例谈概念引入时如何注重学生科学思维的培养

杨桂华

(江苏省邗江中学 225510)

“科学思维”是一种有明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括的一种思维。

概念是思维的基石，有效的概念引入可以创造良好的思维情境，让学生在一定的情境中去体验，去思考，去构建概念。概念引入方式多种多样，教师应选择合适的方式促使学生形成最佳的思维状态，主动参与，获得发展。

1 以感性材料引入 培养学生的形象思维

形象思维，它是借助头脑中的形象材料来思考问题的一种思维方法，它包括表象的再现、想象和联想。生物学的有些概念比较抽象、微观，因此教师常利用一些直观的感性材料，如图片、视频、模型等引入概念。在选择感性材料时，教师应注意不要过分追求外在的新、奇、趣，而应从概念内在的实质出发，选择有利于学生想象和联想的感性材料，这将有利于学生在感性认识的基础上进行形象思维，最终形成生物学概念。

例如，“细胞呼吸”是高中生物学的核心概念之一，但是学生看不见摸不着，比较抽象。在引入该概念时，想到呼吸的实质是“生物体内有机物逐步氧化分解，缓慢释放能量的过程”。这就让人联想到“燃烧现象”，燃烧也是有机物氧化分解提供能量的过程。区别在于细胞呼吸大多数在生物体内完成，条件温和，而燃烧是在生物体外完成的剧烈发光发热过程。所以在引入“细胞呼吸”概念时，从学生熟悉的燃烧现象，利用图片引入，再结合问题的精心设计，如汽车奔跑的动力来自于“汽油燃烧”释放的能量，那人奔跑的能量来自哪儿……引导学生的思维从看得见的“燃烧现象”迁移到看不见的“细胞呼吸”，从熟悉的自然现象到抽象的生物学概念。

教材中有助于培养学生形象思维的例子还很多，如“细胞器的分工和合作”让学生联想到工厂的各个车间；“免疫调节”中的非特异性免疫和特异性免疫部分，让学生联想城墙和城市中巡逻的警察等。联想和想象给学生提供了十分广阔的思维空间，对于提高学生思维的广阔性、深刻性和灵活性是大有裨益的。

2 通过生物史引入 培养学生的逻辑思维

逻辑思维包括归纳、演绎、分析、综合和类比等。科学史是高中生物学的重要组成部分，通过生物学史引入概念，让学生沿着生物学发展的轨迹，像科学家那样运用观察与想象，并基于事实和证据大胆运用归纳与概括、演绎与推理构建概念，这将有利于培养学生的科学思维，尤其是逻辑推理能力。

例如，人教版必修3《生物》教材中在讲植物激素时，引入了“生长素”这个概念。它按照历史发生的顺序从达尔文发现“植物具有向光性”这一现象开始，前后讲到了达尔文、詹森、拜尔、温特等四个科学家的经典实验，揭示了生长素的发现史。这几个实验设计巧妙，思维力度很大。如果由教师带着学生分析实验，讲解结论，虽易于操作，但不利于学生科学思维的形成。但如果由学生独立分析思考各个实验，难度大，不易完成。所以教师可做如下的设计： 以小组为单位，学生相互合作，从这样几个角度去思考分析相关实验： ①该实验的自变量、因变量是什么？②如果你是科学家，你通过该实验能得到什么推论？③针对这样的推论，接下来你们小组该如何设计实验证明你的推论？④与科学家相比，你觉得科学家设计的实验的巧妙之处在哪里？小组以问题为提纲，分析讨论每个实验，然后每组派代表来给大家逐一分析实验，教师再给予及时的点拨。学生踏着科学家的足迹，像科学家一样去分析推理，并最终引出概念： 引起“植物具有向光性”的物质是一种植物激素，因为它能促进植物生长，所以命名为“生长素”。

在高中生物学教材中这样的内容很多，如细胞学说的建立史、光合作用的发现史、DNA双螺旋结构模型的建立史、基因的分离定律的提出等，都闪耀着科学家逻辑思维的光芒。只要教师用心挖掘，都能成为培养学生逻辑思维的好素材。

3 利用实验引入 培养学生的实验思维

生物学中的很多概念都是建立在生物学实验的基础之上，但是脱离思维的实验，只是机械的操作。让实践操作与科学思维相结合，通过实验来引入概念，有利于培养学生观察、判断、推理等实验思维。

例如，在引入“酶”这个概念时，笔者想到酶的本质是一种生物催化剂，而学生在初中就已经知道化学催化剂了，所以可以利用如下的实验引入“酶”的概念： ①取三支试管编号A、 B、 C，分别在三支试管加入2mL H2O2；②A试管作为对照，B试管再加入学生熟悉的化学催化剂FeCl3,C试管加入2滴新鲜的肝脏研磨液；③把带火星的卫生香放在试管口，提醒学生观察各试管中气泡的多少以及卫生香的复燃情况。接下来以问题为纽带，一步一步地把学生的思维引向深处： 如B试管为什么气泡较多，复燃速度大于A？C试管的火焰复燃速度为什么比加了化学催化剂的更快，气泡更多？新鲜的肝脏研磨液中可能含有什么物质呢?这个物质有什么用？鼓励学生大胆推理，运用直觉和灵感，发散思维。最后揭示出该物质是一种生物催化剂，从而引出“酶”的概念。

在传统的教学流程中，该实验被用来验证酶的高效性。笔者做了一些调整，实现了科学实验从验证概念向逻辑推理的转变，这样有利于培养学生的实验思维。在教学中，还可以通过探究实验来引入概念。探究实验包括提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、得出结论等，每个步骤都需要科学的方法和理性的思维。

4 利用认知冲突引入 培养学生的批判性思维

批判性思维是一种为了得到肯定的判断所进行的、有形的或者无形的思维反应过程，并使科学的根据和日常的常识相一致。学生在学习新概念之前并不是白纸，他们对有些概念已经有了一定的认知，并试图以这种原有的认知来同化对概念的理解。当遇到不能理解的概念时，就会打破之前低层次的“平衡”而产生“冲突”，这种冲突可以激发学生的批判性思维，产生主动寻求策略解决问题的心理趋向。因此，教师应分析学生已有的知识结构、经验和教学内容，巧妙利用认知冲突，激发学生的批判性思维，让学生主动构建概念。

例如，“种群”这一概念对于高中的学生并不陌生，他们可能无法用准确的语言来描述，但脑海里对“种群”已经有了一定的认知。教师可让学生利用原有的认知，对如下的问题做出判断： ①瘦西湖里的所有鱼是不是一个种群？②瘦西湖里的所有鲫鱼是不是一个种群？③瘦西湖里的所有雌鲫鱼是不是一个种群？④农贸市场里的所有鲫鱼是不是一个种群？每一个问题出现后留给学生思维的空间，让他们完成判断后，再展示下一问题。整个过程教师对他们的判断保持缄默，制造悬念，在学生求知若渴的状态下给学生展示“种群”的概念：“种群是生活在一定区域同种生物的所有个体”。再让他们根据概念，小组合作，相互讨论，让学生在思维碰撞与质疑争议中纠错，重新建构“种群”概念。

教学中，教师除了可以利用学生新旧知识结构之间的“认知冲突”激发学生的批判性思维，还可以利用易错点巧妙地制造“认知冲突”，让学生在“冲突”解决中构建概念，使生物课堂弥漫着恒久的思维魅力，彰显跌宕起伏的美感。

事实上，引入生物学概念的方式还有很多，如通过模型建构引入、实例引入、复习引入等，有的引入方式可以侧重培养学生的某一种科学思维，有的引入方式可以培养学生的多种科学思维，这就需要教师在教学中积极思考、不断探索。