在生物学教学中激发学生科学思维的实践

帖步霞

摘要 通过创设情境、搭建台阶、模型构建、巧妙点拨的方式，驱动、牵引、激发和深化学生的科学思维，以实现培养学生核心素养的总目标。

关键词生物学教学 科学思维 教学实践

中图分类号 G633.91             文献标志码 B

科學思维是生物学学科核心素养的组成部分之一，科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。学生在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、创造性思维等方法，阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。为了培养学生的科学思维，教师可在课堂教学中采取一些措施来激发学生的思维，提升学生的学习能力，下面结合教学案例来说明。

1 创设合适的情境驱动思维

情境是围绕某一特定主题事实，以文字、数据、图形、表格等形式，为达成测评目标而呈现试题信息的载体。情景材料通常来自与生物学知识有关的社会热点、生物学史、高校教材、国外教材或生物科学上的最新成果等。

如在学习“目的基因提取方法”时，教师一般就直接介绍具体方法，而不同的方法适合哪些生物并没有说明，这样会造成学生的学习与应用之间的脱节。教师应在进行“提取目的基因的方法”教学时，首先介绍原核细胞与真核细胞基因的结构（图1、图2），学生通过比较两者的差异，进而分析两者的基因转录形成的 mRNA 的处理方式，真核细胞基因转录形成的mRNA 需要进行加工，剪切掉内含子对应部分的mRNA，再拼接为成熟的mRNA（图3），为即将学习的基因表达载体中的启动子与终止子作铺垫。在此基础上教师提出问题让学生讨论：①直接提取人的胰岛素基因导入大肠杆菌能合成人的胰岛素吗？②如果要将人的胰岛素基因导入细菌细胞中，一般采取什么方法？为什么？

这里的情境创设是补充了与将要学习的内容相关的知识，引导学生分析提取目的基因的方法是如何选择的，这种思维的互动是教师通过情境创设引发的，互动在学生讨论时产生，教师还可以根据互动中生成的情况进一步加以引导，从而创设新的情境。如可以根据学生的学习状况，进一步提出：人的胰岛素基因导入细菌体内后能形成有活性人胰岛素吗？如何解决这个问题？从而进一步将原核细胞与真核细胞的结构进行比较，蛋白质的再加工与分泌需要内质网与高尔基体的参与，引导学生进一步讨论，有学生提出用酵母菌来代替细菌解决这个问题，因此达到了激发学生思维的目的。

在课堂教学中，要结合具体教学内容精心设计情境，以情境建构为手段，以情境活动为载体，激发学生的思维能力，有利于培养学生在新情境中解决问题的能力，进而促进学生创造力的发展。

2 搭建合理的台阶牵引思维

维果斯基将学生在指导下借助成人的帮助所能达到解决问题的水平，与在独立活动中所达到的解决问题的水平之间的差异称之为“最近发展区”。在思维能力培养的过程中，搭建合理的台阶引导学生思维，这样使学生在学习中不断依靠先前学习的思维方法来解决新问题，从而达到思维进阶的目的。

教师在“PCR”相关内容的教学中可能会出现这样的问题，在介绍完PCR 概念之后，给出模板链与引物，让学生画出连续复制3次的过程图，结果是学生基本都不会。教师会发现学生在必修2学习的DNA复制内容的记忆已经不清晰，仅DNA 复制过程的图解学生也不会画。并且在画PCR过程图时又有引物参与，但在学习前概念“DNA 复制”时教材并没有提到引物，因此对学生而言学习内容跨度太大。相反，在同水平另一个班的教学中，如果教师在教授PCR之前，先进行知识铺垫，如在复习DNA复制的知识后，引导学生画出2次复制过程，比较两者的相同点与不同点。然后再播放PCR模拟动画，提醒学生注意观察和思考：变性、复性、延伸三个步骤需要的条件（温度、原料、酶）等，在此基础上，给出模板链与引物，引导学生画出3次复制过程图，最后大部分学生可以顺利完成学习任务。

搭建台阶时，要根据教学对象的不同，考虑学生思维能力的差异性，选择合适的素材进行知识铺垫，搭建适合教学对象的台阶。如在学习减数分裂知识时，基础差的班级要将有丝分裂简单复习一遍，基础好的班级可以让学生课前预习减数分裂的相关知识。学习减数分裂II 知识时，有的班级可以通过教师提问引导学生在有丝分裂知识的基础上学习，有的班级可以让学生通过独立与小组讨论结合的方式来进行学习，从而最大限度地挖掘学生的思维能力，充分发挥学生的主观能动性。

3 提供恰当的模型启发思维

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中也明确强调学生应“领悟建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”，将模型方法规定为高中学生必须掌握的科学方法之一。模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。生物学教学中通常可以通过模型构建让抽象的知识具体化，再从具体的模型中抽象出相关知识，在建构模型过程中发生“抽象—具体—抽象”的思维转化，提升了学生归纳、综合、概括、想象等思维能力。

例如，在减数分裂模型建构过程中，同源染色体与非同源染色体的行为，尤其是非同源染色体的自由组合，对学生来说很抽象，为了让学生顺利地学习相关知识，教师可通过模型建构启发学生思维。教师组织4个学生一组，每个学生有同染色体2对，每对同源染色体用红、蓝两种颜色区分，表示分别来自父母双方，然后让每个小组的学生分别建构不同时期的模型：（1）四分体时期；（2）减数第一次分裂后期；（3）减数第二次分裂中期；（4）减数第二次分裂后期。接着让各小组分别展示本组制作的各时期模型，让其他小组成员一起讨论评鉴。最后，让各个小组同时展示减数第一次分裂后期，这时会发现不同小组的排列方式有差别，由此让学生领悟到非同源染色体会发生自由组合。

学生在建构模型的过程中，将减数分裂过程中染色体行为特征转化为具体的模型，再通过归纳、概括总结出减数分裂过程的特点，能够帮助学生感受到不同时期染色体行为特征，比较直观地体验减数第一次分裂过程中“同源染色体分离与非同源染色体的自由组合”的过程，个人制作单一时期让学生学会独立思考，小组合作构建整个过程培养学生的合作意识，从而培养了学生的思维能力。在模型建构教学活动中，是以学生为主体，以建构模型为主线，让学生去探索、交流和学习，注重学习过程的主动性和积极性，学生一旦掌握了模型建构的方法，也就掌握了一种重要的科学研究方法。

4 给予巧妙的点拨深化思维

学生的思路是指思维的线索、流程，是思维的轨迹，学习思路点拨就是教师在教学过程中观察发现，及时对學生施加影响，使其学习思路理清、顺畅。思路点拨，使学生的思考有结果，理解能到位，感悟能提升，能获得相应的知识学习，能力训练外，学生的思维发展也能够获得一定的效度。如在学习分离定律时，教师引导学生画出一对等位基因Aa（完全显性）自交得到子一代的遗传图解，接着再画出子一代自交得到子二代的遗传图解。然后提出问题：子一代的基因型比、表现型比分别是多少？子二代的基因型比、表现型比分别是多少？接着提问子三代的基因型比、表现型比分别是多少？并说明理由。结果，学生还是画图解来回答。教师此时就可加以点拨：每一代杂合子 Aa 比例的变化有规律吗？根据这个规律尝试推导出自交n次的后代基因型比、表现型比分别是多少？在此基础上，还可以进一步延伸，点拨后再提出问题：Aa的个体自交后代淘汰隐性个体后自交结果如何？连续自交并淘汰隐性个体，连续n代自交后代中显隐性个体的比例是多少？

这种点拨是以问题的形式呈现的，教师在点拨时要注意，问题的梯度，逐步深入，达到深化思维深刻性的目的，有深度的思维是深度学习的要求。增加思维深度，不仅体现在思维的深刻性，还可以是思维的灵活性、思维的发散性和思维的批判性。

如在遗传规律相关知识的学习时，有这样一个问题：基因型为AaBb的植株，在没有致死、完全显性的适宜条件下，自交后代基因型、表型的种类及比例可能分别是多少？由于这里没有说明基因在染色体上的分布情况，多数学生会按照常规的两对等位基因位于两对同源染色体上的情况来分析，但两对基因还有可能是连锁的，连锁时可能是A与B、a与b连锁，也可能是A与b、a与B连锁，这样结果就有多种可能性。

这种开放性问题设计的目的培养学生的发散性思维，引导学生分析问题时要根据具体试题情境来思考，分析总结多种可能性答案。在此基础上，再进行点拨，如何设计实验来验证你的解释是正确的呢？这样将知识学习引入到实验探究，加深思维的深度。

总之，科学思维是生物学学科核心素养的重要组成部分，在生物学教学中激发学生的科学思维方法有多种，教师在教学中要结合具体教学内容、教学对象选择合适的方法，驱动、牵引、激发和深化学生的科学思维，提升学生思维能力，从而达到培养学生核心素养的目标。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）［S］.北京：人民教育出版社，2018：4-5.

［2］ 熊生贵.巧妙点拨引导思路［J］.四川教育，2009（11）：37-38.