借生物模型，達(dá)科學(xué)思維

邵虹

摘要：筆者以蘇科版生物教材八年級(jí)上冊(cè)《人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)》為例，結(jié)合具體生物模型分析，積極探索培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略，促進(jìn)課堂中科學(xué)思維的落實(shí)。

關(guān)鍵字：生物模型;科學(xué)思維

在《普通初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下，促進(jìn)學(xué)生逐步發(fā)展、完善和最終達(dá)成科學(xué)思維是當(dāng)下教育者思考和解決的問題，越來越多的一線教師發(fā)現(xiàn)生物模型成為當(dāng)前課堂上促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維提升的工具之一，本文就以蘇科版八年級(jí)上冊(cè)《人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)》一節(jié)為例，結(jié)合實(shí)際制作的模型，闡述如何恰當(dāng)使用生物模型以達(dá)成學(xué)生的科學(xué)思維。

1科學(xué)思維的內(nèi)涵

《普通初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出“科學(xué)思維是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物，解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力?！笨茖W(xué)思維的培養(yǎng)重在利用模型與建模、批判性思維和創(chuàng)造性思維等方法探討解釋生命現(xiàn)象，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題?？茖W(xué)思維的提升是在學(xué)習(xí)過程中達(dá)到的，尤其是動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生通過自身實(shí)踐獲得的體驗(yàn)、領(lǐng)悟、反思、反饋使學(xué)生的知識(shí)更加系統(tǒng)化、邏輯更清晰，也在這樣的過程中習(xí)得了歸納、推理、分析、演繹、綜合、批判、創(chuàng)新等一系列科學(xué)思維方法，因此也更加能夠基于生物學(xué)知識(shí)解決生活生產(chǎn)的實(shí)際問題，達(dá)到科學(xué)思維的核心要求。

2生物模型的特點(diǎn)

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化描述，因而模型具有將抽象知識(shí)直觀化，復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，還有利于培養(yǎng)學(xué)生自主探索、自主學(xué)習(xí)的能力，并形成解決科學(xué)問題的思維模式，因此生物模型與科學(xué)思維的內(nèi)涵高度契合。

本文就以《人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)》一節(jié)中設(shè)計(jì)的3個(gè)模型：兩種神經(jīng)元模型和反射弧模型展開探討。

3以生物模型為載體發(fā)展科學(xué)思維的策略

3.1 神經(jīng)元模型1：依托教具，教師導(dǎo)引，化零為整，培養(yǎng)科學(xué)建模思維

科學(xué)建模是一個(gè)動(dòng)態(tài)詞匯，因?yàn)樗且粋€(gè)過程，首先，需要明確建模的目的;其次需考慮使用何種表征方式;之后，學(xué)生分組進(jìn)行建?；顒?dòng)并評(píng)價(jià)模型。在科學(xué)建模的過程中，學(xué)生由知識(shí)要素零碎且相互缺乏聯(lián)系逐漸變?yōu)橹R(shí)結(jié)構(gòu)圍繞核心要素組織，能基本把握事物的基本特征，最后達(dá)到知識(shí)結(jié)構(gòu)圍繞核心要素組成系統(tǒng)，核心要素與其他要素間的關(guān)系均與科學(xué)一致，也就是科學(xué)思維的水平[1]。如在“人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)”一節(jié)中，由于學(xué)生關(guān)于神經(jīng)元的知識(shí)要素零碎且無法形成聯(lián)系，知識(shí)結(jié)構(gòu)難以圍繞核心要素展開，很難達(dá)到自主建模的水平，此時(shí)教師可以適當(dāng)引導(dǎo)并通過提前設(shè)計(jì)來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)建構(gòu)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中。首先，教師需要明確建模目的：即能準(zhǔn)確描述神經(jīng)元的基本組成要素，教師可適當(dāng)回顧教材上的神經(jīng)元模式圖，這是建模的理論依據(jù)。然后，教師提供課前準(zhǔn)備的材料。如乒乓球代表細(xì)胞核，八角金盤葉代表樹突和細(xì)胞質(zhì)，電線代表軸突，去掉筆芯的黑水筆管代表髓鞘，同時(shí)向?qū)W生介紹材料在建模時(shí)的表征方式，學(xué)生就能明白如何使用以及如何構(gòu)建是科學(xué)的;之后，以小組為單位開始建模，此時(shí)教師需要及時(shí)觀察學(xué)生的操作和聆聽學(xué)生的討論。最后，評(píng)價(jià)每組學(xué)生的模型，應(yīng)先糾正錯(cuò)誤的認(rèn)知并修正，再組織學(xué)生一起評(píng)價(jià)模型：連接方式是否科學(xué);所選材料的大小比例是否科學(xué);模型是否可以為后續(xù)神經(jīng)元的功能學(xué)習(xí)所用......學(xué)生通過生物學(xué)的事實(shí)和證據(jù)，在建模過程中科學(xué)思維得以發(fā)展。

3.2 神經(jīng)元模型2：依托教具，啟迪思維，敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)批判性思維

在當(dāng)代課堂中，以教師為主體的課堂很容易演變成教師就是權(quán)威的局面，學(xué)生對(duì)于教師的想法、行為不敢提出質(zhì)疑，久而久之，學(xué)生的批判性思維和質(zhì)疑精神蕩然無存。因此啟迪學(xué)生的思維，培養(yǎng)批判性思維勢(shì)在必行，如在“人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)”一節(jié)中，學(xué)生完成模型1的構(gòu)建后，無人提出任何疑問，教師可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，勇于質(zhì)疑并提出質(zhì)疑。教師展示神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的3D視頻提問：與視頻中的神經(jīng)元相比，模型1有什么局限性？學(xué)生結(jié)合模型1和視頻，通過小組合作分析，深入思考后提出觀點(diǎn)：模型1的細(xì)胞體不夠立體化，八角金盤葉使其平面化，與真實(shí)神經(jīng)元的細(xì)胞體結(jié)構(gòu)相去甚遠(yuǎn)。教師乘勝追擊又問：那么可以怎樣改進(jìn)？學(xué)生提出可以用柚子、無花果等較為立體的水果代替八角金盤葉。教師提出有待思辨的問題，制造學(xué)生認(rèn)知上的沖突，促使學(xué)生對(duì)比模型和視頻中的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用批判性思維尋找答案，神經(jīng)元模型不斷改進(jìn)的過程說明了學(xué)生面對(duì)質(zhì)疑，敢于突破迷信權(quán)威的思維局限，懷有批判和質(zhì)疑的精神看待現(xiàn)有的知識(shí)、觀念，而不是一味地去接受，利用審視的態(tài)度發(fā)現(xiàn)問題所在[2]，同時(shí)根據(jù)自身邏輯作出主張的思考。學(xué)生在質(zhì)疑的過程中，思維的嚴(yán)謹(jǐn)性也得到了訓(xùn)練，因而也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維的態(tài)度和能力。

3.3 反射弧模型3：依托教具打破定式，多方探尋，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維是人在創(chuàng)造性過程中的思維方式，具體是指根據(jù)一定目的，運(yùn)用一切已知信息，采取獨(dú)特的、別出心裁的對(duì)策解決問題過程中表現(xiàn)出來的智力品質(zhì)。在日常教學(xué)中，我們往往會(huì)形成思維定式，它所產(chǎn)生的消極作用很難讓學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性的思考。如在“神經(jīng)元的功能”的教學(xué)中，教師常采用“展示教材的神經(jīng)元模式圖→教師講解神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)、功能→學(xué)生死記硬背結(jié)構(gòu)、功能→習(xí)題填空鞏固”的教學(xué)模式，這忽略了知識(shí)形成過程，也扼殺了創(chuàng)造性思維的發(fā)展。那么從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維角度該如何教學(xué)呢？下面以“神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能”為例展開探討，教師首先提供給代表“感受器”、“效應(yīng)器”、“神經(jīng)中樞”卡片，并布置任務(wù)：利用剛剛制作的模型①、②和卡片，對(duì)照教材上的模式圖，拼搭出反射弧模型。學(xué)生小組合作，互相交流，完成后又推翻，再修改，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，依據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)做出一些推測(cè)的思維方法，這不僅是一種重要的思維形成，也是解決問題的一種方法，最后讓學(xué)生講每組作品呈現(xiàn)在講臺(tái)上。學(xué)生在構(gòu)建模型的過程中，有觀察、有思維、有實(shí)踐，教師將這三者巧妙聯(lián)系起來，就能讓學(xué)生學(xué)得深入、全面，有助于創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[2]。學(xué)生的模型主要有幾處集中的錯(cuò)誤體現(xiàn)：①傳入神經(jīng)的細(xì)胞體在神經(jīng)中樞外部，傳出神經(jīng)的細(xì)胞體在神經(jīng)中樞內(nèi)部②感受器和效應(yīng)器位置放反了。所以接下來，針對(duì)學(xué)生的模型教師提問：A.該反射弧中有幾個(gè)神經(jīng)元？B.你是依據(jù)什么找到的神經(jīng)元？C.哪個(gè)是傳入神經(jīng)？哪個(gè)是傳出神經(jīng)？如果不標(biāo)示文字，你是如何區(qū)分的？（提示觀察細(xì)胞體位置）學(xué)生通過交流討論后發(fā)現(xiàn)有三個(gè)神經(jīng)元因?yàn)橛腥齻€(gè)細(xì)胞體，傳入神經(jīng)的細(xì)胞體在神經(jīng)中樞的外部，傳出神經(jīng)則相反。教師繼續(xù)追問：①傳入神經(jīng)在感受器和神經(jīng)中樞之間起什么作用？②傳出神經(jīng)在神經(jīng)中樞和效應(yīng)器之間起什么作用？③信號(hào)在反射弧中傳導(dǎo)的方向和路線是什么？學(xué)生結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到神經(jīng)元能起到產(chǎn)生興奮、傳遞興奮的功能，所以信號(hào)在反射弧中的傳導(dǎo)方向就是感受器→傳入神經(jīng)→神經(jīng)中樞→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器。利用學(xué)生構(gòu)建的教具，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，灌輸變啟發(fā)，被動(dòng)接受變激發(fā)思考，不是針對(duì)神經(jīng)元枯燥的講解其結(jié)構(gòu)和功能，而是將單個(gè)的神經(jīng)元放入更大的大知識(shí)體系中去認(rèn)識(shí)它的結(jié)構(gòu)和功能，學(xué)生就能通過創(chuàng)造思維產(chǎn)生新的思維成果。

4結(jié)束語

科學(xué)思維的形成和發(fā)展不是一蹴而就的，課堂時(shí)間又相對(duì)有限，而生物模型可以在較短時(shí)間內(nèi)激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維：模型預(yù)想、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)需要科學(xué)建模生物;批判性思維能指引學(xué)生思考模型的局限性和改進(jìn)方案;創(chuàng)新教學(xué)方式，別出心裁使用模型需要?jiǎng)?chuàng)造性思維，借力小小的生物模型，卻能掀起大大的科學(xué)思維風(fēng)浪。

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