思维的概念生物概念教学中科学思维方法的培养

思维的概念生物概念教学中科学思维方法的培养 摘要 主要探讨生物概念学习和科学思维方法指导的整合，总结生物概念教学思维方法策略，以达成概念学习与学生能力发展的相互促进。 关键词 概念学习 科学思维训练 G633.91 B 生物学概念的形成和发展过程，也是生物学研究方法的形成和发展过程。因此，在生物概念教学中，教师充分把握好生物概念形成和生物学研究方法之间的内在联系，在知识教学中渗透科学思维方法培养，能促使学生在深入理解生物概念的同时，逐步熟悉和掌握生物学研究方法， 1 明确能力目标。制定思维训练计划 无论是布卢姆还是奥苏贝尔的学习理论，都强调学生学习前的认知状态、学习动机、学生主动积极参与程度、学习的连续性。学生习得新信息主要取决于他们认知结构中已有的有关概念，意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念相互作用才得以发生。建构主义理论则关注学习者如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识，更加强调学习的主观性、社会性和情景性，认为学习是一种主动建构的过程。 因此，在学习新概念之前，教师深入分析教材，挖掘教材中所包含的科学思维方法，确立清晰的思维培养目标，在备课时制定思维方法训练计划，在教学中有计划的落实。学生在学习的过程中也明确自己的学习过程运用了哪些科学思维方法，这样才能最大程度的发挥主观能动性，让概念的构建与能力的培养达成双赢。 2 做好学情分析，提高训练计划有效性 中学生思维能力的局限及生活经验的影响，使其对生物学中很多重要的概念存在片面的理解，因此，对概念学习前的学情了解极为重要。教师通过提问、谈话及简单的问卷等形式，引导学生在问题的驱动下，思考解决问题的思想方法和学习所应用的知识，以提高教学有效性。 例如对“光合作用”的学习中，往往发现学生对于光反应和暗反应过程缺乏深刻的理解，对二者的关系缺乏全面的认识；部分学生不能正确理解光合作用和呼吸作用的关系等。在讲授新课之前，提出如“在有光能的情况下，叶绿素与二氧化碳结合产生葡萄糖和水，这样的说法正确吗?”绿色植物不论何时，光合作用是持续不断地进行的吗?”教师通过这些有针对性的问题，来了解学生已有的知识背景与前概念。 不同的学习内容所涉及到的科学思维方法也不同，所选择的教学方法也要顺应调整，教师对学生易产生混淆的认识有比较具体的了解，才能有的放矢，采用最佳的教学策略。 3 结合科学史，展现科学思维方法价值 科学史是承载科学价值内涵的重要渠道。科学史的学习不仅可以让学生加深对生物概念的理解，也可帮助学生进一步认识与掌握科学思维方法。 人教版高中生物教科书中有大量关于生物学发展史生动事例的描述，如关于光合作用发现史，教科书介绍了光合作用的发现进程中起重要作用的几位科学家所做的工作。从光合作用的发现史，学生了解到“光合作用”是科学家们经过200多年的艰苦探索才逐步了解的，这一历史发展过程的学习有助于学生深刻地理解“光合作用”的本质(表1)。 4 引导充分交流，用科学思维方法诠释概念 学生对概念的学习要遵循从感性到理性，从具体到抽象的认识规律，通过观察、感受、分析、抽象概括而引出概念。中学生思维能力的发展正处在从形象思维到抽象思维的过渡时期，因此，对概念的理解更需要感性材料的支持。这里的感性材料是指包括教师直观生动的语言表述本身在内的，对演示、试验、模型、标本、图像的观察和生物学概念原理与社会生产、生活实际相联系所进行的讲解。 4.1 归纳思维抽象过程，有效建构概念 生物学概念是抽象思维的产物，因此，对于概念的认识与建构并不是在头脑中机械地去重复有关对象的逻辑定义，而必须是以在思想中实际地建构出其模式为必要前提的，深入挖掘教材中蕴含生物科学思维方法。教师在讲解概念的过程中，剖析概念与原理形成过程中所运用的科学思维方法，可提供分析的示例，选择具有典型性的事例；学生通过对特例的考察，弄清这一概念的直观背景，把这一概念与已经掌握了的概念联系起来，从而使其成为整个知识体系的一个有机组织成分的一个同化过程。在学生获得必要的感性认识基础上，教师按照生物学概念建立的思维过程，引导学生运用分析、综合、比较、抽象、概括、类比等思维方法，对感性材料进行思维加工，抽象、概括出事物的本质属性和共同特征，进而形成科学概念，在生物学概念教学的同时发展学生的科学思维能力，如对孟德尔遗传规律的学习。 孟德尔在遗传学研究上独特的科学研究方法所蕴含的深层面的思维品质，经过认真的观察、比较、分析，选定豌豆为杂交实验材料开始，体现出盂德尔善于总结和继承前人研究的成果和经验，实验材料的正确科学选取，为其成功发现遗传规律奠定了基础(表2)。 人教版必修2遗传与变异中仅第一章“遗传因子的发现”就蕴含了丰富的科学思维方法，因此，教师对教材从思维方法层面的挖掘，可以有效地在概念学习过程中发展学生能力。同时，通过对科学思维方法的培养过程，学生加深了对生物学概念的理解，知识得到深化(表3)。 4.2 指导信息梳理，归纳概念的本质属性 对信息进行有效的需要用到分析法与比较的方法。分析法是指把一件事情、一种现象、一个概念分成较简单的组成部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间的关系。而比较是对有关事物进行分析，在区分出事物之间各自的特征的基础上，将事物之间的特征进行对比，从而得出它们之间异同点的方法。 如学生对光合作用的学习中，不少学生对氧的认识上存在误区，因为呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，这一生理现象学生十分熟悉。在学习光合作用的过程中，学生发现光合作用消耗二氧化碳，放出氧气，因此很容易将二氧化碳和氧气紧密联系在一起，认为氧气中的氧二氧化碳。虽然在学习的过程中教师不断提出证据或反复讲解，但这一错误的概念，仍然存在于相当一部分学生的认识中。教材中专门介绍了鲁宾和卡门在1939年用小球藻悬液进行的两组实验。在对这一内容进行学习时，教师可引导学生进行充分的交流与讨论，通过对鲁宾和卡门实验的分析与归纳，抽象出实验结论支持的观点是光合作用产生的氧气全部水。这一学习过程中学生必须运用到科学思维方法中的分析、类比、推理、演绎、归纳、综合等。 再如对光反应和暗反应的相关内容也是学生易产生混淆的内容之一，教师如果采用比较图表的形式，可以帮助学生有效地运用精加工策略，使新知识与已有知识取得联系，通过联系对比，排除知识间的干扰和混淆，从而获得正确的认知，此时需要用到比较、分析、归纳等思维方法。 5 关注阶段性总结，实现科学思维能力培养 在分析的基础上综合，抓住普遍性、本质的东西， 在构建概念体系的过程中实现对科学思维能力的培养。 如讲述生物膜系统这个概念之前，学生已经习得细胞膜、核膜、内质网、溶酶体、叶绿体、线粒体等生物专有名词。关于生物膜系统概念的教学，教师首先在引导学生总结细胞内的各种膜结构的基础上，提出生物膜的概念名称，理解此概念内涵与外延，使其明确生物膜的结构具有一致性；了解它们在功能上协调一致的关系，从而为形成生物膜系统的概念做好铺垫。最后，启发学生进行归纳与总结，综合各种膜的共性，给生物膜系统下定义。待物质跨膜运输及细胞膜流动镶嵌模型的学习完成后，可以再一次进行归纳，分析各种膜结构之间在结构上的一致性，从而丰富对生物膜系统的理解。学生从科学家对生物膜结构的研究历程的分析，可以感受到，分析成分是了解结构的基础，现象与功能为探究结构提供了线索，而任何一个科学概念的形成，都需要建立在实验的基础上，对假说进行一次次的验证与修正。可以说科学概念的形成过程，也正是思维的发展过程，学生在逐步构建概念体系的同时，也培养了科学思维能力。 6 提升思维品质，注重思维的持续发展 只有通过在思维层面上反思，才能领悟思维方法的真谛，才能发展创造性思维，使思维品质不断提升。 6.1 反思思维过程，优化思维结构 教师指导学生及时反思、归纳与总结，培养梳理知识的学习习惯，引导学生采用绘概念图等方式，知识间的内在联系，关注思维本质，挖掘内在的思维方法，有利于学生对知识的自我建构。概念图突出了知识的纵向和横向的联系，可以帮助学生建立知识的主体网络结构，增强学生的分析、推理和演绎能力，有利于学生同时对多个概念及知识的理解和记忆，达到系统化和具体化。 6.2 借力习题评讲，提炼思维方法 新课程的高考提倡“能力立意”，主要体现理解能力、实验与探究能力、获取信息能力及综合运用能力。学生能否解答“能力立意”考题，关键取决于他们是否能够从题目中获取有价值的信息，在获得信息后能否快速地迁移到具体的情境中。能力要求的考查要以一定的知识与技能为载体，教学中，教师也可以设计一些新颖的题目，例如对某个探究实验的设计；对某个生活问题的研究，对一种遗传现象的调查(如调查本班学生中单眼皮与双眼皮学生的比例，分析该性状的遗传规律)等，让学生在实践中应用所学的方法。 教师习题讲评时，应结合试题进行分析、总结、归纳、比较。注重揭示蕴含的思维方法，指导学生分析命题意图、明确解题思路，进行思维模型的构建。从而提高解题的针对性，降低答题的错误率。 生物学的思想和方法是学科发展的灵魂，科学思维的培养是全方位、多角度的，在对生物概念