李養(yǎng)寧

生物學(xué)科是研究自然界生命現(xiàn)象并提煉生命活動規(guī)律的科目，對學(xué)生科學(xué)思維具有較高要求。因此，文章立足初中生物課堂，簡單介紹了科學(xué)思維的內(nèi)涵，論述了初中生物課堂中科學(xué)思維的培養(yǎng)原則，并對初中生物課堂教學(xué)中學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)內(nèi)容進(jìn)行了進(jìn)一步探究，希望為初中生的生物科學(xué)思維培養(yǎng)提供一些參考。

在新一輪課程改革深入推進(jìn)過程中，核心素養(yǎng)逐漸成為初中生物課堂教學(xué)的導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)初中生利用生物科學(xué)觀點(diǎn)、思維、知識、手段解決實(shí)際問題的能力?？茖W(xué)思維是初中生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要部分。但是，在當(dāng)前初中生物課堂教學(xué)中，關(guān)于初中生科學(xué)思維的培養(yǎng)仍然存在一些問題，無法幫助初中生掌握正確的生物科學(xué)思維方法。因此，探究初中生物課堂教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)具有非常突出的現(xiàn)實(shí)意義。

1 初中生物課堂教學(xué)中科學(xué)思維的內(nèi)涵

初中生物課堂教學(xué)中，科學(xué)思維的內(nèi)涵可解讀為：初中生始終秉承嚴(yán)格謹(jǐn)慎、切合實(shí)際的態(tài)度學(xué)習(xí)生物知識，積極參與生物實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，在收集資料的基礎(chǔ)上發(fā)散思維尋求問題解決思路，進(jìn)而獲得生物知識。初中生的生物科學(xué)思維不僅表現(xiàn)為歸納和概括生物實(shí)驗(yàn)與基本生物學(xué)規(guī)律，而且還表現(xiàn)為利用生物學(xué)規(guī)律推測（或檢驗(yàn)論證）相關(guān)生命機(jī)制，并利用圖形或文字、模型揭示相關(guān)生命活動原理，或者根據(jù)生物學(xué)原理對特定生物學(xué)問題質(zhì)疑。

2 初中生物課堂教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)原則

2.1 貫徹問題導(dǎo)向

在初中生物課堂教學(xué)中的科學(xué)思維是基于邏輯的思維，而問題是邏輯推理的基本驅(qū)動，將問題導(dǎo)向貫徹到生物課堂整個教學(xué)過程，可以促使學(xué)生循序漸進(jìn)地體驗(yàn)并掌握生物科學(xué)思維模式，提升科學(xué)思維能力。在問題導(dǎo)向下，教師應(yīng)選擇與生物教學(xué)內(nèi)容存在緊密聯(lián)系的素材，將教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)提煉為學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知水平無法即時解決的核心問題。以核心問題為中心打造問題情境，活躍學(xué)生科學(xué)思維，促使其對生物知識產(chǎn)生情感共鳴，主動構(gòu)建知識體系，嘗試完成由知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。

2.2 以學(xué)生為中心

在初中生物課堂教學(xué)中，科學(xué)思維凝練了生物學(xué)課程中最關(guān)鍵、最必要的思維，是學(xué)生大腦對生物學(xué)信息高層次加工的思維方式，也是學(xué)生解決生物學(xué)問題的必備思維。教師將學(xué)生放置在中心地位，精心設(shè)計(jì)教育指導(dǎo)方案，在開端設(shè)計(jì)與學(xué)生緊密相關(guān)的情景，在課中規(guī)劃以學(xué)生為主體的探究活動，在學(xué)生完成探究活動后及時為其解釋抽象問題，并引導(dǎo)學(xué)生將新學(xué)習(xí)的概念、原理融入原有認(rèn)知系統(tǒng)，全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在幫助學(xué)生掌握科學(xué)概念的同時，拓展學(xué)生科學(xué)思維能力發(fā)展空間。

2.3 發(fā)展性教學(xué)

作為新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)發(fā)展的學(xué)生關(guān)鍵思維，科學(xué)思維要求教師摒棄傳統(tǒng)低效重復(fù)習(xí)題訓(xùn)練提升學(xué)生筆試能力的方式，而是遵循發(fā)展性教學(xué)理論，聚焦學(xué)生發(fā)展，結(jié)合生物教材設(shè)置一定難度的任務(wù)，促使初中生嘗試運(yùn)用綜合、剖析、歸納、建模等思維方式形成生物概念。同時，從高難度、高速度兩個方面，助力學(xué)生思維發(fā)展的“質(zhì)變”。一方面，以生物理論為主體，建構(gòu)概念、規(guī)律，摒除重復(fù)講解，提高教學(xué)速度；另一方面，立足實(shí)踐，設(shè)置處于學(xué)生最近發(fā)展區(qū)范圍且具有一定難度的作業(yè)，促使學(xué)生在自身發(fā)展方面系統(tǒng)訓(xùn)練，達(dá)到高效教學(xué)目的。

3 初中生物課堂教學(xué)中科學(xué)思維的培養(yǎng)內(nèi)容

3.1 科學(xué)演繹與推理思維

在初中生物課堂教學(xué)中，演繹與推理是學(xué)生掌握邏輯學(xué)知識的重要渠道，有助于學(xué)生自覺完成科學(xué)思維訓(xùn)練，奠定學(xué)生生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)基礎(chǔ)。教師可以在教學(xué)初期精心選擇難點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)具有意義的演繹方法，激發(fā)學(xué)生推理興趣。如根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前準(zhǔn)備實(shí)物或提出問題、展示現(xiàn)象，鼓勵學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上開動腦筋，對新舊認(rèn)知矛盾進(jìn)行推理，最終得出科學(xué)的解釋。

人教版初中八年級下冊第二章《基因在親子代間的傳遞》是教學(xué)難點(diǎn)，因其較為抽象，初次接觸的初中生學(xué)習(xí)難度較大，為解決這一問題，教師可以在初中生物課堂教學(xué)中引入假說演繹法，設(shè)置特定場景，引導(dǎo)初中生模仿科學(xué)家思考問題并進(jìn)行相關(guān)問題的解決。在課前，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)“基因控制生物的性狀”的知識，在復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，引出新課題——“基因在親子代間的傳遞”。導(dǎo)入新課題后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：基因在親子代間的傳遞方法有哪些？是由1個基因復(fù)制為2個基因，再將2個基因傳遞給2個細(xì)胞，還是新形成基因？在研究基因性狀的基礎(chǔ)上，師生共同提出假設(shè)：①基因在親子代間的傳遞是全保留傳遞；②基因在親子代間的傳遞是半保留傳遞。在假設(shè)提出之后，教師可以將學(xué)生劃分為若干小組，分小組收集比利時胚胎學(xué)家比耐登研究馬蛔蟲體細(xì)胞等背景資料，根據(jù)資料尋找體細(xì)胞內(nèi)染色體、基因、DNA存在的規(guī)律，如猩猩體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)為24對，DNA數(shù)為24對；玉米體細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)為10對，DNA數(shù)是10對，得出生物體的體細(xì)胞內(nèi)染色體與DNA是成對存在的，同一種生物體細(xì)胞內(nèi)染色體與DNA數(shù)量是一致的這一規(guī)律。在這個基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，從形成精子（或卵細(xì)胞）的細(xì)胞分裂著手，分析基因在親子間傳遞的規(guī)律，確定受精卵中的染色體分別來源于精子、卵細(xì)胞，1條基因來自精子，另外一條基因來自卵細(xì)胞，基因在親子代間的傳遞是半保留傳遞。整個過程是問題分析與解決的過程，在問題分析與解決過程中可以幫助學(xué)生逐漸熟練假說演繹法在生物科學(xué)中的應(yīng)用步驟，為學(xué)生借鑒科學(xué)史經(jīng)典結(jié)果提供輔助，奠定學(xué)生科學(xué)思維形成基礎(chǔ)。

3.2 科學(xué)模型與建模思維

初中生物課堂教學(xué)中，科學(xué)思維注重邏輯引導(dǎo)下的思維發(fā)散。從某種程度上來說，明了描述生物邏輯是科學(xué)思維的基礎(chǔ)。而生物模型的規(guī)律性描述需要借助海量生物學(xué)事實(shí)資料，并在分析資料的基礎(chǔ)上概括生物規(guī)律。因此，模型與建模是初中生物教學(xué)中科學(xué)思維培養(yǎng)的重要內(nèi)容，對提高初中生的生物科學(xué)思維具有重要作用。需要注意的是，模型與建模并非生物元素的簡單累加，而是將生物知識與現(xiàn)實(shí)情況合成一個整體再次闡述。模型與建模本質(zhì)上是一個具有一定難度的生物科學(xué)思維要素，但因多數(shù)初中生知識儲備有限，需要教師提前激發(fā)學(xué)生完成模型分析的能力，并收集與學(xué)生主體相關(guān)的背景內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生主動建模的內(nèi)在動力，為學(xué)生更加深刻地理解模型并完成基于模型的科學(xué)探究活動提供依據(jù)。

以人教版初中七年級下冊第三章《發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換》為例，氣體交換作為人體重要的生物活動之一，可以有效展現(xiàn)肺部與外界、血液的氣體交換以及呼吸系統(tǒng)的功能，對于機(jī)體生命維持具有重要作用。在基于模型構(gòu)建的課程導(dǎo)入環(huán)節(jié)，展示肺功能報(bào)告單（局部見表1）。

在展示肺功能報(bào)告單后，教師可以要求學(xué)生查閱資料，分析肺功能報(bào)告單中每一數(shù)值的含義，并對檢查人的肺功能做出初步判斷。如，VT為潮氣量，表示靜息呼吸時每次吸入/呼出的氣體容積，正常值為0.5L；VE為每分鐘靜止通氣量，正常值為男6.66±0.20L、女4.22±0.16L，大于10L表示通氣過度，小于3L表示通氣不足；REV表示平靜呼氣末再用力呼氣所呼出的氣量，正常值為男0.91L，女0.56L；VC MAX為最大肺活量，表示盡力深吸氣末肺內(nèi)氣量，正常值為男3.47L、女2.44L，減少表明肺部實(shí)質(zhì)病變或肺氣腫。在學(xué)生分析的基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助肺內(nèi)氣體交換模型解釋檢查人通氣過度的原因。在肺部氣體交換模型中，包括肺泡細(xì)胞、肺靜脈、主動脈、腔靜脈、肺動脈、肺泡內(nèi)毛細(xì)血管網(wǎng)、組織細(xì)胞間毛細(xì)血管網(wǎng)、組織細(xì)胞等，肺泡吸收外界空氣，排出含二氧化碳較多的混合氣體，吸收血液中的二氧化碳，將氧氣輸送給血液。同時，教師可以要求學(xué)生借助模型演示肺部與外界、肺部與血液進(jìn)行氣體交換的不同氣體來源、去向，或者先由初中生口頭敘述教師利用模型演示，促使初中生初步明了肺內(nèi)氣體交換的來源、去向，奠定知識學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，再由初中生動手操作肺內(nèi)氣體交換模型，促使初中生更加熟悉模型，最后由教師根據(jù)教材資料進(jìn)行匯總。在這個基礎(chǔ)上，教師可以板書講解肺部功能的作用機(jī)制，促使學(xué)生了解肺部氣體交換處于動態(tài)平衡的表現(xiàn)，并結(jié)合模型講述肺部通氣過度所引發(fā)的系列問題，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，促使學(xué)生在自行建構(gòu)生物知識庫的同時完成科學(xué)思維的訓(xùn)練。

3.3 科學(xué)論證與批判思維

反思與批判是對生物科學(xué)知識準(zhǔn)確性、真實(shí)性的判斷，要求初中生反向思考發(fā)出質(zhì)問、疑惑，并在分析他人（或自身）觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上做出理性決策。在生物課堂教學(xué)過程中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生打破對課本的“迷信”，敢于創(chuàng)新，運(yùn)用科學(xué)的思維評判。具體教學(xué)過程中，教師可以引用Toulmin論證模式，在為學(xué)生展示科學(xué)家探索歷程的同時，鼓勵其結(jié)合現(xiàn)有知識發(fā)出質(zhì)疑，為學(xué)生科學(xué)思維訓(xùn)練提供更加廣闊的空間。Toulmin論證模式是由主張、資料、支持、反駁、限定調(diào)節(jié)、根據(jù)組成的過程性模式?？茖W(xué)論證是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)思維的重要環(huán)節(jié)，也是學(xué)生重新整合新舊知識的重要過程。在課前，教師可以梳理生物教材，確定論證主張，有邏輯地呈現(xiàn)。根據(jù)論證主張，師生共同收集資料；在課中，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)資料進(jìn)行論證，討論質(zhì)疑。

以人教版七年級上冊《動物細(xì)胞》為例，教師可以采用論證與質(zhì)疑的方式開展師生互動，利用資料創(chuàng)設(shè)論證與質(zhì)疑活動氛圍，在論證與質(zhì)疑活動中，鼓勵學(xué)生聚焦動物細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)論述為什么說細(xì)胞是最基本的人體單元，領(lǐng)悟細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的理論，幫助學(xué)生初步建立科學(xué)分析理念。進(jìn)而從生命系統(tǒng)視角，進(jìn)行現(xiàn)有主張反駁，嘗試形成科學(xué)理論方法。首先，師生收集資料，共同回答問題：肌肉細(xì)胞、上皮細(xì)胞、血細(xì)胞、淋巴細(xì)胞的形態(tài)是一樣的嗎？其細(xì)胞結(jié)構(gòu)是一樣的嗎？導(dǎo)入新課并確立論證主張：動物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是一樣的。其次，呈現(xiàn)人的口腔上皮細(xì)胞臨時裝片實(shí)驗(yàn)資料，提出問題：人的口腔上皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是什么？植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的相似點(diǎn)是什么？結(jié)合前期學(xué)過的內(nèi)容，鼓勵學(xué)生尋找支持前期結(jié)論的理由，并用圖表對比展示，完成論證。再次，鼓勵學(xué)生發(fā)出質(zhì)疑：口腔上皮細(xì)胞為什么沒有細(xì)胞壁？在發(fā)出質(zhì)疑后，師生共同從細(xì)胞壁的作用著手進(jìn)行分析，如細(xì)胞壁由多糖形式組成，可降低滲透壓，為植物細(xì)胞提供骨架，避免植物光合作用時高濃度碳水化合物溶質(zhì)迅速吸收細(xì)胞破裂，而動物不需光合作用，體內(nèi)無高滲透壓環(huán)境，不需細(xì)胞壁也可保證細(xì)胞完整性。最后，由學(xué)生總結(jié)動物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，教師進(jìn)行補(bǔ)充，真正幫助學(xué)生理解認(rèn)同資料與主張之間的邏輯關(guān)系，促使學(xué)生敢于、勇于發(fā)出質(zhì)疑，并跟隨知識學(xué)習(xí)過程深入進(jìn)行主張的修正、完善，最終完成科學(xué)思維能力的發(fā)展。

3.4 科學(xué)歸納與概括思維

歸納與概括是初中生物課堂教學(xué)中學(xué)生主動尋找生物學(xué)事實(shí)存在內(nèi)容并利用樹狀圖、表格等形式表示的過程，是初中生科學(xué)理性思維發(fā)展的基礎(chǔ)。在基于歸納與概括的初中生物課堂教學(xué)過程中，教師可以引用圖表，引導(dǎo)學(xué)生對生物學(xué)知識進(jìn)行對比、歸納、匯總。同時，提高師生互動頻次，將學(xué)生放置在歸納與概括主體地位，引導(dǎo)學(xué)生通過問題分析、知識歸納、自主補(bǔ)充等過程，對生物概念產(chǎn)生牢固記憶。

以在人教版初中八年級上冊第四章第三節(jié)《真菌》教學(xué)為例，教師可以首先鼓勵學(xué)生列舉自己從生活中獲知的真菌類型，如酵母菌、灰霉菌、香菇、銀耳等。在學(xué)生列舉的基礎(chǔ)上，教師可以鼓勵學(xué)生根據(jù)真菌細(xì)胞組成，將真菌簡單劃分為多細(xì)胞、單細(xì)胞，其中單細(xì)胞為酵母菌，而多細(xì)胞為香菇、銀耳、灰霉菌等。進(jìn)而教師可以帶領(lǐng)學(xué)生觀察普通顯微鏡下酵母菌、霉菌、蘑菇的形態(tài)、結(jié)構(gòu)部分，或者直接展示真菌的形態(tài)特征圖，要求學(xué)生在觀察其特征的基礎(chǔ)上，回答問題：在直立菌絲頂端著生的球狀結(jié)構(gòu)是什么？絲狀物質(zhì)是什么？香菇由哪些結(jié)構(gòu)組成？歸納真菌的共同點(diǎn)，如真菌有細(xì)胞核，營養(yǎng)方式為異養(yǎng)，繁殖方式為孢子繁殖等。通過根據(jù)自身生活經(jīng)驗(yàn)與教材內(nèi)容歸納總結(jié)真菌的相關(guān)知識，可以激發(fā)學(xué)生探究實(shí)際生活中真菌的興趣，豐富學(xué)生科學(xué)認(rèn)知，為學(xué)生科學(xué)思維的形成提供依據(jù)。

4 總結(jié)

綜上所述，科學(xué)思維是初中生成長為“全面發(fā)展的人”的重要部分，也是初中生參與生物科學(xué)探究的前提。因此，教師應(yīng)正確認(rèn)識科學(xué)思維在初中生物課堂教學(xué)中的重要地位，貫徹問題導(dǎo)向，應(yīng)用最新教育理論，搭建誘思探究框架，為初中生的生物科學(xué)思維生成營造良好環(huán)境。

（作者單位：正寧縣榆林子鎮(zhèn)初級中學(xué)）