解決問題。

例如，以接種疫苗為例可提出問題： 常用接種水痘疫苗來預(yù)防水痘傳染病，接種的水痘疫苗屬于什么？教師可引導(dǎo)學(xué)生先回憶抗原概念，抗原是指進(jìn)入人體后能夠引起機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的任何體外物質(zhì)，接著討論水痘疫苗是怎樣一種物質(zhì)，是由病原體制成的，只不過是經(jīng)過處理后，其毒性減小或失去了活性，但仍然是病原體。在此基礎(chǔ)上可演繹推理得出水痘疫苗屬于抗原。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)中學(xué)生記憶的科學(xué)知識(shí)很容易被遺忘，而“參與科學(xué)推理”的過程會(huì)讓學(xué)生的科學(xué)思維得到發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解[1]。在生物學(xué)教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已有的生物學(xué)知識(shí)，對(duì)一些生命現(xiàn)象進(jìn)行探討或預(yù)測(cè)，有助于學(xué)生演繹和推理思維的發(fā)展，也有利于學(xué)生遷移能力的培養(yǎng)。

3 引導(dǎo)學(xué)生析圖，培養(yǎng)學(xué)生模型和建模思維

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的概括性描述，是科學(xué)研究中對(duì)復(fù)雜事物的一種簡(jiǎn)單的描述方法。在生物學(xué)教學(xué)中，模型經(jīng)常以實(shí)物或圖畫形式來呈現(xiàn)，其能形象直觀地表達(dá)生物學(xué)對(duì)象的特征。

通過模型的建構(gòu)和解讀，有助于學(xué)生建模思維的發(fā)展。

例題3(嘉興) 模型是學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方法。為了更好地學(xué)習(xí)理解人類的ABO血型系統(tǒng),圖1是某同學(xué)繪制的A型血和B型血的模型圖。據(jù)此推測(cè),O型血的模型圖是( )

圖1 血型模型

評(píng)析： 根據(jù)A型血紅細(xì)胞上含有A凝集原，故“△”表示為A凝集原的模型，B型血紅細(xì)胞上含有B凝集原，故圓“O”表示為B凝集原的模型。

教學(xué)啟示： 在生物學(xué)教學(xué)中，涉及的模型可分為物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。學(xué)生通過對(duì)模型的解讀，能獲得生物學(xué)的基本概念、原理、規(guī)律，揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)[2]。

4 鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維

批判性是思維活動(dòng)中獨(dú)立分析和批判的程度，是思維活動(dòng)中善于嚴(yán)格估計(jì)思維材料和精細(xì)地檢查思維過程的智力品質(zhì)[3]。

在生物學(xué)教學(xué)中，要注重引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生敢于提出問題，重視啟發(fā)學(xué)生釋疑，以此來培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

例題4(寧波) 日常生活中，有人喜歡把植物放在室外陽光下，有人喜歡把植物放在室內(nèi)。太陽光與照明燈光對(duì)植物光合作用哪個(gè)更有利呢?小科進(jìn)行如圖2的實(shí)驗(yàn)探究。

【作出假設(shè)】太陽光比照明燈光更有利于植物的光合作用。

圖2 實(shí)驗(yàn)探究裝置圖

【材料準(zhǔn)備】玻璃鐘罩、量筒、同一品種的天竺葵、水、白磷和其他必需的器材。

【實(shí)驗(yàn)步驟】①按如圖所示的裝置連接好實(shí)驗(yàn)器材,并檢驗(yàn)裝置氣密性；②取6株生長(zhǎng)狀況相同的天竺葵，分別放入6套相同裝置內(nèi)，每套裝置如圖所示,平均分成兩組；③第一組裝置放在陽光下，第二組裝置放在密閉的黑色帳篷中(內(nèi)有溫控裝置)，用具有自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)的照明燈照射；④6 h后，用激光筆點(diǎn)燃足量白磷，待白磷燃燒熄滅并冷卻后，打開彈簧夾,測(cè)得并記錄量筒內(nèi)水量的變化數(shù)據(jù)。

【交流與討論】

(1) 本實(shí)驗(yàn)用自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)照明燈的。

(2) 小科認(rèn)為實(shí)驗(yàn)測(cè)得量筒內(nèi)水量的變化數(shù)據(jù)，就是植物產(chǎn)生的氧氣體積。你認(rèn)為小科的觀點(diǎn)是的。(填“正確”或“不正確”)

【評(píng)價(jià)與反思】

(3) 從植物光合作用的原料分析，為使光合作用正常進(jìn)行應(yīng)向裝內(nèi)提供。

(4) 為增加證據(jù)的可靠性，小科認(rèn)為還需改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

評(píng)析： 該探究主題是基于對(duì)“太陽光與照明燈哪個(gè)對(duì)植物光合作用更有利”而提出質(zhì)疑的。(1)自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)照明燈的光照強(qiáng)度；(2)由于量筒內(nèi)水量減少體積為玻璃鐘罩內(nèi)與白磷反應(yīng)的氧氣的體積，而實(shí)際上消耗的氧氣體積為玻璃鐘罩空氣中原有的氧氣體積和植物光合作用產(chǎn)生的氧氣的體積之和，故認(rèn)為小科的觀點(diǎn)是不正確的。該小題是對(duì)測(cè)量植物產(chǎn)生氧氣體積方法提出質(zhì)疑;(3)隨著光合作用的進(jìn)行，空氣中的CO2減少，而光合作用的原料為CO2與水，水可以由植物從土壤中吸收，故須補(bǔ)充CO2。

上述問題都可在實(shí)驗(yàn)探究過程中引導(dǎo)學(xué)生提出，通過交流和討論去解決。

教學(xué)啟示： 在生物學(xué)教學(xué)中，教師要積極創(chuàng)設(shè)情境，保證學(xué)生思考時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，發(fā)表不同觀點(diǎn)，如在做種子呼吸實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生提出不同的問題，如： 種子為什么要事先浸水？為什么種子需要消毒？只有萌發(fā)的種子才能進(jìn)行呼吸作用嗎？植物的其他器官也能進(jìn)行呼吸作用嗎？

通過這些問題的解決，既可習(xí)得植物呼吸作用的概念，也發(fā)展了學(xué)生批判性思維?？茖W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出： 求真務(wù)實(shí)，堅(jiān)持真理，敢于依據(jù)客觀事實(shí)提出和堅(jiān)持自己的見解[4]。教師可基于生物學(xué)問題或觀點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生敢于破舊立新，提出新的見解，并開展論證，在促進(jìn)學(xué)生批判性思維發(fā)展的同時(shí)，也有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。