基于理性思维培养的高中生物教学设计

冯建刚 韦慧旋

摘要：本文以“血糖调节”专题复习课为例，以理性思维培养为切入点，以经典试题分析为载体，深入探讨信息图式化的学习策略，试图优化教师教学设计，发展学生能力，提高教与学有效性，为一线教师提供参考。

关键词：科学思维;情境教学;信息图式化;教学设计

生物学是一门以实验为基础的自然科学，实验是其特有学科属性。纵观近几年生物高考试题，试题突出对“核心价值、学科素养、关键能力、必备知识”的考查，还呈现“重探究，重思维，重表达”等特点，生物学科核心素养培育成为一线教师课堂教学改革的风向标。为深入贯彻党的十九大精神，落实立德树人根本任务，发展素质教育，笔者紧跟柳州市教育局实施的普通高中“新课程、新教材、新高考”即“三新”综合改革项目，以《中国高考评价体系》为依据，以生物课堂教学改革为主阵地，以优化教学设计为发力点，开展基于理性思维培养的课例研究，在教学实践中落实新课程和新教材的理念和要求。

一、立足情境教学，培育理性思维

在核心素养作为当今世界各国课程改革的风向标，一线生物教师如何实现对生物学科核心素养的培育？笔者就生物学科核心素养将生命观念、科学探究、科学思维、社会责任，四者可构建如下关系图：

教育家杜威曾指出，学生在思维前必须有一个大情境，思维才能够充分的从一点到另一点进行连续活动。从近年生物试题情境化可说明：情境是能够孕育和发展思维。根据呈现方式，情境又分为文字展示情境和图表分析情境。理性思维是建立在数据和逻辑推理上，对事物或问题进行观察，比较，分析，概括，推理的一种思维。科学探究就是人们在研究各类科学特别是自然科学问题时所采取的方法。上图显示，理性思维与科学探究存在逻辑关系，二者协同促进生命观念形成。而开展科学探究，必定是以问题为思维起点。可见，培养学生的理性思维是生物教学的重要任务指标。教师如何培养学生的理性思维？教学设计作为教学活动制定蓝图，笔者以高三复习课《血糖调节》设计的两道试题教学为例，依托情境，采用“信息图式化”学习策略，在获取与加工信息过程中训练学生思维，实现从激发思维层面到进阶训练思维。

二、剖析经典题型，实施“信息图式化”策略。

（一）文-图转换

例1：科研小组将禁食一段时间的几只实验小鼠腹腔注射等量胰岛素溶液，一段时间后，均出现反应迟钝、嗜睡等症状，为缓解上述症状，采取了几种措施，以下有关解释或处理措施错误的是（）

逻辑是人通过概念、判断、推理，论据来理解和区分客观世界。科学探究过程需要清晰的逻辑思维。如何将文字转化为可视的思维？笔者尝试构建“信息图式化”模型（图1），从文-图转换中培养学生科学思维能力。

根据上述模型，笔者进行教学设计时，以本例题科研小组将向禁食一段时间的几只实验小鼠的腹腔注射等量胰岛素溶液为情境，构建立文-图转换如下4步;

教师采用文-图转换策略，引导学生进行四步信息图式化处理，及时静脉注射适量的生理盐水是无法升高血糖，自然无法实现题目情境中所提出的缓解小老鼠均出现反应迟钝、嗜睡等症状。故答案为：B。

（二）图-图转换

图表是生物学研究最常用的分析工具之一。图表分析情境是一类思维含量较高的情境，它是利用图表呈现结果，让学生识图，并通过分析做出推理和判断，依托数据让学生进行深度加工，分析结果。它既有对信息的归纳总结，又有对图表的分析理解，并且通常还需要从图表中发现问题进行推理和判断。图表分析就从分析，评估，假设等多方面培养学生思维的独立性和批判性，由单向思维到多向思维发展。让学生能综合运用学过知识，更深入回答和理解情景中提出的问题，对学生思维品质提升大有裨益。高中生物教材中也特别强调对数据分析和解读，每章最后的复习部分都有数据分析习题。可见，

例2：给实验鼠静脉注射不同剂量的胰岛素，测得血糖的补充速率和消耗速率如图所示。

请分析回答：

（1）根据上图，曲线a表示的是____________________。

（2）随着曲线a的下降，非糖物质向葡萄糖转化的速率_______________（填“加快”“减慢”或“不变”）。

曲线b的上升是结果。

（3）当胰岛素浓度为40μU4/mL时，在较长时间内血糖浓度____________________（填“会”或“不会”维持相对稳定。

（4）目前已知的既能使曲线b上升又能使曲线a下降的激素________________________________________。

（5）本实验的自变量是____________________血浆胰岛素含量____________________，包括____________________和____________________两部分。

参考答案：（1）血糖补充速率（2）减慢   胰岛素的增加促进组织细胞加速摄取、利用和存储葡萄糖，血糖的消耗速率上升。（3）不会 （4）胰岛素（5）机体产生的胰岛素  注射的胰岛素

上述试题，利用数学模型直观呈现不同剂量的胰岛素对血糖的补充速率和消耗速率的影响，但无法呈现影响变量关系的内在机理。笔者在设计教学时，利用图-图转换策略，形成两条思维路径。第一条是根据数学模型建立实验的变量关系，注射胰岛素后，随着胰岛素含量的增加，血糖的消耗速率和血糖的补给速率跟着发生变化，判定a、b表示什么。第二条是从胰岛素和胰高血糖素的功能出发，构建血糖的消耗速率和血糖的补给速率关系。（即胰岛素的功能是促进组织细胞摄取、利用和存储葡萄糖，胰岛素含量的增加会加速血糖的消耗进而降低血糖。同时胰岛素对胰高血糖素具有抑制作用，胰高血糖素会随着胰岛素的增加而减少，进而导致肝糖原的分解和非糖类物质转为葡萄糖减慢，血糖的补给速率降低。）最终借助数学模型，构建原理模型图如下：

从“文-图转换”和“图-图转换”两道典型例题教学片段中，信息图式化学习策略具备以下功能：①解释新信息，从而获得有效的推论。②提供某些事实，填补原来知识的空隙。③对未来可能发生的事的预期加以结构化。笔者立足试题情境，将问题分析形成思维线路图，在梳理知识相互关系中培养逻輯思维，发展思维品质，促进教与学，形成生命观念，是落实学科核心素养的具体体现。更为关键的是，清晰呈现了“信息图式化”学习策略具有“信息外显化”“思维可视化”和“答题规范化”的作用。

在发展素质教育时代下，“无情境、无命题”的高考命题风向标，成为教师关注的热点。因此，一线生物教师在设计教学时，在实施情境教学时，可尝试实施“信息图式化”学习策略进行教学设计。训练学生在处理不同信息时建立关联中用原理解决问题。这不仅在一定程度上培养学生获取信息的能力，而且培育学生理性思维，学生的知识得到升华，发展学生能力，提高教与学有效性。

参考文献：

[1]陈桂梅.基于理性思维培养的高中生物教学设计[J].探究中等教育，2016（06）.

[2]梁玲玲.高中生物教学中学生理性思维培养研究[J].华中科技大学，2019（05）.

[3]基于培养学生理性思维的教学设计——以减数分裂的教学设计片段为例[J].广西教育，2017（08）.

[4]基于培养学生理性思维的教学设计——以“呼吸道对空气的处理”为例[J].中学生物学报，2018（09）.

[5]左嘉.刘和平意象图式与同声传译中的影子跟读——一项基于图式理论的实证研究[J]中国翻译，2011（09）.