备课素材：思维训练栏目的教学价值及教学建议

思维训练栏目的教学价值及教学建议 充分挖掘人教版高中生物学新教材中《思维训练》栏目的教学价值和育人功能,训练学生的证据意识、质疑精神、思辨能力、评价能力,有助于培养学生获取证据的能力、提取信息能力，以及科学态度和科学思维能力等。 1.《思维训练》栏目在生物学教材中的分布 《思维训练》栏目在高中生物学新教材各模块中的分布是不同的,无论是数量、要求、作用等都是教材编写专家根据教材学习内容有目的、有计划、有针对性地设置和安排的。这些素材在新教材中的数量、分布及主要内容见表1。 新教材《思维训练》栏目共有17个素材。如果仅从数量上看,虽然不算多,但所包含的内容却是比较广的。这些内容归纳起来包括:如何进行评价评估;如何进行数据分析和处理;模型分析和运用;证据收集和逻辑评价;如何进行实验的科学设计;如何进行假说的验证:如何寻找原因和结果之间的关系;训练学生提高概括能力和表达能力等。 总之无论是哪一类思维训练,都只有一个目的:培养学生的科学思维能力和整体性思维能力,从而提升学生的生物学学科核心素养。 2.《思维训练》栏目素材的教学价值和育人功能 在教学中,究竟如何运用好《思维训练》栏目素材,才能让其应有的教学价值和育人功能得到落实并发挥最大的作用呢?这是教师必须考虑和研究的问题,同时也是教学实践中扎实实施的教育行动。 2.1 培养学生的证据意识,充分利用证据 证据是判断的依据,科学的观点必须要以有力的证据作为支撑,然后经过逻辑推理得出相关的结论。教学中教师要引导学生学会获取证据、评价证据、分析证据、运用证据,树立证据意识。 例如,教师在运用必修1模块第5章第3节《思维训练》栏目素材时,可要求学生运用证据和逻辑分析判断教材提供的4个证据中,哪个证据支持线粒体是需氧细菌在宿主细胞内共同进化出来的细胞器呢?哪些证据不支持线粒体的内共生起源学说? 要获得结论,学生就必须认真、深人分析这些证据。教师引导学生进行比较分析:一是线粒体的DNA环状的,细菌的DNA也是环状的。二是线粒体的DNA表现出遗效应,细菌的DN表现出效应。三是线粒体进行分裂增殖是由于线粒体DNA调控的结果,细菌进行分裂增殖是由于细菌的DNA控的结果。学生可以得出这样的结论，即这3点证据都具有高度的相似性或一致性。四是由于线粒体的DNA只能指导合成少量的蛋白质,其他蛋白质却需要核DNA的指导合成;而细菌的DNA在指导蛋质的合成过程中,没有核DNA.这一点显然没有表现出一致性,而是展示了差异性。 此时,教师可进一步挖掘材料,继续提出如下问题:如果线粒体DNA指导合成的少量蛋白质种类和细菌的DNA指导合成的蛋白质种类接近或者相同,是否支持上述观点?线粒体是双层膜结构，细菌也有细胞壁和细胞膜的结构,该证据又是否支持上述观点?还有没有其他证据支持或不支持线粒体的内共生起源学说?该过程培养了学生获取证据的意识,强化了证据在科学研究中的重要作用. 2.2 培养学生的质疑精神,让探索成为学习的动力 学贵于疑,疑在于思。质疑是学生探索的动力源,心中有疑惑,探究有动力。要改变学生被动地接受知识,有效途径就是让学生心中产生疑惑,产生不同的问题,产生其他的想法,特别是一些奇思妙想。即使学生的想法是幼稚的、不成熟的,教师也应该鼓励学生说出自己的想法,大胆质疑。因为这样会促进学生思考问题,提升学生解决问题的能力。 例如,在必修1模块第6章第1节《思维训练》栏目“运用模型作解释”教学中,学生通过对具体的计算结果进行比较后得出结论:细胞越小,其表面积与体积的比值就越大,就越有利于细胞与外界进行物质交换;细胞越大,其表面积与体积的比值就越小,其物质运输效率就越低。 教师继续引导学生:细胞是越小越好还是越大越好?为什么?细胞究竞要多大才算恰到好处?不同生物的细胞大小的差异明显吗?细胞的大小是由什么因素决定的? 以问题串的形式引导学生进行质疑,促使学生探索细胞的大小和其生理活动、生理功能的关系,然后各自去寻找证据并得出结论。 此外,必修1模块第6章第3节的“分析数据”思维训练,也是促进学生进行质疑的好素材。 根据教材提供的人体不同细胞的分裂能力和寿命的相关数据,引导学生思考:细胞寿命的长短与分裂能力有没有关系?寿命短的细胞就一定分裂,寿命的长细胞就一定不分裂吗? 教师继续提出问题:细胞寿命的长短是由什么因素决定的?是不是细胞的功能越复杂,其寿命就越长,分裂能力就越弱?细胞的寿命和分裂能力与其承担的生理功能有什么关系?细胞的寿命与其个体的寿命之间有什么关系? 以问题串引导学生质疑,促进学生积极、主动地思考相关问题,探究这些问题产生的真正原因。 此时教师的角色应该是引导者,以调动学生思考的积极性,打开学生思维的闸门,使其把所学知识灵活地应用到问题的解决中去。只要学生开动了大脑,活跃了思维,教育的目的也就达到了。 2.3 培养学生的思维方法,让学生迈辑思维更严谨。 用实验设计类、假说验证类等各类思维训练素材培养学生的科学思维方法,有利于学生逻辑思维全面性的养成,也有利于学生严谨、务实、求真科学态度和科学精神的养成,落实科学思维、科学探究等生物学学科核心素养的培养,为学生的终身学习打下坚实的基础。 例如,在进行必修2模块“综合概括”思维训练中,教师可要求学生通过一系列的概念结合推理把“生物保持遗传的稳定性”“又表现出生物遗传的多样性”的科学结论进行分析与比较,然后证明上述结论的正确性。 学生只有把“配子”“配子的形成”“受精作用”“染色体交叉互换”“染色体行为”“染色体数目减半”“同源染色体”“非同源染色体”“精卵随机结合”等概念联系起来,并结合科学合理的逻辑推理过程,才能得出支持科学论断。 这一过程培养了学生的抽象思维和概括能力,使学生从整体上把握遗传的稳定性和多样性。 同样的道理,在选择性必修2模块第4章第3节的“总结概括,并运用术语表达”的思维训练中,需要学生站在不同角度思考“什么是生命”这一问题。这个问题涉及的生物学术语有细胞、生态系统、适应、进化、生命、生命系统、个体、种群、群落、环境、物质循环、能量流动、信息交流等,如何用这些术语从不同角度看待“生命”呢? 学生知道“生命是物质、能量、信息的统一体”的结论,但是 在此基础上进一步站在不同的角度对“生命"进行思考,又会得出不完全相同的结论。从生命系统的结构特征方面分析,可以得出:生命系统具有开放性、复杂性、完整性、有序性、动态性等特征。从生命系统的功能方面分析,可以得出:生命不是孤立存在的,随时都会与外界进行物质、能量、信息的交换。从生命系统与环境的关系看,即从生态的视角分析,生命系统必须依靠环境才能生存下去,同时又会对环境造成一定的影响,促使环境不断改变在这个影响和变化过程中,生命系统又要适应所处的环境变化,否则可能被环境淘汰。从生命发展的历史角度分析,生命又是一部进化的历史,不是一成不变的。 教师还可以引导学生从物质构成的角度、生命的表现形态或者行为状态、遗传形式和变等方面进行思之对比分析之后,获得了从各个角度思考“生命是什么”这样的哲理性问题的全方位认识,培养了思辨能力,学会了用辩证的眼光看待问题,以及多层次、多角度考虑问题,开阔了视野,拓宽了思维。 教学建议和反思 《思维训练》栏目虽然在高中生物学新教材中所占比例不大,但其所包含的内容广泛,所起的作用不可轻视。其主要内容涉及分析评估、实验设计、数据分析、假说验证、预测结果、循环因果关系、溯因推理、概念辨别等方面的思维训练。教师可在素材的挖掘深度上、与社会生物学问题的联系方面、学生科学表达及思维严谨性方面下功夫。只有这样,才能使所有的素材都达到“物尽其用”的目的。这些素材来源于社会生活,情境真实可靠,能点燃学生的学习热情,其蕴含的教学价值、育人功能都应该得到最大的发挥。在今后的教学过程中教师要尽量挖掘这些素材,将《思维训练》栏目和《思考·讨论》栏目中有关问题联系起来,进行问题拓展,挖掘出一些具有挑战性的问题。 此外,在教学过程中,教师要积极参与到学生的讨论之中强化学生的内驱力和自觉性,充分发挥学生思想活跃的特点,激发学生探究问题的热情和自信心,促进学生主动思考各类生物学问题,积极主动地与他人分享自己的想法和观点,从而把培养学生的科学思维能力、提高学生科学探究能力落实到每一节思维训练课堂之中,有效促进学生科学思维习惯的养成和科学思维能力的提升。 学科网（北京）股份有限公司 $$