建構(gòu)主義視域下高中生生物科學(xué)思維的培養(yǎng)

時(shí)玉華 （江蘇省海安市實(shí)驗(yàn)中學(xué)）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》明確指出，新時(shí)期開展生物學(xué)科教學(xué)，不但要將生命觀念的真諦傳授給學(xué)生，也要將其科學(xué)思維培養(yǎng)起來，從而促使學(xué)生在兼具科學(xué)探究精神的同時(shí)，也勇于承擔(dān)社會(huì)責(zé)任?？茖W(xué)思維是指人們秉承科學(xué)思想，整理和收集證據(jù)資料，堅(jiān)持以嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度看待事實(shí)，并以認(rèn)真求知的態(tài)度來探索事物的本質(zhì)，從而掌握正確認(rèn)知事物的方法，并形成有效解決事物的習(xí)慣和能力。高中階段的學(xué)生已經(jīng)掌握了一部分系統(tǒng)化、理論化的知識，教師在實(shí)際教學(xué)中不能將學(xué)生再以“一張白紙”的教學(xué)觀念進(jìn)行看待，更多的是要啟發(fā)他們對原有知識的新認(rèn)知，搭建完整的知識框架，樹立新的知識體系，幫助他們完成新舊知識的融合與更深思維的探究和思考，從而引導(dǎo)學(xué)生在高中生物的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中逐步提升自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)與深化生物學(xué)科科學(xué)思維。建構(gòu)主義教學(xué)的完成離不開學(xué)生對原有知識的積累，也離不開學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

一、鏈接資料，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題

“巧婦難為無米之炊?！苯處煹慕?、學(xué)生的學(xué)亦是如此。無論是教師的教還是學(xué)生的學(xué)，都離不開對教材的深入研究與挖掘。在高中階段的生物教學(xué)中，書本教材和課外讀物成學(xué)生學(xué)習(xí)的經(jīng)典資料。因此，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題并利用這些資料進(jìn)行查閱和學(xué)習(xí)，借助鏈接資料來分析問題、解決問題，從而在這個(gè)過程中提升自己的批判思維。

在組織 “組成細(xì)胞的分子”這一單元教學(xué)時(shí)，學(xué)生初次接觸系統(tǒng)的微觀的生物知識，對于“細(xì)胞”這一概念有所耳聞但并沒有理論基礎(chǔ)?；谶@樣的狀況，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)教材，抓住核心概念，明確“細(xì)胞中的元素和化合物”有哪些，依據(jù)在生物體內(nèi)“含量”有“大量元素”和“微量元素”之分，得出“C”“H”“O”“N”“P”等為大量元素；依據(jù)在生物體中的作用，得出“最基本元素”“基本元素”“重要元素”；由此教師拓展提出問題“水在不同的狀態(tài)下可以有不同的性質(zhì)特征，那么在不同的環(huán)境因素下，細(xì)胞會(huì)發(fā)生怎樣的變化？”這一問題提出后，學(xué)生沒有理論知識的支持無法回答，因此教師可以讓學(xué)生查閱資料，通過課外讀物的學(xué)習(xí)，鏈接網(wǎng)絡(luò)資料進(jìn)行知識的填補(bǔ)。學(xué)生們在查閱資料以后得出：在“鮮重狀態(tài)”和“干重狀態(tài)”兩種情況下，細(xì)胞元素含量不同，由此學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的問題，“細(xì)胞中化合物的含量在不同物質(zhì)狀態(tài)下質(zhì)量最多的是哪一種？”由這一設(shè)問，學(xué)生能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，明確自己的不足之處，主動(dòng)完成學(xué)習(xí)的建構(gòu)過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的一門科學(xué)，它所涵蓋的知識內(nèi)容非常廣泛。學(xué)習(xí)資料對于教師的教、學(xué)生的學(xué)都是至關(guān)重要的。教師在實(shí)際教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注符合認(rèn)知程度的書籍、教材進(jìn)行學(xué)習(xí)。這也符合建構(gòu)主義理論的教學(xué)主張，建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的過程，在這一過程中，由教師給出問題引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生在問題的吸引下激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，通過資料查閱明確問題的答案，感受到知識獲取的快樂。此外，學(xué)生通過解決自己的疑問，建構(gòu)知識體系，能夠更好地完成教學(xué)目標(biāo)。

二、設(shè)置問題，引導(dǎo)邏輯推理

學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷答疑解惑的過程。通過問題的提出、猜想、假設(shè)、證實(shí)、得出結(jié)論、總結(jié)歸納，由此將學(xué)生的知識體系進(jìn)行深化，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，引導(dǎo)學(xué)生邏輯推理能力的提升，這樣的教學(xué)策略是促使學(xué)生提升自主學(xué)習(xí)能力與問題解決能力的有效方式。建構(gòu)主義教學(xué)是依據(jù)學(xué)生原有知識并不斷引導(dǎo)其探究的教學(xué)方式，探究的過程是問題的提出過程，教師要利用這一特征進(jìn)行引導(dǎo)式教學(xué)，幫助學(xué)生激活原有知識經(jīng)驗(yàn)來解決新的問題，并在分析問題、解決問題的過程中形成新知識的意義建構(gòu)，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維品質(zhì)，促進(jìn)生物學(xué)習(xí)的真實(shí)發(fā)生。

在組織“基因突變和其他變異”這一單元教學(xué)時(shí)，基于學(xué)生對“基因”一詞已經(jīng)具備一定的認(rèn)知，教師在教學(xué)中要多以一些問題的設(shè)置進(jìn)行引導(dǎo)。如“人類發(fā)展都離不開基因的作用，那么為什么如今人類和幾千年前有不同之處呢？”根據(jù)這一點(diǎn)讓學(xué)生回憶“基因”一詞在人類表型中的作用。由此引發(fā)學(xué)生思考“基因突變”的含義?！白鳛榻】档娜祟惗?，紅細(xì)胞都是正常的中央微凹的圓餅狀，那么一些健康存在問題，例如‘鐮刀型細(xì)胞貧血癥’患者而言，他們的細(xì)胞則是彎曲的鐮刀狀，這是由于什么原因引起的呢？”根據(jù)這一問題的提出，學(xué)生結(jié)合本節(jié)教材內(nèi)容進(jìn)行推理，思考“基因突變”的表現(xiàn)，由此，邏輯思維得到拓展。教師繼續(xù)給出問題“基因突變的特點(diǎn)有哪些，能否被控制或者定向發(fā)生，抑或者是其頻率是否較高”。根據(jù)這樣的問題學(xué)生層層剖析、深入探討，了解基因突變的含義，對于已有的知識進(jìn)行新的認(rèn)知，加強(qiáng)新舊知識的聯(lián)系。

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師要扮演好引導(dǎo)者的角色，充分尊重學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動(dòng)建構(gòu)者，主動(dòng)利用提問的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過創(chuàng)設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識之間聯(lián)系的線索來促使學(xué)生對問題進(jìn)行思考。同時(shí)，教師再結(jié)合規(guī)范解答，將新舊知識、課內(nèi)外知識進(jìn)行融合貫通，引導(dǎo)學(xué)生從原有的知識經(jīng)驗(yàn)中“生長”出新的知識經(jīng)驗(yàn)，逐步提高學(xué)生的邏輯推理能力，達(dá)到使學(xué)生有效地實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的。

三、繪制圖示，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)

“圖示”能夠幫助學(xué)生很好地梳理教材知識。對于高中生物課程而言，抽象化、理論化的基礎(chǔ)知識往往使學(xué)生不感興趣。教師可以借助“圖示”引導(dǎo)學(xué)生整理歸納教材知識，利用“圖示”的思維過程清晰、知識結(jié)構(gòu)完善等優(yōu)點(diǎn)來幫助學(xué)生建立知識體系，發(fā)展學(xué)科思維，從而形成符合自己認(rèn)知的邏輯體系。

在教學(xué)“基因和染色體的關(guān)系”這一單元時(shí)，學(xué)生為了梳理“染色體”的知識結(jié)構(gòu)，同時(shí)避免將之前所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行混淆，可以依靠“概念圖”進(jìn)行探究。在具體學(xué)習(xí)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生按照自己的認(rèn)知習(xí)慣和思維方式將與“染色體”有關(guān)的概念進(jìn)行圖示分解并具體填充內(nèi)容，包括其概念、組成、細(xì)胞分裂時(shí)染色體的變化、細(xì)胞分裂時(shí)染色體的復(fù)制加倍保證了遺傳的穩(wěn)定性等相關(guān)的知識內(nèi)容，將與之有關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳規(guī)律、細(xì)胞分裂等進(jìn)行比對，在比較內(nèi)在聯(lián)系中區(qū)分它們的本質(zhì)，在梳理關(guān)系中明確其核心內(nèi)容。這既是對新知識的學(xué)習(xí)，也是對原有知識的回憶和重新組合，“概念圖”能夠幫助兩者進(jìn)行很好的融合，幫助學(xué)生系統(tǒng)地梳理與整合相關(guān)知識內(nèi)容，不斷充實(shí)與完善個(gè)人的知識體系。

“圖示”能夠幫助學(xué)生很好地解決知識歸納的問題。由于學(xué)生的獨(dú)特性導(dǎo)致每一個(gè)“圖示”都不盡相同。在這一過程中教師要幫助學(xué)生按照自己對知識的理解進(jìn)行制作，尤其注意“圖示”不是知識的總結(jié)，不宜過于瑣碎，更多的是框架結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，教師再引導(dǎo)學(xué)生通過順應(yīng)和同化兩個(gè)平衡機(jī)制來進(jìn)行主動(dòng)建構(gòu)學(xué)習(xí)，建構(gòu)起了新的認(rèn)知圖式，實(shí)現(xiàn)對知識深刻的、真正地理解。

四、引發(fā)質(zhì)疑，鼓勵(lì)批判思維

發(fā)展學(xué)生批判性思維能力是高中生物學(xué)課程的重要目標(biāo)。具體到高中生物學(xué)科的教學(xué)過程中，教師要遵循建構(gòu)主義理論的思想指導(dǎo)，為學(xué)生創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、質(zhì)疑思考的機(jī)會(huì)，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生學(xué)會(huì)批判性地思考與分析問題，在這個(gè)過程中讓學(xué)生通過自己的思考來理解新知識，解決新問題，實(shí)現(xiàn)課堂知識的意義建構(gòu)。

在講到“光合作用中光反應(yīng)與暗反應(yīng)”的知識內(nèi)容時(shí)，很多學(xué)生誤認(rèn)為暗反應(yīng)在光下不能進(jìn)行，那么這樣的說法到底是正確還是錯(cuò)誤呢？學(xué)生對此給出了不同的觀點(diǎn)，教師可引導(dǎo)學(xué)生重新回歸教材，并通過出示相關(guān)視頻、圖片的介紹來幫助學(xué)生正確理解和區(qū)分這一知識。通過深入剖析，學(xué)生總結(jié)得出光反應(yīng)的進(jìn)行必須在光下，并在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，光照不是限制暗反應(yīng)的直接外界因素，但需要光反應(yīng)的產(chǎn)物NADPH 和ATP。那么，這就引發(fā)了學(xué)生對于光反應(yīng)和暗反應(yīng)的對比分析，教師可由此組織對比探究的課堂活動(dòng)，讓學(xué)生歸納光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系。這樣教學(xué)下來系統(tǒng)性更強(qiáng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與探究欲望也非常高，取得了積極的教學(xué)效果。

高中生物教師要意識到質(zhì)疑的出現(xiàn)不僅是課堂偶爾產(chǎn)生的生成性資源，更是教師可以有意設(shè)計(jì)、主動(dòng)創(chuàng)設(shè)的課堂教學(xué)條件。要想發(fā)揮出質(zhì)疑在培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力方面的積極作用，教師就要把握好質(zhì)疑的時(shí)機(jī)，選擇探索意義較大的問題或者是教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)來引發(fā)學(xué)生的思考，逐步培養(yǎng)與提升學(xué)生的理性思維能力。

五、專題探究，解決具體問題

建構(gòu)主義教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)，知識不是憑空產(chǎn)生的，而是逐步建構(gòu)起來的。對于學(xué)科教學(xué)而言，教學(xué)具有一定的目的性，課程單元的分類是專題探究的集中體現(xiàn)。對此，教師要不斷引導(dǎo)學(xué)生開展專題探究，以解決具體問題為起點(diǎn)，讓學(xué)生在思考、分析及解決問題的過程中逐步實(shí)現(xiàn)知識的意義建構(gòu)，從而培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和邏輯思維能力。

在進(jìn)行“酶的特性”這一單元教學(xué)時(shí)，教師主要依靠驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)和探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師組織學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，每組學(xué)生準(zhǔn)備適量地加酶洗衣粉，三個(gè)足夠容量的玻璃杯，三塊帶有污漬或人為傾倒油漬的抹布，以及滾燙的熱水、45°左右的溫水和已經(jīng)在冰箱放置一夜的冰水等實(shí)驗(yàn)器材。每組學(xué)生根據(jù)這些材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將抹布和加酶洗衣粉分別放置于熱水、溫水和冰水中，觀察抹布的潔凈狀況。學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)在溫水中的抹布是最快干凈的。由此教師讓學(xué)生閱讀洗衣粉的使用說明，并進(jìn)一步分析加酶洗衣粉為什么只適用于溫水狀態(tài)，由此教師引出本節(jié)課的專題探究任務(wù)，讓學(xué)生通過實(shí)踐操作來進(jìn)一步探究影響酶活性的條件，對這一知識有更深刻的認(rèn)知。最后再利用課堂知識解釋酶的作用條件較為溫和，開水使酶“失活”，冷水抑制酶的活性。在學(xué)習(xí)中依據(jù)具體問題進(jìn)行歸納和解答，通過這樣的方式來提升學(xué)生理解與應(yīng)用課堂知識的意識與能力。

在實(shí)際教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，根據(jù)專題教材進(jìn)行探究，以解決問題為基點(diǎn)，從而分析問題的本質(zhì)，完成教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)，在科學(xué)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生的元認(rèn)知同樣起著關(guān)鍵的作用，教師要注重在引導(dǎo)學(xué)生展開專題探究的過程中逐步增強(qiáng)元認(rèn)知能力與水平，對自己學(xué)習(xí)行為及思維過程進(jìn)行反省和思考，以此來有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

六、自主實(shí)驗(yàn)，激活創(chuàng)新意識

學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是知識信息的獲取、加工、形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程，因此，教師要不斷創(chuàng)新與優(yōu)化教學(xué)策略，發(fā)揮出實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)眼、動(dòng)腦能力的積極作用，更多地采用引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)的方式來展開高中生物學(xué)科的教學(xué)，在實(shí)際操作過程中加強(qiáng)學(xué)生對知識的認(rèn)知，將書本知識在實(shí)踐中內(nèi)化、提升，激活他們的創(chuàng)新意識。

在 “DNA 的分子結(jié)構(gòu)”這一單元教學(xué)時(shí)，對于“DNA”學(xué)生早已耳熟能詳，但“DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)”的相關(guān)知識學(xué)生并不能很好地表達(dá)。對這一知識，教師可以借助模型進(jìn)行表達(dá)，能夠使學(xué)生一目了然。對此，教師可以通過實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生自己結(jié)合學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)對“DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)”的理解，結(jié)合自己已有的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分利用“曲別針”“泡沫塑料”“紙片”“牙簽”“橡皮泥”等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在這一過程中，學(xué)生要先進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確自己的實(shí)驗(yàn)作品，了解能夠用何種材質(zhì)代替何種生物物質(zhì)。不僅如此，學(xué)生還可以根據(jù)對課程內(nèi)容的理解尋找合適的材質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)過程，既是進(jìn)行知識的講解也能夠縮短錯(cuò)誤時(shí)間，提升教學(xué)的效率。

實(shí)驗(yàn)的過程是學(xué)生知識反饋的過程，生物實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生生命觀念的形成與理性思維能力的提升，在這一階段教師要充分尊重學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)來理解生物基礎(chǔ)知識和基本技能的同時(shí)，提升科學(xué)探究能力。教師對于學(xué)生錯(cuò)誤的操作或?qū)χR的錯(cuò)誤理解進(jìn)行更正，使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容有更加深刻的認(rèn)知，從而激活學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。