基于逻辑思维养成的一例到底概念模型建构教学法

【摘要】科学思维是生物学核心素养的重要维度，培养发展学生的逻辑思维是通向科学思维的关键途径。一例到底概念模型建构教学法可以有效培养发展高中生的逻辑思维。在此以“生态系统的信息传递”一课为例，阐述基于培养高中生物逻辑思维的一例到底概念模型建构教学法的具体操作。

【关键词】逻辑思维；科学思维；概念模型构建；一例到底教学法

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究与社会责任四个维度。科学思维按思维的抽象程度可以分为：动作思维（直觉）、形象思维（观察、想象）和逻辑思维（抽象）。其中逻辑思维是概念形成的重要方式，而生物学课程的主要内容之一是形成各种概念、原理和规律，因此，逻辑思维是科学思维的主要表现形式，培养发展学生的逻辑思维是通向科学思维的关键途径。

一、相关概念

1.概念模型建构教学法

概念模型的解释多种多样，综合而言概念模型就是基于一定的逻辑关系，借助文字、符号或图形的形式形成脉络来表达一组概念之间关系的模型。在课堂上引导学生建构概念模型的过程就是概念模型建构教学法。

笔者根据经验对概念模型的建构过程进行分类如下：（1）完善式概念模型建构—教师设计概念模型基本框架，将框架中的某些关键文字设为空格，学生完成课堂活动完善概念模型；（2）创作式概念模型建构—学生掌握概念模型建构的一般方法后，完成课堂活动，最后学生根据自己对概念的理解与思维的特点构建概念模型；（3）评价生成式概念模型建构—学生通过对“同概念异构”的概念模型进行讨论评价，分析总结生成属于自己的概念模型。

概念模型建构的过程根据学生学情、教学目标和课程设计需求进行选择，在课堂上可同时选择几种方式结合，如创作式与评价生成式的概念模型建构结合用于培养学生的批判性思维。

2.一例到底教学法

“一例到底”教学法是指在一堂课中，以一则典型案例或材料为主线，贯穿课堂教学始终，帮助学生在讨论、分析材料的过程中自主建构知识、发展多方面能力的教学方式。

3.高中生物课堂中一例到底概念模型建构教学法

基于以上两种教学法的研究，笔者提出结合两种教学法应用于高中生物课堂，并划定基本概念：教师围绕高中生物学科中某一重要概念的生成过程设计概念模型的基本框架，创设贯穿课堂始终的情境，引导学生运用相关方法参与概念模型建构的活动中。

二、基于培养高中生物逻辑思维的一例到底概念模型建构教学法

1.基于培养高中生物逻辑思维一例到底概念模型建构教学法的基本过程

（1）逻辑思维。逻辑思维是人们在认识过程中借助概念的生成、判断、推理等思维形式，运用比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、抽象与概括等方法能动地反映客观现实的理性认识过程。

（2）基于培养高中生物逻辑思维一例到底概念模型建构教学法的基本过程。教师以生物素养为导向围绕生物学某一重要概念的生成过程设计概念模型的基本框架，创设贯穿课堂始终的情境，寻找基于事实的实例丰富情境，基于逻辑思维的方法设计活动引导学生建构概念模型。

2.基于培养高中生物逻辑思维的一例到底概念模型建构教学课例“生态系统的信息传递”

（1）以素养为导向，确定概念模型的概念要素。从教材地位来看本节课是生态系统功能的最后一节内容，信息传递调节生态系统的能量流动与物质传递方向，可以将生态系统的功能串联起来形成统一整体，是站在整体角度生成物质—能量—信息观的重要环节。

从教材内容来看本节课包括：生态系统中信息的类型、信息传递过程、信息传递的作用、信息传递在农业生产中的应用和物质—能量—信息观的生成。

从素养养成的顺序来看，本节课内容从知识的掌握进阶到知识的分析紧接着是知识的运用最后是生命观念的生成，是适合培养发展学生逻辑思维的载体。

综上确定本节课概念模型的概念要素有：生态系统信息传递中信息的种类、信息传递的过程、作用、在农业生产中的应用及物质—能量—信息观的内涵。

（2）概念模型基本框架的设计。从学情分析考虑学生对概念模型的构建能力较差，且本节课设计的让学生自主思考的活动较多，因此选择完善式的模型建构过程。根据课标和各概念组成之间的联系设计以下概念模型的基本框架（图1）。

（3）创设贯穿课堂始终的情境。创设贯穿课堂始终的情境需要从以下几个方面考虑：

①能够激发学生探索的欲望。上课的时间恰逢龙眼丰收上市时节，海南是龙眼的重要原产地，学生们对龙眼也比较熟悉。龙眼丰收的情境贴近海南学生的生活，容易激发探索的欲望。

②以素养导向为核心适当对教材实例进行扩展或取舍。笔者发现要创设贯穿课堂始终的情境常常会面临舍弃部分教材内容的问题。能不能舍弃？舍弃哪些？笔者认为教材是达成新课标的载体，基于此教材的内容编排包括两方面—以素养为导向的知识框架和利于生成相关概念的实例。因此创设贯穿“一例到底”的情境时，设计者要牢牢抓住教材的知识框架，而其中的实例可以进行适当扩展或替换。

笔者在选定龙眼丰收为贯穿课堂的情境后，根据本节课的知识框架对这个情境进行扩展—龙眼果园是人工生态系统，龙眼果园输出的产品常见的有龙眼和龙眼蜜，从生态系统的功能来看，输出的龙眼和龙眼蜜是生态系统能量流动和物质变化的结果，但在龙眼树生长、开花结果和蜂蜜采蜜的过程中充满了信息传递的过程，利用生态系统的信息传递可以使龙眼和龙眼蜜的产量增加。

③将情境转化为逻辑问题线引发思考。问题由情境发出，紧紧围绕情境，问题设置要根据逻辑层层深入才能引发学生思考，从而帮助学生养成逻辑思维。

这节课中，笔者设计以下3个问题：这个果园里有哪些信息传递的过程？怎样利用信息传递使果园的产量增加？其中的原理是什么？这3个问题从知识深入到应用再内化为生命观念，带领学生思考，增强探索欲望，养成逻辑思维。

（4）围绕情境，寻找实例。笔者围绕龙眼果园产出龙眼与龙眼蜜这个情境，将信息传递的主要对象确定为：龙眼果树、蜜蜂及龙眼果树的害虫，围绕这些对象根据教材的知识框架寻找实例。由于实例众多，在选择实例时，笔者尽量选择有确凿实验证据的文献或者出自权威教材的内容。

3.基于逻辑思维方法围绕实例设计活动，完善概念模型

（1）根据概念要素选择相应的逻辑思维方法。信息的类型适合用比较和分类生成概念。从事物的共同点和差异性进行比较是分类的基础。提供龙眼开花、蜜蜂采蜜的图片、视频演示蜜蜂舞蹈，将以上实例并列，学生比较就可以总结不同种类信息的概念。

信息传递的过程适合用比较和归纳生成概念。补充龙眼花与蜜蜂、蜜蜂与蜜蜂群体信息传递的过程，学生比较两个过程的共性，归纳生成信息传递过程的概念。

信息传递在生态系统中的作用、物质—能量—信息观用分析、概括和综合来生成。笔者分别从信息传递在生态系统中的3个作用寻找相关实例提供给学生，设计问题引导学生分析归纳其作用。通过问题深化分析信息传递对种间关系的调节是否能够影响生态系统物质变化与能量流动的方向，得出结论后综合完善本节课的概念模型，从而概括物质—能量—信息观的主要内涵。

（2）根据各逻辑思维方法的特点设计问题引导学生掌握方法。如根据分析方法的特点设计问题。教材中呈现信息传递与生命活动关系实例后设计的问题为分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系？学生通过阅读课本也能很快得出结论，但该问题的设计没有体现分析的特点。分析是把研究对象的整体分解为部分，分别进行研究的思维方法。因此笔者在提供2则关于信息传递与生命活动的资料后根据分析的特点设计了以下问题引导学生思考：2则资料中涉及的信息分别是哪些类型？这些信息传递过程的变化影响了相关生物的哪些活动？你能基于以上对2则资料的分析概括信息传递的作用吗？

（3）根据各逻辑思维的形成过程对活动进行编排。逻辑思维的形成遵循这样的过程：基于事实、以问题为导向运用相关逻辑思维方法生成相关概念→逻辑思维生成、发展→运用更高阶的逻辑思维方法→生成相应的生命观念→指导实践应用。

笔者沿逻辑思维养成的过程根据教材知识框架最后设计的活动顺序是：生态系统中信息的种类→信息传递的过程→信息传递在生态系统中的作用→物质—能量—信息观的生成→信息传递在农业生产中的应用。

在新课标为导向的教育背景和网络知识大爆炸的时代背景下，笔者越发感受到学生逻辑思维能力贯穿于生物学科教学的方方面面，也越发认识到逻辑思维对学生行为决策的重要性，在研究如何培养发展学生的逻辑思维同时也在促进笔者个人理论水平、思维方式与实践能力的提升。

值得注意的是，创新思维包括逻辑思维与非逻辑思维两种形式。当逻辑思维在解决科学问题遇到瓶颈时，如何打破常规、勇于创新的解决问题，则更需要非逻辑思维。如何在课堂中鼓励学生质疑，培养发展学生非逻辑思维，仍需教师充分关注、思考和探索。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物课程标准[S]．北京：人民教育出版社，2017．

[2]吴成军.试论科学思维及其在生物学科中的独特性[J].生物学教学，2018（11）.

（基金项目：本文系海南省教育科学规划专项课题“‘一例到底’模型建构教学法培养高中生生物科学思维”的研究成果，课题编号QJH202210117）