聚焦科學(xué)思維培養(yǎng)，促進(jìn)核心素養(yǎng)落實(shí)

韓明月

摘 要：在高中生物教學(xué)中，結(jié)合具體的教學(xué)案例分析，探討培養(yǎng)學(xué)生歸納概括、演繹推理、批判質(zhì)疑等科學(xué)思維能力的策略，促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實(shí)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;生物教學(xué);思維啟迪

一、歸納概括，理清脈絡(luò)

歸納概括是指把具體的個(gè)別事實(shí)歸攏到一起，把這些事實(shí)的共同特性歸結(jié)起來(lái)，進(jìn)而推演出一般原理的思維方法。生物學(xué)很多重要核心概念的形成要經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間，而且對(duì)這些概念的認(rèn)識(shí)還在不斷地深化和發(fā)展，所以核心概念在知識(shí)呈現(xiàn)上經(jīng)常顯得有些散亂。在核心概念的教學(xué)中，需要將眾多零散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，進(jìn)行歸納和概括，才能讓學(xué)生理清核心概念的發(fā)展脈絡(luò)，形成完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)建出核心概念。

例如，在教學(xué)“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”內(nèi)容時(shí)，各種大小和形態(tài)的細(xì)胞圖片、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立等內(nèi)容的學(xué)習(xí)不足以讓學(xué)生建立核心概念“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的基本單位”。學(xué)生只有對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行深入學(xué)習(xí)之后，歸納細(xì)胞膜、細(xì)胞器、細(xì)胞核、生物膜系統(tǒng)以及各細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分工與合作，進(jìn)而構(gòu)建出核心概念“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的基本單位”?！肮夂献饔谩币彩歉咧猩飳W(xué)中的重要核心概念，通過(guò)對(duì)光合作用的解謎過(guò)程、光合作用的過(guò)程、光合作用的影響因素等內(nèi)容的深入學(xué)習(xí)之后，經(jīng)過(guò)歸納和概括，學(xué)生才能深刻理解光合作用將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的本質(zhì)，構(gòu)建核心概念。學(xué)習(xí)“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)”時(shí)，需要在了解內(nèi)環(huán)境的組成基礎(chǔ)上，通過(guò)體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)過(guò)程等實(shí)例的學(xué)習(xí)，分析神經(jīng)調(diào)節(jié)、體液調(diào)節(jié)和免疫調(diào)節(jié)的作用，從而構(gòu)建核心概念。

二、演繹推理，追尋真理

生命科學(xué)發(fā)展過(guò)程中，許多重大研究成果始于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題提出假說(shuō)，通過(guò)演繹和推理過(guò)程，得出結(jié)果，然后通過(guò)事實(shí)和證據(jù)去驗(yàn)證結(jié)果的正確與否，最后得出結(jié)論。生物學(xué)很多重要概念的形成都經(jīng)歷了演繹和推理過(guò)程。在教學(xué)中，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，提出問(wèn)題，讓學(xué)生體驗(yàn)像科學(xué)家一樣的演繹推理過(guò)程，追尋生命的本質(zhì)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生思維的嚴(yán)密性和深刻性。

例如，在教學(xué)“DNA分子的復(fù)制方式”內(nèi)容時(shí)，我讓學(xué)生猜測(cè)DNA分子的復(fù)制方式，提出假說(shuō)，然后分別演繹推理三種復(fù)制方式的結(jié)果，演示米希爾森和斯塔爾的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證DNA的復(fù)制方式，最后得到DNA半保留復(fù)制方式的結(jié)論。（1）DNA分子復(fù)制方式猜想：回顧DNA分子的結(jié)構(gòu)，提問(wèn)：DNA分子有哪些可能的復(fù)制方式？為確保遺傳信息精確的傳遞，DNA采用什么樣的復(fù)制方式？師生共同總結(jié)DNA分子3種可能的復(fù)制方式：全保留復(fù)制、半保留復(fù)制、彌散復(fù)制。（2）DNA分子復(fù)制過(guò)程的演繹推理：猜想追問(wèn)：如果是全保留復(fù)制，子一代和子二代會(huì)是怎樣的組成？利用紅白兩種顏色的粉筆在黑板上畫(huà)出全保留復(fù)制的兩次復(fù)制過(guò)程，請(qǐng)同學(xué)觀察演示過(guò)程。讓學(xué)生黑板上分別畫(huà)出半保留復(fù)制、彌散復(fù)制的第一次復(fù)制過(guò)程。師生討論、修正。接著畫(huà)出DNA第二次復(fù)制過(guò)程。引導(dǎo)學(xué)生回顧同位素標(biāo)記法，指出同位素標(biāo)記的分子在質(zhì)量上的區(qū)別，介紹密度梯度離心法，讓學(xué)生推測(cè)三種復(fù)制方式的密度梯度離心結(jié)果。師生總結(jié)，畫(huà)出三種復(fù)制方式的密度梯度離心結(jié)果。（3）DNA分子復(fù)制方式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：微課展示米希爾森和斯塔爾的實(shí)驗(yàn)。（4）得出結(jié)論：DNA分子的復(fù)制方式是半保留復(fù)制。

三、批判質(zhì)疑，思維啟迪

伴隨著物理和化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物學(xué)的研究也在逐步深入，人類(lèi)對(duì)于生命的認(rèn)識(shí)處在不斷發(fā)展和更新之中。在教學(xué)中，適當(dāng)增添科學(xué)概念更新與發(fā)展的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)展需要不斷地糾正與更新，要以批判和質(zhì)疑的態(tài)度來(lái)看待現(xiàn)有的結(jié)論或論斷，啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和質(zhì)疑精神。

例如，在教學(xué)“生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)”內(nèi)容時(shí)，科學(xué)史材料呈現(xiàn)出溫特在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中是缺乏對(duì)照實(shí)驗(yàn)的，在科學(xué)上缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性。針對(duì)溫特的實(shí)驗(yàn)提出質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程。學(xué)生在質(zhì)疑的過(guò)程中，思維的嚴(yán)謹(jǐn)性也得到了訓(xùn)練。教學(xué)“探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程”內(nèi)容時(shí)，結(jié)合科學(xué)家艾弗里的經(jīng)歷，講述赫爾希和蔡思質(zhì)疑艾弗里的結(jié)論，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法證明DNA是遺傳物質(zhì)的故事，讓學(xué)生知道科學(xué)理論和發(fā)現(xiàn)有時(shí)就是在質(zhì)疑與批判中得到驗(yàn)證的。教學(xué)“細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型”內(nèi)容時(shí)，借助科學(xué)史材料，讓學(xué)生逐步探究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型不斷地被修正和發(fā)展過(guò)程的思考，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)真理的發(fā)現(xiàn)并不能一次性完成，人類(lèi)對(duì)于生命的認(rèn)識(shí)還有很長(zhǎng)的路要走。教學(xué)“細(xì)胞分化”內(nèi)容時(shí)，針對(duì)教材中呈現(xiàn)的骨髓中造血干細(xì)胞分化成各種血細(xì)胞的圖片，追問(wèn)造血干細(xì)胞的來(lái)源是否只有骨髓。展示2017年英國(guó)《Nature》雜志上發(fā)表的最新成果，肺也是人體重要的造血器官。讓學(xué)生意識(shí)到不能盲目地迷信權(quán)威，要懷有質(zhì)疑批判的精神看待現(xiàn)有的知識(shí)和概念。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，能夠基于生物學(xué)事實(shí)和論據(jù)，利用科學(xué)思維方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，也不是一部分教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)就能完成的，需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。在教學(xué)的過(guò)程中，精心選擇教學(xué)內(nèi)容，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，將學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)融入課堂教學(xué)中，逐步提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，促進(jìn)生物學(xué)科核心素養(yǎng)落地生根。

參考文獻(xiàn)：

王小燕.科學(xué)思維與科學(xué)方法論[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2015：90-117.