理性思維凸顯初中生物學理科屬性

■鄧 輝

生物學是自然科學中的基礎(chǔ)學科之一，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的一門科學。然而“生物學到底是文科還是理科？”這類問題還會不時地出現(xiàn)，尤其是對初中生物學的爭論更多一些。這也反映了問題提出者糾結(jié)的心態(tài)：初中生物沒有公式，也沒有復雜的計算，不太像理科；但初中生物需要實驗探究、邏輯推理，又不太像文科。

一、初中生物具有理科課程特有的思維方式

2011 年版《義務教育生物學課程標準》明確指出這門課的性質(zhì)——生物學科有著與其他自然科學相同的性質(zhì)。它不僅僅是一個結(jié)論豐富的知識體系，也包括了人類認識自然現(xiàn)象和規(guī)律的一些特有的思維方式和探究過程。理科的本質(zhì)特征在于理性思維和科學探究，課堂中如果一無理性思維的流淌，二無探究活動的開展，那么生物學就將被驅(qū)逐出理科世界。理性思維不僅是“特有的思維方式”，還是生物學核心素養(yǎng)的目標，是理科課程學習中必不可缺少的思維品質(zhì)。

二、低階思維的教學活動讓初中生物學像文科

布魯姆認知領(lǐng)域?qū)W習目標分為“知道、領(lǐng)會、應用、分析、綜合、評價”六個層次。其中的“知道、領(lǐng)會、應用”這三個層次對應的是低階思維水平，“分析、綜合、評價”三個層次對應的是高階思維活動。低階思維只要求學習者能對所學的知識加以復述，再現(xiàn)即可。

1.初中生物的內(nèi)容相對淺顯，部分教師在教學中不屑于過程而習慣于結(jié)論告知，經(jīng)常為學生總結(jié)一套“知識手冊”，并要求他們在各類考試之前拿出來反復誦讀。文科的學習更需要廣聞博記，用學習文科的方式來機械地學習生物，必然會導致思維的僵化。

2.“背誦”的學習方法之所以有效，試卷中的題目脫不了干系。大量的試題只是考查了學生對知識的記憶和理解這種淺層次水平，學生可以憑死背硬記得到比較理想的分數(shù)。而分數(shù)的反饋進一步強化了這種錯覺——學生物只需要背書。

3.科學探究流于形式?？茖W探究的幾個步驟學生能倒背如流，教師也滿足于按這套標準流程得到理想的探究結(jié)果。然而大部分的科學探究案例只是對已知結(jié)果的一種驗證，和真正意義上的探究還是有一定差距。在簡單的模仿中，不會有高階思維活動的參與。

4.教學目標沒有把握好，形式大于內(nèi)容。由于對教師的評價越來越偏重于學生的表現(xiàn)，導致部分教師過分強調(diào)學生的活動，讓角色扮演、分組討論、小游戲等成為一堂課的“標配”。不可否認這樣的課堂呈現(xiàn)可能是精彩的，學生的表現(xiàn)是積極盡心的，教師的忙碌是盡力的。然而這種轟轟烈烈的現(xiàn)象背后，留給高階思維的空間實在有限。又或者，過于強調(diào)情感、態(tài)度、價值觀，生物課會趨向于道法課。

三、理性思維是需要高階思維參與的教學活動

理性思維需要學生能基于生物學的事實和證據(jù)運用歸納演繹、模型建構(gòu)、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題。2017 年《江蘇省義務教育學科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力框架（試行）》中把初中生的理性思維素養(yǎng)進行了詳細的劃分，見表1。

高階思維與低階思維是相對而言的，其邊界可能不是絕對的。但驅(qū)動學生進行高階思維活動的行為動詞可以為我們提供教學設(shè)計依據(jù)。

通過與布魯姆的“認識目標分類與高階思維的關(guān)系”對比發(fā)現(xiàn)，理性思維的各種關(guān)鍵能力中的行為動詞，例如“決策”“判斷”“預測”“揭示”“闡述”等，與高階思維中不同層級的行為動詞表征一致。所以，高階思維往往會伴隨著理性思維一起發(fā)生，從某種程度上說，高階思維活動也是理性思維的一個特征。因此，彰顯生物課的理科屬性，就要加強理性思維能力的訓練，并且盡可能地啟發(fā)學生的高階思維活動。

四、理性思維的訓練可以讓課堂充滿濃濃的理科味

在實際教學中不可能每堂課都開展探究活動，但可以滲透理性思維的培養(yǎng)。下面筆者結(jié)合自己有限的經(jīng)驗，淺談初中生物學理性思維培養(yǎng)的一些教學場景和策略。文中涉及的學習內(nèi)容都是來自蘇科版《生物學》教材。

1.鼓勵歸納與演繹，讓學生主動獲取知識、運用知識，告別背誦之苦。

歸納是從個別到一般，這種思維能力適合幫助學生建構(gòu)正確的生物學的概念。例如教授第8章“生物體具有相同的基本結(jié)構(gòu)”時，教師要提供足夠多種類的細胞素材，讓學生去分類、比較，找出各類細胞的共性，從而形成“細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一重要概念。再比如學習第7單元時，我們可以讓學生比較植物、動物的有性生殖特點，并列在表格中（如表2所示）。他們會驚奇地發(fā)現(xiàn)大自然存在著統(tǒng)一、簡單、和諧之美，對有性生殖的概念理解得更加深刻，并為即將學習的“生物的遺傳和變異”打下堅實的基礎(chǔ)。運用歸納法，教師必須要提供足夠多的素材。素材可以是圖片、實物或者事實。把這些豐富的材料呈現(xiàn)給學生的時候，他們就很容易構(gòu)建起相關(guān)的概念，而不是機械地去記憶概念的定義。

表1 初中“生物學核心素養(yǎng)”的理性思維水平劃分

表2 綠色開花植物、哺乳動物（包括人）有性生殖的比較

演繹是從一般到個別，這種思維能力是讓學生運用自己的知識去解釋世界。比如讓他們解釋成語背后的生物學原理：兔死狐悲（食物鏈）、金蟬脫殼（蛻皮）、驚弓之鳥（條件反射）、無師自通（先天性行為）；解釋生活中的常見現(xiàn)象：為何要禁止酒后駕車？為什么說“十聾九啞”？冰箱為什么能保鮮？學生通過理論聯(lián)系實際，在學以致用中完成知識的內(nèi)化。

2.善用模型建構(gòu)，讓學生嘗試用自然科學最常用的手段去認識世界。

模型最大的優(yōu)勢是化繁為簡，變抽象為具象。教材中的模式圖、上課用的教具都屬于模型。學生不僅要從模型中學習，也要善于在學習中建構(gòu)模型。從模型中學習能讓學生感受到自然科學的平易近人，在學習中建構(gòu)模型能讓學生感受到自然科學的嚴謹性。生物學模型的類型常見的有概念模型、物理模型及數(shù)學模型。

概念模型靠文字、圖表、思維導圖等形象方式，讓學生把已有的知識重新梳理、組織、系統(tǒng)化。一些容易混淆的概念經(jīng)過這種重組，會變得更加明晰。相關(guān)研究表明，人類對圖形圖像的記憶能力遠勝于文字，一張好的概念圖勝過千言萬語。例如在“人體對疾病的抵御”這章中，免疫系統(tǒng)的免疫機理比較復雜，抗原、病原體、過敏原等概念名詞容易混淆，這時我們可以用兩張概念圖（圖1、圖2），配以少量的文字說明予以解決。概念模型可以讓學生的知識結(jié)構(gòu)更有序、合“理”。

圖1 免疫系統(tǒng)免疫的原理

圖2 抗原、病原體、過敏原三者的關(guān)系

物理模型中最常見的是教具，我們還可以讓學生自己動手做一些力所能及的模型。他們在動手制作之前，就必須考慮材料的特性、空間的分布、組合方式、運作等諸多細節(jié)，這些細節(jié)會倒逼學生把教材內(nèi)容吃透。另外，在動手制作的過程中，可能還會遇到各種問題需要解決，而這個過程就是一次真正的探究。探究不用拘于形式，探究就是理科的特征。

數(shù)學模型能提供最可靠的證據(jù)。初中生物中有不少用形容詞或副詞描述的場景，如果我們善于用數(shù)學模型來闡述，會讓結(jié)果更真實可信，避免了空洞的說教。有的可以直接給出數(shù)據(jù)，比如：小腸內(nèi)壁的皺襞和小腸絨毛極大地擴大了小腸內(nèi)表面積——約200㎡；根尖成熟區(qū)有大量的根毛——小麥有7萬條根，根毛總長約20公里。有的可以讓學生通過計算得出，比如近親通婚的危害——表兄妹結(jié)婚生出一個有遺傳缺陷的孩子的概率約為6/64（假設(shè)人群中每個人約攜帶6種隱性遺傳病的致病基因）。還有的可以測量，比如用傳感器測量種子的呼吸作用，把測得的濕度、氧氣、二氧化碳濃度的數(shù)值用曲線呈現(xiàn)在計算機屏幕上?？陀^的數(shù)字讓紛雜的生命現(xiàn)象背后呈現(xiàn)出一種自然科學的嚴謹之美，這種美是理科課程所獨有的。

3.提倡批判性思維，提升學生的理科思維品質(zhì)。

批判性思維是思維發(fā)展的高級階段，是適用于所有學科的一種思維能力?？茖W精神簡單概括就是探索、懷疑、實證、邏輯理性。批判性思維始于懷疑，但不是否定一切，而是審辯式、思辨式的評判，多是建設(shè)性的，所以自然科學才會不斷地向前發(fā)展。

因此對教師而言，在教學過程中就要按這樣的方式把知識呈現(xiàn)出來。比如：羅伯特·虎克從軟木薄片提出細胞的最初概念→施萊登和他發(fā)表的“細胞學說”→病毒的發(fā)現(xiàn)，細胞的內(nèi)涵進一步得到豐富和發(fā)展。再比如：亞里士多德認為“光合作用”和“土壤汁”有關(guān)→海爾蒙特認為“光合作用”主要跟水有關(guān)→普利斯特利認為“植物能夠更新由于蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁了的空氣”→英格·豪斯證實“只有在陽光的照射下，普利斯特利的實驗才能夠獲得成功”→今天，光合作用的研究還在進行。

對學生而言，思維是在問題的引導下起步的，要啟發(fā)他們進行批判性思維活動，就需要精心設(shè)計問題。首先問題的設(shè)置要盡量放在真實而又鮮活的情景中，因為這樣他們會覺得有趣；其次，這些問題如果能夠跟已有的認知發(fā)生“沖突”會更佳，因為“沖突”往往就是批判性思維的切入點；最后，教師應當關(guān)注問題求解的過程而非一個最優(yōu)解，因為批判性思維不是求同，而是闡明個人的立場。

五、結(jié)語

生物學跟其他的理科課程一樣，都是人類在觀察、研究自然過程中獨立發(fā)展出來的一門科學。它有著屬于自身的觀念、方法和智慧，是人類文明的元素，而這些元素的傳承需要生物學課程作為載體。重新審視自己的教學方法和理念，還生物學以理科原本的面貌，不僅是課程自身屬性的要求，也是對科學的尊重。結(jié)合教學實際，匠心獨運，讓每堂課散發(fā)出理性思維的光芒是可行且有效的做法。