在高中生物教学中发展学生科学思维

在高中生物教学中发展学生科学思维

张裕兰

广东省广州市番禺区南村中学  511442

摘要:新课程标准要求在生物教学中注重落实学科核心素养，而科学思维作为生物学科核心素养之一，对于学生在社会生活中学习新技能尤为重要。本文以高中生物教材必修1《分子与细胞》为例，阐述了在生物教学中发展学生科学思维的几种策略。

关键词:科学思维;生物教学

普通高中生物学课程标准（2017版）指出[1]，仅仅让学生掌握知识已不能满足学生未来社会生存的需求，而促进学生理性思维的发展，则可弥补这一缺陷，因此理性思维的培养应该成为学校教育的明确目标，在生物课堂上，这一任务就聚焦在科学思维上。本文以高中生物学必修1《分子与细胞》这一模块为例，阐述在高中生物教学中发展学生科学思维。

一、善用教材“思考·讨论”栏目，发展学生科学思维

高中生物新教材中有较多的“思考·讨论”栏目，充分利用这一栏目中的科学史，在生物课堂教学上发展学生的科学思维能力。第1章《细胞是生命活动的基本单位》，在“分析细胞学生建立的过程”这一内容时，在课堂上学生通过自主阅读的过程中，以“科学家＋方法＋结论”为主线，梳理细胞学说的建立过程，体会科学家得出结论是基于观察与实证，归纳与概括形成的，让学生感受科学发展历程。

再通过问题导学的方式引导学生分析科学家的结论之间的逻辑关系，是与当时科学技术水平的发展密切相关的，认同基于观察实验的归纳、概括是上升到理论的必要条件，即形成“直接观察→获得结论→归纳概括→形成理论”的科学思维方法。

问题1：从维萨里、比夏到罗伯特·虎克、列文虎克，生物学的研究进入什么水平？

问题2：列文虎克、马尔比基等已观察到活细胞，为什么细胞学说的建立者主要是施莱登和施旺？

问题3：施莱登和施旺只是观察了部分动植物组织，却归纳出“所有的动植物细胞都是由细胞构成的”，由不完全归纳法得出的结论是否可信？

问题4：通过分析细胞学说建立的过程，你领悟到科学发现具有哪些特点？

二、创设生活化问题情境，发展学生科学思维

生物这一门自然学科，教材内容一部分来源于现实生活中的问题，在课堂教学上充分利用学生已有的生活经验，创设问题情境，引发学生思考讨论，运用归纳与概括的方法，获得新的知识。必修一第2章第2节《细胞中的无机物》的学习中，水和无机盐在细胞中的作用，是这一节的重点和难点，可以利用学生已有的生活经验，创设问题情境，发展学生归纳与概括的科学思维能力。例如，（1）切西瓜时流出的汁水主要是什么形式的水？哪些物质溶解其中？说明自由水有什么功能？（2）血液中自由水较多。根据血液功能思考自由水的功能？（3）人的胚胎需要浸润在羊水中发育；血液是由血细胞和血浆组成，离开血浆的血细胞很快就会死亡，这些例子说明自由水有什么功能？通过这些生活化问题情境，贴近学生的生活经验或事实，激发学生的兴趣，引导学生进行探讨并归纳概括自由水的功能。

在“无机盐在细胞中的作用”这一知识点的教学中，也可创设生活化问题情境，让学生有直观的感受，理性思考无机盐与人体健康的关系，在此基础上进行归纳概括形成概念。例如，（1）运动后会感到腰酸、膝盖酸的原因是运动时产生了乳酸，但人体血液的pH没有因此而明显降低,还是维持在7.35-7.45之间。为什么？（2）病人到医院输液，你知道用的生理盐水是多少浓度的？为什么要配制这一浓度，用0.09%或9 %浓度可以吗？为什么？（3）为什么植物缺乏镁会影响光合作用？为什么缺乏铁离子会导致缺铁性贫血？

在生物课堂教学中围绕教学的重点难点设置丰富有趣的生活化问题情境，以小组合作学习的形式，解释生活中常见生命现象，培养学生基于事实和证据，运用归纳与概括、批判性思维等方法，理解自由水和无机盐在细胞中的作用，发展学生的科学思维。

三、构建模型，发展学生科学思维

在必修1《分子与细胞》模块中，“氨基酸分子的结构”、“核苷酸分子的结构”、“细胞器”、“细胞膜的流动镶嵌模型”等知识点较为抽象，通过模型观察与建构，进行学生科学思维训练，培养学生理解复杂概念的能力。例如，在讲授“核苷酸分子的结构”时，剪出不同颜色和形状的“卡片纸”分别代表磷酸、五碳糖、脱氧核糖、核糖、含氮碱基，在课堂上让学生在“白板”上构建脱氧核苷酸和核糖核苷酸分子的结构模型，小组展示构建的模型，讨论分析并修正错误的模型。构建模型的过程中，学生充分理解了磷酸、五碳糖、含氮碱基的连接方式，通过观察和比较说出脱氧核苷酸和核糖核苷酸在结构上的异同，将原本抽象的知识变得具体易理解，增强学生对课堂的体验感，培养了学生概括与质疑的科学思维能力。

四、采用论证教学的策略，发展学生科学思维

《普通高中生物学课程标准》指出[1]，在生物课堂通过采用论证或科学论证教学，可以发展学生科学思维。在必修1《分子与细胞》模块中，“对细胞膜成分和结构的探索”、“探索光合作用原理的部分实验”等科学探索历程，可以在生物课堂上将其转化为探究的情境或问题，逐步地引导学生思考，并对得到的证据和主张进行解释、评价，通过质疑和批判，推理论证得出结论。例如，在细胞膜结构的探索过程中，引导学生去判断罗伯特森的“暗—亮—暗”的静态结构是否科学，教师再播放变形虫运动、草履虫摄食的视频，让学生去思考和讨论、质疑和评价罗伯特森的结论是否正确。在这个过程中，学生可以基于事实和证据进行推理论证，发展科学思维。

五、重视图表数据分析，发展学生科学思维

高中生物教材中有较多的图表数据分析，有关图表数据分析的题目在历年高考试题中更是频繁出现，目的是考查学生的科学思维。例如必修1中“细胞中的元素和化合物”就是呈现了各类图表数据，在课堂上通过引导学生分析表格中的数据，归纳与概括图表中的信息，发展学生科学思维；在“光合作用和呼吸作用”的综合题型考查中，也常以图表数据的形式呈现。通过在习题讲解课中，培养学生图表数据的分析，总结规律和方法，发展发生科学思维。

综上所述，在生物教学中充分利用教材，更变教学方式方法，发展学生科学思维，落实学科核心素养，培养学生在基于获取知识的基础上能够解决学习和社会生活中的问题。

参考文献：

[1]刘恩山.通高中生物学课程标准[M].北京：高等教育出版社,2017:45

[2]朱正威.普通高中生物学教科书分子与细胞[M].北京:人民教育出版社，2019