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理性思维凸显初中生物学理科属性

范文

邓辉

摘要

初中生物学是一门理科课程。在每堂课上重视对理性思维能力的培养，不仅可以避免文科式的生物教学偏差，也发展了学生的核心素养，更是回归理科课程的有效做法。

关键词

初中生物理科理性思維

生物学是自然科学中的基础学科之一，是研究生命现象和生命活动规律的一门科学。然而“生物学到底是文科还是理科？”这类问题还会不时地出现，尤其是对初中生物学的争论更多一些。这也反映了问题提出者纠结的心态：初中生物没有公式，也没有复杂的计算，不太像理科;但初中生物需要实验探究、逻辑推理，又不太像文科。

一、初中生物具有理科课程特有的思维方式

2011年版《义务教育生物学课程标准》明确指出这门课的性质——生物学科有着与其他自然科学相同的性质。它不仅仅是一个结论丰富的知识体系，也包括了人类认识自然现象和规律的一些特有的思维方式和探究过程。理科的本质特征在于理性思维和科学探究，课堂中如果一无理性思维的流淌，二无探究活动的开展，那么生物学就将被驱逐出理科世界。理性思维不仅是“特有的思维方式”，还是生物学核心素养的目标，是理科课程学习中必不可缺少的思维品质。

二、低阶思维的教学活动让初中生物学像文科

布鲁姆认知领域学习目标分为“知道、领会、应用、分析、综合、评价”六个层次。其中的“知道、领会、应用”这三个层次对应的是低阶思维水平，“分析、综合、评价”三个层次对应的是高阶思维活动。低阶思维只要求学习者能对所学的知识加以复述，再现即可。

1.初中生物的内容相对浅显，部分教师在教学中不屑于过程而习惯于结论告知，经常为学生总结一套“知识手册”，并要求他们在各类考试之前拿出来反复诵读。文科的学习更需要广闻博记，用学习文科的方式来机械地学习生物，必然会导致思维的僵化。

2.“背诵”的学习方法之所以有效，试卷中的题目脱不了干系。大量的试题只是考查了学生对知识的记忆和理解这种浅层次水平，学生可以凭死背硬记得到比较理想的分数。而分数的反馈进一步强化了这种错觉——学生物只需要背书。

3.科学探究流于形式。科学探究的几个步骤学生能倒背如流，教师也满足于按这套标准流程得到理想的探究结果。然而大部分的科学探究案例只是对已知结果的一种验证，和真正意义上的探究还是有一定差距。在简单的模仿中，不会有高阶思维活动的参与。

4.教学目标没有把握好，形式大于内容。由于对教师的评价越来越偏重于学生的表现，导致部分教师过分强调学生的活动，让角色扮演、分组讨论、小游戏等成为一堂课的“标配”。不可否认这样的课堂呈现可能是精彩的，学生的表现是积极尽心的，教师的忙碌是尽力的。然而这种轰轰烈烈的现象背后，留给高阶思维的空间实在有限。又或者，过于强调情感、态度、价值观，生物课会趋向于道法课。

三、理性思维是需要高阶思维参与的教学活动

理性思维需要学生能基于生物学的事实和证据运用归纳演绎、模型建构、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。2017年《汀苏省义务教育学科核心素养与关键能力框架（试行）》中把初中生的理性思维素养进行了详细的划分，见表1。

高阶思维与低阶思维是相对而言的，其边界可能不是绝对的。但驱动学生进行高阶思维活动的行为动词可以为我们提供教学设计依据。

通过与布鲁姆的“认识目标分类与高阶思维的关系”对比发现，理性思维的各种关键能力中的行为动词，例如“决策”“判断”“预测”“揭示”“阐述”等，与高阶思维中不同层级的行为动词表征一致。所以，高阶思维往往会伴随着理性思维一起发生，从某种程度上说，高阶思维活动也是理性思维的一个特征。因此，彰显生物课的理科属性，就要加强理性思维能力的训练，并且尽可能地启发学生的高阶思维活动。

四、理性思维的训练可以让课堂充满浓浓的理科味

在实际教学中不可能每堂课都开展探究活动，但可以渗透理性思维的培养。下面笔者结合自已有限的经验，浅谈初中生物学理性思维培养的一些教学场景和策略。文中涉及的学习内容都是来自苏科版《生物学》教材。

1.鼓励归纳与演绎，让学生主动获取知识、运用知识，告别背诵之苦。

归纳是从个别到一般，这种思维能力适合帮助学生建构正确的生物学的概念。例如教授第8章“生物体具有相同的基本结构”时，教师要提供足够多种类的细胞素材，让学生去分类、比较，找出各类细胞的共性，从而形成“细胞是生物体结构和功能的基本单位”这一重要概念。再比如学习第7单元时，我们可以让学生比较植物、动物的有性生殖特点，并列在表格中（如表2所示）。他们会惊奇地发现大自然存在着统一、简单、和谐之美，对有性生殖的概念理解得更加深刻，并为即将学习的“生物的遗传和变异”打下坚实的基础。运用归纳法，教师必须要提供足够多的素材。素材可以是图片、实物或者事实。把这些丰富的材料呈现给学生的时候，他们就很容易构建起相关的概念，而不是机械地去记忆概念的定义。

演绎是从一般到个别，这种思维能力是让学生运用自己的知识去解释世界。比如让他们解释成语背后的生物学原理：兔死狐悲（食物链）、金蝉脱壳（蜕皮）、惊弓之鸟（条件反射）、无师自通（先天性行为）;解释生活中的常见现象：为何要禁止酒后驾车？为什么说“十聋九哑”？冰箱为什么能保鲜？学生通过理论联系实际，在学以致用中完成知识的内化。

2.善用模型建构，让学生尝试用自然科学最常用的手段去认识世界。

模型最大的优势是化繁为简，变抽象为具象。教材中的模式图、上课用的教具都属于模型。学生不仅要从模型中学习，也要善于在学习中建构模型。从模型中学习能让学生感受到自然科学的平易近人，在学习中建构模型能让学生感受到自然科学的严谨性。生物学模型的类型常见的有概念模型、物理模型及数学模型。

概念模型靠文字、图表、思维导图等形象方式，让学生把已有的知识重新梳理、组织、系统化。一些容易混淆的概念经过这种重组，会变得更加明晰。相关研究表明，人类对图形图像的记忆能力远胜于文字，一张好的概念图胜过千言万语。例如在“人体对疾病的抵御”这章中，免疫系统的免疫机理比较复杂，抗原、病原体、过敏原等概念名词容易混淆，这时我们可以用两张概念图（图1、图2），配以少量的文字说明予以解决。概念模型可以让学生的知识结构更有序、合“理”。

物理模型中最常见的是教具，我们还可以让学生自己动手做一些力所能及的模型。他们在动手制作之前，就必须考虑材料的特性、空间的分布、组合方式、运作等诸多细节，这些细节会倒逼学生把教材内容吃透。另外，在动手制作的过程中，可能还会遇到各种问题需要解决，而这个过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。

数学模型能提供最可靠的证据。初中生物中有不少用形容词或副词描述的场景，如果我们善于用数学模型来阐述，会让结果更真实可信，避免了空洞的说教。有的可以直接给出数据，比如：小肠内壁的皱襞和小肠绒毛极大地扩大了小肠内表面积——约200m2;根尖成熟区有大量的根毛——小麦有7万条根，根毛总长约20公里。有的可以让学生通过计算得出，比如近亲通婚的危害——表兄妹结婚生出一个有遗传缺陷的孩子的概率约为6/64（假设人群中每个人约携带6种隐性遗传病的致病基因）。还有的可以测量，比如用传感器测量种子的呼吸作用，把测得的湿度、氧气、二氧化碳浓度的数值用曲线呈现在计算機屏幕上。客观的数字让纷杂的生命现象背后呈现出一种自然科学的严谨之美，这种美是理科课程所独有的。

3.提倡批判性思维，提升学生的理科思维品质。

批判性思维是思维发展的高级阶段，是适用于所有学科的一种思维能力。科学精神简单概括就是探索、怀疑、实证、逻辑理性。批判性思维始于怀疑，但不是否定一切，而是审辩式、思辨式的评判，多是建设性的，所以自然科学才会不断地向前发展。

因此对教师而言，在教学过程中就要按这样的方式把知识呈现出来。比如：罗伯特·虎克从软木薄片提出细胞的最初概念→施莱登和他发表的“细胞学说”→病毒的发现，细胞的内涵进一步得到丰富和发展。再比如：亚里士多德认为“光合作用”和“土壤汁”有关→海尔蒙特认为“光合作用”主要跟水有关→普利斯特利认为“植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气”→英格·豪斯证实“只有在阳光的照射下，普利斯特利的实验才能够获得成功”→今天，光合作用的研究还在进行。

对学生而言，思维是在问题的引导下起步的，要启发他们进行批判性思维活动，就需要精心设计问题。首先问题的设置要尽量放在真实而又鲜活的情景中，因为这样他们会觉得有趣;其次，这些问题如果能够跟已有的认知发生“冲突”会更佳，因为“冲突”往往就是批判性思维的切入点;最后，教师应当关注问题求解的过程而非一个最优解，因为批判性思维不是求同，而是阐明个人的立场。

五、结语

生物学跟其他的理科课程一样，都是人类在观察、研究自然过程中独立发展出来的一门科学。它有着属于自身的观念、方法和智慧，是人类文明的元素，而这些元素的传承需要生物学课程作为载体。重新审视自己的教学方法和理念，还生物学以理科原本的面貌，不仅是课程自身属性的要求，也是对科学的尊重。结合教学实际，匠心独运，让每堂课散发出理性思维的光芒是可行且有效的做法。

（作者单位：江苏省常熟市实验中学）

【参考文献】

[1]吴举宏.彰显生物学的理科本性[J].江苏教育研究，2012（11C）.

[2]袁伶逸.群文阅读对学习者高阶思维发展的影响研究[D].重庆：西南大学，2018.

[3]李德红，小议生物学课程的理科属性[J].中学生物教学，2012（12）.

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