挖掘教材“思维拓展”提升学生科学思维水平 论文.docx

挖掘教材思维拓展提升学生科学思维水平摘要本文在分析人教版高中生物学必修模块中思维拓展栏目基础上，剖析了将思维拓展栏目素材融入课堂教学，可以培养和提升学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等科学思维能力，为发展学生的学科核心素养提供参考。关键词高中生物学挖掘教材思维拓展科学思维引言生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关键能力。生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个维度。一、科学思维”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，能够基于生物学事实和证据运用包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。人教版高中生物学必修模块中章末自我检测思维拓展栏目是在本章内容基础上进一步拓展，让学生进行更深入、更广阔的思考，能培养学生求异思维和发散思维等能力。所以，该栏目是培养和提升学生科学思维的重要素材。二、借助思维拓展栏目，提升学生科学思维水平在课堂教学中利用“自我检测思维拓展”栏目，创设问题情境，能激发学生探究学习的热情，推动学生科学思维的深化，在解决问题的过程中培养和提升了学生科学思维能力。1 .提升归纳与概括能力归纳与概括能力是指透过现象揭示其本质的洞察力和对事物变化规律的准确概括总结的能力。在生物学教学中挖掘教材中思维拓展素材，可以培养学生归纳与概括能力。例如，人教版必修1第108页思维拓展：“哈密瓜生产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物的生长季节里，阳光充沛，昼夜温差大。请你分析当地盛产的哈密瓜为什么特别甜？你的家乡或社区如果想种哈密瓜并使瓜甜，你认为应当采取哪些措施？”在学习两大细胞代谢知识后，教师可以借助这则素材，启发学生思考，培养学生解决问题的能力。不过，在教学中教师应先引导学生回忆光合与呼吸作用的原理及其影响因素的相关知识；然后，结合本题提供的信息、，引导学生讨论和分析哈密地区的哈密瓜为何特别甜的原因，以及自己的家乡要种哈密瓜应该采取哪些措施才能使瓜甜；最后，请部分学生归纳和概括出本题的答案（哈密地区纬度高，夏季的白天长，阳光充足，光照强烈，哈密瓜植株的叶片进行光合作用的时间长，强度大，积累的糖类很多；夜间温度低，呼吸作用相对比较弱，消耗的糖类就会比较少，所以特别甜。措施：模仿哈密地区的自然条件，创造类似的生态环境，如采取白天适当增加光照时间和光照强度，夜间适当降温等措施）。再如，人教版必修3第14页思维拓展：2003年10月15日，我国神州5号载人飞船成功发射并顺利返0,航天员杨利伟胜利完成任务。太空环境是一个高真空环境，人必须穿上特制的航天服，乘坐专门设计的载人航天器，才能在太空中安全地生活和工作。这是因为航天器和航天服都具备生命保障系统，为宇航员提供了一个类似于地面的环境。请搜集有关资料，分析这套生命保障系统中有哪些是维持内环境的稳态设计的。”对于这一问题，同样教师可以先安排学生查阅相关资料；然后，组织学生讨论分析；最后，引导学生概括和总结出这套生命保障系统中哪些组成在人体周围创造了适宜人生存和工作的微型气候环境，从而有利于宇航员维持机体内环境的稳态。可见，恰当地引入这些素材，可以在解决问题的过程中培养和提升了学生的归纳与概括能力。2 .提升演绎与推理能力演绎与推理是以一般性知识判断为前提，推出个别的、具体的知识结论的推理过程，是重2要的科学思维形式。人教版教材思维拓展栏目有很多素材可以培养学生演绎与推理能力。例如，人教版必修1第38页思维拓展：“1969年，人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸，这些氨基酸不是来自地球。由此你可以作出什么推测？在学习了组成细胞的分子”一章内容以后，引导学生思考分析这一现象：结合所提供的信息，学生们可以获取“在陨石中发现了氨基酸，且非地球所有这一信息；学生们已经学习了氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者”这些知识。所以，根据上述两点理由，学生们很容易推测出宇宙中很可能还存在与地球生物类似的生命形式这一结论。可见，在引导学生解决此类问题的过程中就能锻炼学生演绎与推理的思维能力。再如，人教版必修1第58页思维拓展：有的生物学家推测，在生物进化过程中，真核细胞内部的膜很可能来自细胞膜。你同意这种推测吗？依据是什么？”对于这一问题，教师也可以引导和启发学生结合已学知识，从生物膜的组成、结构和功能上的联系来进行合理推测。在解决问题的过程中渗透了演绎与推理的思维训练。3 .提升模型与建模能力模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式包括物理模型、概念模型和数学模型等。在平时课堂教学中，模型与建模是培养学生科学思维能力、提升生物学核心素养的有效途径。例如，人教版必修2第14页思维拓展：”2.根据2对相对性状的遗传分析，讨论分析3-n对相对性状的遗传结果，用数学式表示出来。对于这一数学模型建构问题，在学习孟德尔的遗传规律后，教师可以首先引导学生分析两对相对性状的遗传情况（即可以分解为每对性状遗22传结果的乘积），即两对相对性状遗传产生的性状组合类型数为2×2=2,性状比例为（3：1）,基因型比例为（1：2：1）；然后，启发学生思考并组织学生讨论n对相对性状遗传的结果是怎样的？如何用数学式表示出来呢？最后，师生共同建立n对相对性状遗传的数学模型，对相对性状遗传产生的性状组合类型数为2,性状比例为（3：1）,基因型比例为（1：2：1）o在建立模型的过程中学生很可能会写出各种各样的形式，并且其中很多形式是不正确的，这也没关系，因为学生在对自己所建立的模型进行检验或修正的过程中能锻炼自身的建模思维能力。4 .提升批判性思维能力批判性思维能力是指能够质疑、解释、分析和自我校准的能力。学生在思维碰撞和问题解决的过程中提升批判性思维的能力。在人教版必修2教材中有很多内容可以锻炼学生的批判性思维能力。例如，人教版必修2第108页思维拓展：“既然基因工程与传统的杂交育种和诱变育种相比有许多优势，为什么现在仍然有许多人搞杂交育种和诱变育种的研究呢？在学习各种育种方法后，教师可以出示这个思维拓展的问题，组织学生思考讨论其原因。然后，让学生明白其道理：由于很多生物的基因组目前并不清楚，所以寻找目的基因仍然是十分艰巨的工作。止匕外，基因的提取、分离和转移需要昂贵的仪器设备。而杂交育种和诱变育种作为常规育种方法，操作简便易行，是基因工程技术所不能取代的。学生们在思维碰撞和问题解决的过程中训练了自己的批判性思维。再如，人教版必修2第129页思维拓展：L在进化地位上越高等的生物，适应能力越强吗？请说明你的观点和证据。同样，在学习生物进化相关内容后，教师可以引出这个问题让学生思考，并组织学生开展讨论活动，让学生在活动中认识到：此观点不一定正确。因为进化过程中出现的新物种，有些是靠开辟环境中新的生存位置来生存和繁衍的，不一定就比原来的物种适应能力更强。例如，海洋中的生物登陆后，形成许多新物种，开辟了新的生存空间，但是不能说这些新物种比海洋藻类的适应能力强。可见，在思考和讨论的过程中解决了学生疑惑，同时锻炼了学生的辩证思维能力，进而提升了学生的科学思维水平。5 .提升创造性思维能力创造性思维能力是指思维活动的创造意识和创新精神，不墨守成规，表现为创造性地提出问题和创造性地解决问题的能力。创造性思维不是生来俱有的，而是后天认真思考、培养锻炼出来的。教材中有些内容可以提升学生创造性思维能力。例如，人教版必修3第44页思维拓展：“各种电子计算机无论大小，其硬件基本上都是由运算器、存储器、输入设备、输出设备和控制器五个部件组成的，这是否类似于人脑呢？电脑和人脑都有储存、检索和处理信息的功能，它们传递信息的载体有什么不同呢？电脑和人脑的区别还有很多，你能说出一二吗？这是一道开放性的问题，教师可以借此组织学生开展发散性和创造性思维训练活动，即教师可以先组织学生开展大胆的交流与讨论活动，提出自己的奇异想法。然后，安排学生查阅相关资料，进一步认识电脑和人脑的区别与联系。尤其是，要明确电脑本身是没有思维能力，不具备人所具有的智力，它只能依照预定的程序运行。最终，让学生在思考、比较、讨论和交流中提升了自身的创造性思维能力。由此可见，在高中生物学教学中教师若能深入挖掘教科书中“思维拓展”栏目素材，将其融入到课堂教学中，则对学生科学思维素养的培养和提升起到积极的促进作用。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)M.北京：人民教育出版社2018年版，第4-5页。江彩：基于科学思维的染色体变异的教学J.生物学教学，2018,43(6)：22-24.3朱正威，赵占良：普通高中课程标准实验教科书.生物.必修2.遗传与进化M.北京：人民教育出版社，2007年版，第54页。朱淑芳：从培养学生科学思维的视角例谈数模建构J.生物学教学，2019,44(4)：25-26.