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科学思维是生物学核心素养之一。通过对课程的学习,学生需要形成科学思维的习惯,能够运用已有的生物学知识、证据和逻辑对生物学议题进行思考或展开论证。历年高考对学生思维能力的要求尤为突出,科学思维是学生解决生物学问题的关键能力。本文中,笔者以“生长素及其生理作用”复习课为例,探索在复习课中如何发展学生的科学思维。
一、课例分析
(一)分析原因,归纳概括
科学思维是基于客观事实来分析问题的思维方法,思维过程中要求学生有严密的逻辑推理能力。在复习课教学中,教师针对生活中的现象设置“分析原因”类型的问题,既能了解学生对所学知识的掌握情况,做好学情分析,也能培养学生的科学思维。
活动一:思考并回答下列问题。
问题1:单侧光照射下,植物朝向光源方向生長的原因是什么?
问题2:判断图1情境下胚芽鞘的生长情况,并分析原因。
问题3:把植物横放之后,根向地生长的原因是什么?
案例分析:以上三个问题都需要学生分析并表述生活中某些现象产生的原因。学生在阐述的过程中需要运用已学知识来归纳概括。问题1引入课题;问题2深入分析单侧光对生长素分布的影响。通过这两个问题,教师可以进一步引导学生归纳生长素的化学本质、主要合成部位、运输和分布等基础知识,为本节课的学习奠定基础。对问题3的分析能引入“生长素作用具有两重性”这一重难点内容。
(二)构建模型,解读曲线
将生物学问题以数学模型的形式来呈现会更加精准与直观。在教学中,教师要引导学生推理分析问题,构建模型和分析模型是科学思维的重要方式。在本节课教学中,“生长素作用的两重性”这一内容就可以用数学模型来展示。
活动二:请绘出生长素作用两重性的曲线图,并解读其中各点和线段代表的含义。
绘出曲线图如图2所示,解读其中各点和线段代表的含义如下:
AB段:随生长素浓度升高,对植物生长的促进作用逐渐增强;
B点:在最适生长素浓度下促进植物生长的效果最好;
BC段:随生长素浓度升高,对植物生长的促进作用逐渐减弱;
C点:既不促进生长,也不抑制生长;
CD段:随生长素浓度升高,对植物生长的抑制作用逐渐增强。
案例分析:曲线类数学模型非常直观,可以帮助学生找到思维的依据,形成信息转换的思维模式,减小知识本身抽象带来的难度。学生运用已学知识自主构建生长素作用两重性的模型,然后依次解读各点和线段代表的含义,能帮助自己更好地理解两重性的含义,突出本节课的重点。
(三)批判思考,运用提升
对生物学知识的学习最终的落脚点是运用其解决实际问题。在生产、生活中,生长素作用两重性的原理如何运用,有哪些需要注意的问题,是思维推导的最终目的。对事物的分析评价是批判性思维的重要内容,在本节课的教学中,教师可以巧设案例,让学生进行分析评价,培养学生的批判性思维。
活动三:小组讨论并评价实验方案,回答问题。
某小组为探索“萘乙酸(NAA)促进富贵竹生根的最适浓度”进行如下实验:①随机选取五枝富贵竹枝条,编号A、B、C、D、E五组;②将五组枝条的下端分别浸泡在表1所示的溶液中,处理1天后在相同且适宜的环境中培养;③一段时间后,观察五组枝条的生根情况,统计每组枝条的生根数量。实验结果如表1:
1.该实验方案是否有需要修改的地方,如何修改?
2.以上实验结果是否表现出NAA作用的两重性?
3.根据以上结果能否确定NAA促进富贵竹生根的最适浓度?
案例分析:此实验设计案例的错误涉及缺少对照,缺少重复实验,没有遵循单一变量原则和没有预实验导致浓度设置不合理。活动三让学生找出实验设计中的不足,可以帮助他们复习实验设计的基本原则。同时,学生也要发散思考和批判思考才能找准实验设计中的不足之处,对训练思维能力起到很关键的作用。1、2两个问题是对前面学习的“生长素作用两重性”的应用分析,检验学生在构建模型之后是否能将知识运用于解决实际问题。
活动四:小组讨论并评价实验方案,回答问题。
另一小组为探索“萘乙酸(NAA)促进富贵竹生根的最适浓度”在正式实验之前进行预实验,结果如表2:
1.以上实验结果是否表现出NAA作用的两重性?
2.B组和C组平均生根数量相同,是否是实验操作错误导致的?
3.根据实验结果如何确定最适浓度的范围?
案例分析:活动四是对活动三学习效果的检验和进一步深化。对预实验的评价分析关系到学生是否能找准促进生根的最适浓度。B组和C组浓度不同,但是作用效果相同,说明其在对应最适浓度的两侧。最终,学生学会找准生长素促进生根最适浓度范围的方法,达到思维的最终目的,突破本节课的难点。
二、讨论
在这一课例中,学生的思维经历“事实分析-归纳建模-实践运用”三个阶段。第一阶段学生从客观事实和现象出发,找到思维的起点,分析现象背后的原理;第二阶段将相关的知识和原理转换成模型,学生在了解生物学基本概念及原理后,通过模型既深化了对生物学知识的理解,又培养了信息转换的思维能力;第三阶段学生将相关原理运用于解决问题,回归思维的目的和意义。整节课的三个阶段是一种认识事物的思维模式,在每一个阶段,又分别侧重归纳概括、模型与建模、批判性思维。阶段与整体协调配合,学生在活动中逐渐能感受和形成科学思维方式。
复习课不同于新授课,是根据学生已有知识进行进一步的归纳、综合、深化和应用的过程,学生的思维起点较高。为保证能进一步发展学生思维,复习课教学中应注意遵循一定的原则:首先,教师要给予学生表述观点的机会,从而了解学生的知识基础和思维方式;其次,要为学生提供相互交流的机会,不同观点的碰撞才能帮助学生厘清思路;最后,是要创设具体的应用情景,避免思维变成空想。
◇责任编辑 邱 艳◇
一、课例分析
(一)分析原因,归纳概括
科学思维是基于客观事实来分析问题的思维方法,思维过程中要求学生有严密的逻辑推理能力。在复习课教学中,教师针对生活中的现象设置“分析原因”类型的问题,既能了解学生对所学知识的掌握情况,做好学情分析,也能培养学生的科学思维。
活动一:思考并回答下列问题。
问题1:单侧光照射下,植物朝向光源方向生長的原因是什么?
问题2:判断图1情境下胚芽鞘的生长情况,并分析原因。
问题3:把植物横放之后,根向地生长的原因是什么?
案例分析:以上三个问题都需要学生分析并表述生活中某些现象产生的原因。学生在阐述的过程中需要运用已学知识来归纳概括。问题1引入课题;问题2深入分析单侧光对生长素分布的影响。通过这两个问题,教师可以进一步引导学生归纳生长素的化学本质、主要合成部位、运输和分布等基础知识,为本节课的学习奠定基础。对问题3的分析能引入“生长素作用具有两重性”这一重难点内容。
(二)构建模型,解读曲线
将生物学问题以数学模型的形式来呈现会更加精准与直观。在教学中,教师要引导学生推理分析问题,构建模型和分析模型是科学思维的重要方式。在本节课教学中,“生长素作用的两重性”这一内容就可以用数学模型来展示。
活动二:请绘出生长素作用两重性的曲线图,并解读其中各点和线段代表的含义。
绘出曲线图如图2所示,解读其中各点和线段代表的含义如下:
AB段:随生长素浓度升高,对植物生长的促进作用逐渐增强;
B点:在最适生长素浓度下促进植物生长的效果最好;
BC段:随生长素浓度升高,对植物生长的促进作用逐渐减弱;
C点:既不促进生长,也不抑制生长;
CD段:随生长素浓度升高,对植物生长的抑制作用逐渐增强。
案例分析:曲线类数学模型非常直观,可以帮助学生找到思维的依据,形成信息转换的思维模式,减小知识本身抽象带来的难度。学生运用已学知识自主构建生长素作用两重性的模型,然后依次解读各点和线段代表的含义,能帮助自己更好地理解两重性的含义,突出本节课的重点。
(三)批判思考,运用提升
对生物学知识的学习最终的落脚点是运用其解决实际问题。在生产、生活中,生长素作用两重性的原理如何运用,有哪些需要注意的问题,是思维推导的最终目的。对事物的分析评价是批判性思维的重要内容,在本节课的教学中,教师可以巧设案例,让学生进行分析评价,培养学生的批判性思维。
活动三:小组讨论并评价实验方案,回答问题。
某小组为探索“萘乙酸(NAA)促进富贵竹生根的最适浓度”进行如下实验:①随机选取五枝富贵竹枝条,编号A、B、C、D、E五组;②将五组枝条的下端分别浸泡在表1所示的溶液中,处理1天后在相同且适宜的环境中培养;③一段时间后,观察五组枝条的生根情况,统计每组枝条的生根数量。实验结果如表1:
1.该实验方案是否有需要修改的地方,如何修改?
2.以上实验结果是否表现出NAA作用的两重性?
3.根据以上结果能否确定NAA促进富贵竹生根的最适浓度?
案例分析:此实验设计案例的错误涉及缺少对照,缺少重复实验,没有遵循单一变量原则和没有预实验导致浓度设置不合理。活动三让学生找出实验设计中的不足,可以帮助他们复习实验设计的基本原则。同时,学生也要发散思考和批判思考才能找准实验设计中的不足之处,对训练思维能力起到很关键的作用。1、2两个问题是对前面学习的“生长素作用两重性”的应用分析,检验学生在构建模型之后是否能将知识运用于解决实际问题。
活动四:小组讨论并评价实验方案,回答问题。
另一小组为探索“萘乙酸(NAA)促进富贵竹生根的最适浓度”在正式实验之前进行预实验,结果如表2:
1.以上实验结果是否表现出NAA作用的两重性?
2.B组和C组平均生根数量相同,是否是实验操作错误导致的?
3.根据实验结果如何确定最适浓度的范围?
案例分析:活动四是对活动三学习效果的检验和进一步深化。对预实验的评价分析关系到学生是否能找准促进生根的最适浓度。B组和C组浓度不同,但是作用效果相同,说明其在对应最适浓度的两侧。最终,学生学会找准生长素促进生根最适浓度范围的方法,达到思维的最终目的,突破本节课的难点。
二、讨论
在这一课例中,学生的思维经历“事实分析-归纳建模-实践运用”三个阶段。第一阶段学生从客观事实和现象出发,找到思维的起点,分析现象背后的原理;第二阶段将相关的知识和原理转换成模型,学生在了解生物学基本概念及原理后,通过模型既深化了对生物学知识的理解,又培养了信息转换的思维能力;第三阶段学生将相关原理运用于解决问题,回归思维的目的和意义。整节课的三个阶段是一种认识事物的思维模式,在每一个阶段,又分别侧重归纳概括、模型与建模、批判性思维。阶段与整体协调配合,学生在活动中逐渐能感受和形成科学思维方式。
复习课不同于新授课,是根据学生已有知识进行进一步的归纳、综合、深化和应用的过程,学生的思维起点较高。为保证能进一步发展学生思维,复习课教学中应注意遵循一定的原则:首先,教师要给予学生表述观点的机会,从而了解学生的知识基础和思维方式;其次,要为学生提供相互交流的机会,不同观点的碰撞才能帮助学生厘清思路;最后,是要创设具体的应用情景,避免思维变成空想。
◇责任编辑 邱 艳◇