充分利用概念教学，助力科学思维发展

王本华

摘要 以《义务教育生物学课程标准（2011年版）》精神为指导，依据概念的形成规律及科学思维的内涵，从概念引入、概念建构、概念梳理、概念应用4个环节将科学思维的培养与概念教学进行有机融合，较好地促成了学生对生物学重要概念的建立及科学思维的发展。

关键词 科学思维 概念教学 初中生物学 教学策略

中圖分类号G633. 91

文献标志码 B

科学思维是指基于客观事实或证据，运用概念、判断、推理及论证等科学思维方法，正确认识客观事物的本质属性、发展变化规律及事物之间联系的求真务实的思维习惯和能力。发展学生的科学思维是初中生物学教学的重要目标之一。生物学概念是对生命现象及其规律进行抽象的“产物”，也是生物学大厦的“基石”。生物学重要概念对初中生学习生物学有重要支撑作用，处在整个课程体系的中心位置。《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称《课程标准》）特别强调要“关注重要概念的学习”，明确要求教师要精心选择教学内容，围绕重要概念有效组织并开展教学活动。因此，如何在概念教学中发展学生的科学思维是每位生物学教师都需要思考的问题。笔者依据概念的形成规律及科学思维的内涵，从概念引入、概念建立、概念梳理、概念应用4个环节将科学思维的培养与概念教学进行有机融合，较好地促成了学生对生物学重要概念的建立及科学思维的发展。

1 创设问题情境，引入重要概念，助力科学思维引发

认知冲突是指认知主体在心理上产生对立或矛盾。一般地，在学习过程中，当学生原有的知识或经验和真实情境不相符时，认知冲突就会产生。它是促进学生积极、主动思维的“引发器”，也是促进学生认知发展和认知结构转变的有效手段。教师在实施重要概念教学时，基于学生的生活经验，先创设一个两难的情境，再设置与重要概念相联系的真实问题，能促使学生认知冲突产生，以此引入重要概念，较好地助力科学思维的引发。

例如，现行人教版义务教育生物学教材（以下简称教材）七年级下册“人体内废物的排出”一章，涉及的重要概念是“人体产生的废物主要是通过泌尿系统以尿液的形式排出体外”。学生通过先前的学习及生活经验的积累，己了解“水是人体中含量最多的物质，对人体各项生命活动的正常进行有重要作用”。基于此，教师展示比利时首都布鲁赛尔市中心的一尊作撒尿状的小孩铜像，引导学生回忆排尿的生活经历，提出问题：水是细胞的主要成分之一，对人体各项生命活动的正常进行极为重要。排尿会排出很多的水。那么，人为什么还要排尿呢？这样可以驱动学生积极思考，使学生产生认知冲突，引入概念，引发学生的科学思维。

2 精设探究性活动，引导学生分步建构重要概念，助力科学思维发展

概念是人脑对事物本质特征及内在联系的反映，是思维的基本形式之一。生物学重要概念不同于具体的事实，是以客观事实为基础，通过科学思维活动，抽象和概括出来的具有普遍性和规律性的内容，涵盖了同一类事物的本质属性。所以，生物学重要概念是科学思维的产物，建构生物学重要概念需要用到各种科学思维方法。因此，在实施重要概念教学时，教师需要精心创设多样化的探究性活动，调动学生的学习积极性，使他们积极、主动地获取（或感知）有代表性的、丰富的事实，再设置与概念形成紧密相连的梯度问题串，引导学生对这些事实进行分析、比较、归纳、抽象、概括等，分步建构重要概念。在概念建构过程中，教师较好地对学生的科学思维进行了训练，助力科学思维发展。

例如，《课程标准》对八年级下册“人的性别遗传”提出了“解释人的性别决定”的目标要求。本节涉及的重要概念是“人的性别是由性染色体决定，生男、生女机会均等”。为帮助学生自主建构重要概念，达成《课程标准》提出的目标，教师先设置有一定梯度的系列问题，引导学生对“观察与思考”栏目中的男、女成对染色体排序图进行观察和比较，辨认其中的性染色体，说出X和Y染色体在形态上的差别，再根据生殖细胞形成过程中染色体的行为变化规律，对精子和卵细胞中的染色体组成进行合理推理，进而确定精子及卵细胞的类型（以性染色体为判断依据）。以此为基础，教师再引导学生用图直观地表示两种类型的精子参与受精的过程，说出所形成的受精卵中的性染色体组成，进一步抽象出“人的性别是由性染色体决定的”。最后，教师指导学生开展“模拟实验”，来体验精子与卵细胞的随机结合。在模拟的过程中，教师强调“每次取完记录后，再将棋子放回去，注意摇匀再取”，并引导学生讨论、分析操作的原因。实验结束后，教师引导学生分析实验结果，利用“模拟实验”栏目后的讨论题驱动学生积极思考，使学生顺利建构“生男、生女的机会均等”的概念：①男、女性体细胞中各有多少对染色体？请指出其中的性染色体。②你能从两图中分辨出男性或女性的染色体排序图吗？③你能找出哪条是Y染色体吗？尝试说出它与X染色体在形态上的差别。④你认为在精子或卵细胞里有几条性染色体？以性染色体为判断依据，男性会产生几种类型的精子？女性会产生几种类型的卵细胞？在这一系列问题的引导下，学生积极主动地参与探究性活动，运用分析与比较、推理与归纳、抽象与概括等方法建构概念，科学思维得到了有效的训练。

3 利用概念图梳理重要概念，助力科学思维结构优化

思维结构是一种过程性的认知结构，也是通过思维活动认识事物内在规律及相互关系时显现出来的逻辑结构。概念图是组织和表征知识的工具，它通过“连接线”及“联系词”用图形化的形式把各个概念及概念与命题的关系直观地呈现出来。绘制概念图能体现学生对所学各概念间的逻辑关系的理解程度，能将学生的隐性思维过程可视化。因此，教师以学生探究性活动中感知的生物学事实为基础，依据概念间的层级关系和逻辑关系，引导学生自主建构、修正、展示概念图，对所学概念进行梳理，有助于学生厘清并建立结构化、系统化的概念知识网络。建构概念知识网络是对学生逻辑思维能力的一种较好的训练和提升，促进他们优化科学思维的结构。

例如，教材七年级上册“绿色植物是生物圈中有机物的制造者”一章阐述了“绿色植物制造的有机物不仅用于构建植物体，还养育了生物圈中其他生物”。学生通过教科书中“绿叶在光下制造有机物”实验的探究，获取了支撑次位概念理解的具体事实，初步建构了如下次位概念：①绿色植物光合作用需要光;②淀粉是光合作用的产物;③叶绿体是有机物的合成场所，也是“能量转换器”;④绿色植物通过光合作用为地球上所有生物的生活提供了物质和能量。以此为基础，教师设问题串，引导学生从光合作用的条件、产物、场所及意义几个方面建构概念图：①光合作用的产物是什么？②光合作用必须在光下进行吗？③结合以前所学知识，说出光合作用的场所。④绿色植物制造的有机物有什么作用呢？⑤你能尝试概括出什么是光合作用吗？学生合作、梳理概念，进一步抽象出光合作用的内涵：“绿色植物利用光能，通过叶绿体，将二氧化碳和水转化为储存能量的有机物”。学生通过绘制有逻辑关系的可视化概念图（图1），自主建构概念知识网络，实现了思维的显性化、结构化，较好促成了思维结构进一步优化。

4 应用重要概念解决实际问题，助力科学思维品质提升

思维品质是人们在思维过程中表现出来的个性特征，是衡量思维水平高低的标志，如思维的深刻性、灵活性、批判性、创造性等。概念应用是拓展、丰富学生的认识，完善概念的必要环节。生物学重要概念与生活紧密相联系，学生应用概念解决生活或生产实践问题、解释具体的生物学现象，能深化理解己建立起的重要概念。学生在应用概念中，需要调动自身已有的认知与实际问题并与生物学现象建立联系，通过质疑、寻找证据、评价证据、合理推理、恰当判断、理性解释等科学思维活动达到解决生物学问题或解释生物学现象的目的，同时也较好地促进了学生思维品质的提升。

例如，教材七年级上册“绿色植物的呼吸作用”一节学习时，在学生利用概念图梳理重要概念，建立起有关呼吸作用的概念知识体系后，教师提出问题：栽种农作物需要松土，而储藏蔬菜的窖必须留孔通风。你能尝试解释原因吗？学生运用呼吸作用原理进行质疑、分析、推理，最终做出解释：松土的目的是增加土壤中氧气含量，确保根的呼吸作用正常进行;菜窖留孔通风则是为了降低窖内温度，降低蔬菜呼吸作用强度，延长蔬菜的储藏时间。学生通过思维活动对生活或生产实践问题进行深入思考，应用概念解决实践问题、解释具体的生物学现象，体验到概念的实用性，进一步促进了对重要概念的理解。在具体情境问题的驱动下，学生进行了深度思考，深化科学思维，提升了科学思维品质。

培养学生的科学思维，教师首先需要加强概念教学。因为概念的建构过程就是运用科学思维方法认识事物的过程，概念教学本质上也是思维教学。因此，初中生物学教师应以《课程标准》精神为指导，围绕重要概念开展教学活动，充分利用好重要概念这一载体，将学生科学思维的培养融合到概念引入、概念建立、概念梳理、概念应用4个环节，通过创设适切的问题，引导学生通过探究性活动感知事实，在此基础上，引导学生运用分析与比较、推理与归纳、抽象与概括等科学思维建构概念，逐步培养学生的科学思维习惯，发展科学思维能力，进而提高学生的生物学学科核心素养，以更好地落实义务教育生物学课程目标。

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