楊茜言

摘 要：科學(xué)思維是生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。文章闡述了科學(xué)思維與概念教學(xué)之間的聯(lián)系，并從歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維五個角度提出了生物學(xué)概念教學(xué)的策略。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)概念；科學(xué)思維；學(xué)科核心素養(yǎng)

為適應(yīng)學(xué)生未來發(fā)展需要，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出要著力培養(yǎng)高中生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，促進學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。高中生物學(xué)概念教學(xué)與“內(nèi)容聚焦大概念”教學(xué)的基本理念相契合，能讓學(xué)生深入理解生物學(xué)概念，促進學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。概念是思維的產(chǎn)物，科學(xué)思維是概念形成的工具與途徑。高中生物學(xué)教師要以生物學(xué)概念為主線開展生物學(xué)教學(xué)活動，利用科學(xué)思維方法建構(gòu)生物學(xué)概念，從而促進學(xué)生對生物學(xué)概念的理解、遷移與應(yīng)用。

一、科學(xué)思維與生物學(xué)概念的聯(lián)系

生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)思維內(nèi)涵的界定是尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實際問題的思維習(xí)慣和能力［1］。為此，我們可以將科學(xué)思維理解為學(xué)生探求新知識的態(tài)度、思維習(xí)慣和能力?？茖W(xué)思維方法能幫助學(xué)生認(rèn)識事物的本質(zhì)及事物之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生通過歸納概括、演繹推理等方法獲得正確結(jié)論［2］。生物學(xué)概念的建構(gòu)過程需要建立在科學(xué)思維的基礎(chǔ)上，學(xué)生利用科學(xué)思維方法高度概括事物的本質(zhì)特征，能進一步了解生物學(xué)概念的真正意義。

二、科學(xué)思維賦能高中生物學(xué)概念教學(xué)的策略

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中指出，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)逐步發(fā)展科學(xué)思維，能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法，探討研究生命現(xiàn)象及規(guī)律。高中生物學(xué)教師在教學(xué)中應(yīng)依照標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，利用科學(xué)思維方法幫助學(xué)生理解生物學(xué)中易混淆的概念。

（一）利用歸納與概括理清概念結(jié)構(gòu)化邏輯關(guān)系

歸納是從個別到一般對事物進行普適性推理判斷的方法，借助歸納梳理事物規(guī)律可以提升事物間邏輯關(guān)系的條理性；概括是對歸納成果進一步加工，通過總結(jié)凝練事物間的共同屬性，完成對事物更深入、更本質(zhì)認(rèn)知的方法。歸納與概括關(guān)系密切，都是對事物間共性元素進行總結(jié)的思維方法。在生物學(xué)概念教學(xué)中，歸納與概括是認(rèn)識生物學(xué)概念本質(zhì)特征的必要手段，建構(gòu)結(jié)構(gòu)化的概念體系能夠加深學(xué)生對生物學(xué)概念的理解。歸納與概括形式多樣，常用的有列表法、概念圖法。

1.列表法

列表法是借助表格整理歸納生物學(xué)概念的方法，其能變復(fù)雜為簡單，歸納概括概念中最核心的元素，實現(xiàn)對生物學(xué)概念的整合。通過列表法，學(xué)生可以在辨析概念的基礎(chǔ)上理解生物學(xué)概念的實質(zhì)，學(xué)會提煉概念中的核心元素，用精練詞匯表達生命活動的機制與規(guī)律。

例如，在高中生物學(xué)必修一“細(xì)胞的物質(zhì)輸入與輸出”一課中，學(xué)生需要同時認(rèn)識自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸三種物質(zhì)跨膜運輸方式。這三種物質(zhì)跨膜運輸方式的概念在作用機理上具有相似之處，學(xué)生在學(xué)習(xí)時容易混淆。為此，生物學(xué)教師在概念教學(xué)時可以引導(dǎo)學(xué)生通過列表法來記憶自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸?shù)母拍睿瑲w納概念中最核心的元素。根據(jù)人教版高中生物學(xué)教材中的定義，這三個概念的核心元素是能量、轉(zhuǎn)運蛋白和運輸方向，生物學(xué)教師可以此為出發(fā)點進行整理。

在利用列表法進行生物學(xué)概念教學(xué)時，教師可以為學(xué)生列舉表格框架，讓學(xué)生對概念進行初步整理與歸納，并通過課前預(yù)習(xí)嘗試填充表格，然后帶領(lǐng)學(xué)生對表格內(nèi)容進行加工與完善。教師帶領(lǐng)學(xué)生逐步訂正表格內(nèi)容的過程，能讓學(xué)生學(xué)會準(zhǔn)確辨析概念的異同點，避免學(xué)生產(chǎn)生記憶混淆。

2.概念圖

高中生物學(xué)概念之間存在著一定的聯(lián)系，是一個邏輯整體。在生物學(xué)概念教學(xué)中，教師可以根據(jù)生物學(xué)概念之間的聯(lián)系繪制概念圖，通過概念圖直觀展示各概念間的邏輯關(guān)系，提高知識傳播效率，加深學(xué)生對目標(biāo)概念的理解。

在生物學(xué)概念教學(xué)中，教師可以將概念圖與板書相結(jié)合，幫助學(xué)生理解各概念間的層級關(guān)系。這種概念圖式的板書有別于以往的教學(xué)板書，以往的教學(xué)板書是對教學(xué)重要概念的簡單羅列，不利于學(xué)生構(gòu)建概念結(jié)構(gòu)體系；而概念圖式板書邏輯性強，有利于學(xué)生在頭腦中建立結(jié)構(gòu)化概念框架。同時，概念圖還可以直觀呈現(xiàn)概念間的包含關(guān)系，如文氏圖等。文氏圖能幫助學(xué)生理順生物學(xué)概念之間的關(guān)系，如下圖（圖1）直觀呈現(xiàn)了染色體、基因與DNA之間的關(guān)系。

（二）利用模型與建模促使抽象事物直觀化表達

模型與建模是以直觀的方式表達抽象事物或問題的思維方法，它是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要“幫手”，也是教師教學(xué)的重要手段。在生物學(xué)領(lǐng)域，許多研究都處于微觀層面，一些生物學(xué)概念的呈現(xiàn)形式較為抽象，易讓人產(chǎn)生理解偏差。通過建?？梢允股飳W(xué)概念與實踐相結(jié)合，實現(xiàn)抽象生物學(xué)概念的直觀化表達。學(xué)生通過模型制作可以加深對生物學(xué)概念的理解，并以實物模型呈現(xiàn)概念中的各要素。

例如，在高中生物學(xué)必修二“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”一課的教學(xué)中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型。師生在建構(gòu)流動鑲嵌模型的過程中可深度剖析細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，理解細(xì)胞膜的概念。細(xì)胞膜的概念強調(diào)了分子組成和空間結(jié)構(gòu)兩個方面。在建構(gòu)細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用球形蠟質(zhì)盒與鐵絲制作磷脂雙分子層模型，利用硬質(zhì)的泡沫制作蛋白質(zhì)模型。通過這樣的模型建構(gòu)，學(xué)生可以直觀地理解細(xì)胞膜的分子組成。同時，在建構(gòu)流動鑲嵌模型時，教師要強調(diào)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生有序排布磷脂雙分子層的空間結(jié)構(gòu)，以此加深學(xué)生對細(xì)胞膜概念的認(rèn)識。

在建模活動結(jié)束后，生物學(xué)教師要從科學(xué)性、美觀性等維度評價學(xué)生建構(gòu)的模型，而學(xué)生則要根據(jù)反饋內(nèi)容改正相應(yīng)的錯誤。這樣一來，學(xué)生能在對模型的反復(fù)修正與完善中發(fā)展空間思維，加深對生物學(xué)概念各要素的理解。

（三）利用演繹與推理推演可視化的概念建構(gòu)足跡

推理是在已知命題基礎(chǔ)上通過邏輯思考與判斷獲得未知命題的方法。演繹與推理是推理的分支，在生物學(xué)概念教學(xué)中，教師通過演繹與推理可以使學(xué)生了解概念建構(gòu)的過程，促使學(xué)生在演繹推理過程中實現(xiàn)知識的遷移。在概念教學(xué)中，教師僅用平淡的話語講述生物學(xué)概念的形成過程，不利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)與記憶。因此，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過演繹與推理法進行科學(xué)論證，推演生物學(xué)概念的形成軌跡。

例如，在高中生物學(xué)必修二“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”一課中學(xué)習(xí)“分離定律”概念時，教師可帶領(lǐng)學(xué)生觀察一對相對性狀的雜交實驗，分析子一代沒有出現(xiàn)矮莖豌豆，而子二代卻出現(xiàn)了矮莖豌豆的原因。實驗中，教師可向?qū)W生提出問題：子二代中3∶1的性狀分離比的出現(xiàn)是偶然嗎？學(xué)生結(jié)合生物學(xué)教材中孟德爾的假說，能對問題進行解答。之后，教師可利用豌豆雜交的分析圖解講解孟德爾假說的先進性與邏輯合理性，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)同感，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計測交實驗，驗證孟德爾假說，實現(xiàn)概念的遷移，最終歸納出分離定律的概念。單純的文字描述不利于學(xué)生對“分離定律”的理解，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實驗現(xiàn)象進行演繹與推理，從而加深學(xué)生對“分離定律”概念的理解。通過這樣的教學(xué)模式，教師可以激發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生通過自主建構(gòu)的過程，推理歸納出相應(yīng)概念。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，如果教師直接講述生物學(xué)概念，讓學(xué)生獲得結(jié)果性知識，就容易導(dǎo)致學(xué)生對概念的理解不夠深刻，不利于學(xué)生對相應(yīng)知識的靈活應(yīng)用。教師利用演繹與推理法推演生物學(xué)概念，既可以保證學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，又可以通過科學(xué)推理幫助學(xué)生獲得成果性知識，促進學(xué)生對生物學(xué)概念的深層次理解。

（四）利用創(chuàng)造性思維創(chuàng)設(shè)與概念相關(guān)的生活化問題情境

創(chuàng)造性思維指向事物的本質(zhì)屬性與事物間的關(guān)聯(lián)性。利用創(chuàng)造性思維進行科學(xué)認(rèn)識可以打破僵化的思維模式，獲得創(chuàng)造性的思維成果。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)圍繞生物學(xué)概念設(shè)計生活化問題情境，引導(dǎo)學(xué)生通過問題情境多角度理解生物學(xué)概念，進行創(chuàng)造性的思維活動，以此為生物學(xué)課堂注入思維活力。

例如，在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)必修一“酶”一課時，雖然教材已經(jīng)將酶明確定義為具有催化作用的有機物，但學(xué)生對酶催化作用的理解，仍停留在初中化學(xué)無機催化劑的層面上。對此，高中生物學(xué)教師可聯(lián)系生活，向?qū)W生提出“為什么含酶洗衣粉的去污能力強？”這一問題，讓學(xué)生結(jié)合已有生活經(jīng)驗對該問題進行討論，進而理解酶的催化作用。同時，教師還可以鼓勵學(xué)生課后利用含酶洗衣粉進行深入探索，從而讓學(xué)生感受到生物學(xué)的魅力。又如，在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)選擇性必修一“組織液”一課時，教材中組織液的定義文字描述比較抽象，學(xué)生無法深入理解組織液。若教師要求學(xué)生強行記憶只會使其產(chǎn)生刻板的印象。對此，教師可以創(chuàng)造性地設(shè)置生活化問題情境，如結(jié)合水泡的形成引入組織液知識，使學(xué)生對組織液知識有更深入的理解。

教師通過設(shè)置創(chuàng)造性問題情境，可以將生物學(xué)概念與學(xué)生的日常生活聯(lián)系在一起，培養(yǎng)學(xué)生利用問題情境理解生物學(xué)概念的能力，在拓展生物學(xué)概念的同時，加深學(xué)生對生物學(xué)概念的理解。

（五）利用批判性思維辯證思考社會熱點生活議題

批判性思維是反思性與目的性共存的思維判斷模式。在高中生物學(xué)教學(xué)中，批判性思維要求學(xué)生在深度剖析生物學(xué)問題的同時，利用辯證思維科學(xué)分析問題。在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生理解、辯析、應(yīng)用與生命活動相關(guān)的生物學(xué)概念，還要引導(dǎo)學(xué)生辯證思考生物學(xué)概念背后隱藏的倫理道德問題。因此，在高中生物學(xué)概念教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)深挖教材中存在的辯證性內(nèi)容，并聯(lián)系生活中的熱點議題進行教學(xué)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生思考生物學(xué)概念背后隱含的倫理性議題。

例如，在學(xué)習(xí)高中生物學(xué)選擇性必修一“激素調(diào)節(jié)的過程”一課時，教師講解“激素調(diào)節(jié)”概念后，學(xué)生能明白激素調(diào)節(jié)具有微量和高效的特點。而后教師可以組織學(xué)生就“在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用激素類藥物的利與弊”展開討論與交流，促進學(xué)生對“激素調(diào)節(jié)”概念的倫理性理解。在討論與交流過程中，生物學(xué)教師要有效組織課堂，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)與資料闡述觀點，做到有理有據(jù)，使學(xué)生既要看到激素類藥物在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域給人類生活帶來的便利，也要看到激素類藥物使用不當(dāng)產(chǎn)生的危害，以此培養(yǎng)學(xué)生全面客觀剖析問題的能力。高中生物學(xué)教師在組織學(xué)生進行生物學(xué)議題探討的過程中，要從生物學(xué)概念出發(fā)，緊扣生物學(xué)概念的本質(zhì)，把握正確的議題方向，做好分析與總結(jié)工作，防止學(xué)生走進思維誤區(qū)。在進行生物學(xué)議題交流時，教師要引導(dǎo)學(xué)生進行客觀全面的邏輯思考，實現(xiàn)對認(rèn)知模塊的重組建構(gòu)，從而提升學(xué)生的評價、推理與判斷能力，幫助學(xué)生全方位理解生物學(xué)概念。

結(jié)語

科學(xué)思維方法的運用能有效加深學(xué)生對高中生物知識的理解，高中生物學(xué)教師在概念教學(xué)過程中，應(yīng)以生物學(xué)教材為落腳點，充分挖掘生物學(xué)教材中的科學(xué)思維元素，利用科學(xué)思維方法促進學(xué)生對生物學(xué)概念的深度剖析，發(fā)展學(xué)生揭示生物學(xué)概念本質(zhì)的能力，同時提升學(xué)生的科學(xué)思維水平。

［參考文獻］

中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020：4-5.

吳成軍.試論科學(xué)思維及其在生物學(xué)學(xué)科中的獨特性［J］.生物學(xué)教學(xué)，2018，43（11）：7-9.