发展学习者核心素养

摘 要：生物学课程是学习者思维品质提升的重要载体，高中生物教师应在课堂教学中关注学习者科学思维（或理性思维）的培养。教师在深入理解“科学思维”水平划分的基础上，通过模型建构、生物知识教学、设计生物实验等多种途径培养学习者的科学思维能力，提高学习者的思维品质。

关键词：科学思维；高中生物；课堂教学

我国新一轮高中生物课程改革提出，将以发展学习者生物学核心素养（由生命观念、科学思维、科学探究和社会责任组成）为目标。科学思维是核心素养的重要组成部分，也是高中生物学科核心素养和学科能力的基本构成要素。如何在高中生物课堂教学中培养学习者的科学思维能力，提高学习者的思维品质，一时成为高中生物课堂教学中普遍关注的问题。

一、科学思维与高中生物学

思维是人脑对客观现实间接、概括的反映，是揭示事物本质特征及内部规律的理性认识过程。科学思维是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。在2017年普通高中生物学课程标准的课程性质中指出：高中生物课程将在义务教育基础上，不仅要让学习者获得基础生物学知识，还要让学习者领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。高中生物学课程期待学习者主动地参与学习过程，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设和发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习的能力。可以说，高中生物学课程是学习者思维品质提升的重要载体。结合多年教学经验发现，教师课堂教学是提高学习者思维能力的主渠道，在教学活动中通过引导学习者明确思维目的，营造良好的思维情境，激发学习者思维兴趣，促进学习者积极思考；然后教给学习者科学思维方法，优化学习者的思维结构，培养良好的思维品质，特别注意指导学习者反省思维过程，并自觉养成良好的思维习惯，从而提高学习者的科学思维能力。

二、培养学习者科学思维的策略

1.深入理解高中生物学核心素养中的“科学思维”水平划分，细化多维度认知过程（表1）。

从上表可以看出，科学思维的四个素养水平逐级提升，要求学习者在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。

2.强化高中生物模型建构教学，促进学习者科学思维提升

高中生物学研究中的模型一般包括物理模型、数学模型和概念模型等。下表是对高中生物学中可运用模型的教学内容进行的初步汇总（表2）。

模型建构是建立在对抽象知识理解的基础上，有明确的思维方向，且建构过程也是对知识的“再加工”。在高中生物课堂教学中引导学习者建构模型，是提升学习者科学思维的重要方式。

案例1：建构种群增长的数学模型

情境：根据实验设计，学习者分组对培养液中酵母细胞数量的变化进行了连续观察和计数。各实验小组按教师提出的要求以时间为横坐标，酵母细胞数量为纵坐标，绘制了酵母细胞数随时间变化曲线图，由各小组展示并描述酵母种群中细胞数量变化曲线。

各组的曲线几乎都显示，开始时酵母细胞数量随时间延长逐渐增加，增长速率逐渐加大，但一段时间后酵母种群大小逐渐稳定，增长速率趋于零，如图甲。

教师进行分析、引导：各组的生长曲线都很接近，说明该曲线代表了在有限空间中种群增长的共性。这些曲线的形状似字母“S”，因此称为“S型曲线”。那么，哪些因素影响酵母细胞数量的变化？

学习者讨论、交流：在酵母培养的初始阶段，由于营养和空间充足，酵母细胞数量迅速增加。随着细胞数量的增多，营养物不断消耗，有害代谢产物逐渐积累，培养基pH发生改变，环境容纳量终于接近饱和，限制了种群的增长。

教师借势引导：在自然条件下，除上述因素外，还有哪些因素会影响种群的增长？（引出生物与环境相适应的观念）

教师进一步提问：如果在理想的无限环境中，即资源和空间十分充足，没有天敌和其他灾害等情况下，种群增长的态势还会呈“S”型曲线吗？（引出“J”型生长曲线，即图乙的讨论）

这种情况下，假定酵母菌种群的起始数量为N0，一定时间间隔后为N1，这样可以得到当前时刻与前一时刻种群数量的比值，即种群增长的倍数λ（λ=N1/N0=N2/N 1…），那么t个时间间隔后该种群的数量是多少？

学习者思考讨论后得出公式：Nt=N0λt。

教师将实验数据加以归纳和抽象，提升到从理论上建构种群增长的数学模型的高度（科学思维）。

有些模型建构活动如本活动需要较长的时间，可以采用课内外结合的方式开展。教师要对学习者活动提出明确要求，教会学习者科学地观察和记录。在科学研究中，构建数学模型是一种解决实际问题、探索客观规律的有效途径。引导学习者构建生物学研究模型，有利于培养学习者透过事物现象揭示其本质特性的洞察力以及简约严密的思维品质，体验由具体到抽象的思维模式转化。

3.落实生物知识（包括概念、原理、规律）教学，培养学习者科学思维品质

生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式，是生物事实的抽象。

借助于这种概括、抽象的思維方式，人们找到了复杂自然世界的简单规律，建立了假说、模型等抽象的思维方式。生物科学方法教育就是要帮助学习者生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。学习者对重要概念的理解过程中需要科学思维的参与。教材和生物知识文本是重要概念的载体，重要概念的掌握需要学习者在教师的引导下对教材、知识文本进行科学的分析，如表3。

教师在课堂教学过程中要引导学习者经历分类、比较、分析、推断、解释、概括、建模等认知过程，帮助学习者建立生物学重要概念，并以此来建构合理的知识框架，进而为学习者能够在新情景中解决相关问题奠定基础，并提升学习者运用科学思维的意识和能力，培养学习者的科学思维品质。

4.巧妙规划与设计生物实验，发展学习者的科学思维能力

高中生物学课程中的实验分为验证性实验和探究性实验，都有助于学习者理解生物学重要概念、获得相应的实验技能。一部分验证性实验可以在精心规划和设计下融入探究成分，以发展学习者的科学思维和探究能力。

案例3：《检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质》教学设计

课前，教师为每组学习者准备萝卜、花生、大豆三类典型的实验材料，提供规范的操作方法；此外，还为全班准备面粉、西红柿、马铃薯、小白菜、甘蓝叶、甘蔗汁、葡萄糖溶液、食用油等当地易获取的材料，为部分学习者自主选择实验材料尝试探究提供可能。

学习者按照实验操作检测发现萝卜中有还原糖，花生含脂肪，大豆含蛋白质。教师引导学习者思考：在实验中为什么选择萝卜、花生、大豆作为典型的实验材料？能否有替代品？如果使用其他材料进行实验，结果又会如何呢？

在讨论中引导学习者思考：生物组织中是否只含有一种物质，比如萝卜中是否只含有还原糖，有没有蛋白质？能否用萝卜来检测蛋白质？能否检测花生中的还原糖，大豆中的脂肪呢？

验证性实验通常有明确的实验步骤和预期结果，实验中学习者往往会不假思索，按部就班地进行操作，得到预期结果便算完成了任务。本案例在验证性实验的基础上，为学习者提供了更为丰富的实验材料，使原本的验证性实验具有了一定的探索空间。在实验中，教师应注重激发学习者主动思考和探究的积极性，使其对实验原理、材料选择以及操作要求等有更深刻的理解。这种设计安排，在加强学习者动手技能、养成实验室工作习惯、强化生物学概念的同时，也培養了学习者的科学思维和科学探究能力。

科学思维是崇尚严谨、尊重证据的思维，培养良好的思维习惯是课堂教学的目标之一，所以科学思维能力的培养应渗透在高中生物学课堂教学中，“授之以渔”才能真正提升学习者的生物科学素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003：2-3.

[2]田奇林.授人以“渔场”，发展学习者的高阶思维能力——基于激素分级调节知识网络的建构[J].中学生物教学，2014（4）：8-10.

[3]田奇林.由“低阶思维”向“高阶思维”学习模式的变革——基于核心素养培育深度学习的研究[J].求学（教学教研版），2017（7）：1-9.

[4]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016（10）：25-31.

[5]蔡梅芳.高三生物习题教学中提高学习者思维品质的策略[J].中学生物教学，2017（8）：4-7.

[6]伯海英.在初中生物学概念教学中发展理性思维[J].中学生物教学，2017（10）：8-10.

[7]叶奕乾，祝蓓里.心理学[M].上海：华东师范大学出版社，2005：164.

[8]田奇林.为核心素养和核心问题而教——基于发展学习者高阶思维能力与深度学习的研究[J].中学生物教学，2017（7）：25-28.

推荐访问:学习者 素养 核心 发展