1、1基于理性思维的高中生物学微课程设计浙江省温岭中学（317500 ） 郑晓萍 摘 要 以能力立意的考题中，都非常重视对学生理性思维能力的考查，日常的授课中，教师往往缺乏对学生这方面能力的培养。为此，借助于微课程，我们尝试进行相关视频的制作。为了保证质量，我们先对内容与制作思路进行整体布局，将理性思维按比较分析类、判断推理类、抽象概括类、假设演绎类、模型建构类、科学探究类、归纳总结类、系统分析类、质疑批判类、运用创新类进行设计，并对每一类别的思维都构建了相应的思维链。关键词 理性思维 微课程 设计 思维链理性思维是生物学四大核心素养之一，在高中生物学教材中有丰富的素材可用来训练学生的理性思维，但
2、由于教材内容的繁杂性，导致好多教师在平常教学中，将生物学知识文科化，只重视学生的背、记，缺乏对学生理性思维的培养。目前，在以能力立意的考题中，都非常重视对学生理性思维能力的考查，甚至可以说，考试标准所提到的各项能力大都属于理性思维能力的范畴。因此，让学生形成理性思维能力已成为目前生物学教学中不得不重视的课题。 2015年地平线报告基础教育版 指出：“在线学习和面对面教学的混合学习方式将成为基础教育的近期趋势，这种方式可以让学生按照自己的步伐练习和掌握内容。 ”作为日常课堂教学的补充，我们可以让学生进行在线学习，但视频的录制及录制质量是决定学生能否进行有效在线学习的关键，尤其是系列微课程的缺乏更
3、是这个问题的症结所在。为此，利用名师工作室骨干教师的力量，我们群策群力共同制作微课程就是想弥补这种学习方式上的短板。为了保证整个微课程的制作质量，我们首先在内容与制作思路上进行整体的布局与设计。理性思维是指崇尚并形成科学思维习惯；能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学议题。为此，结合 3 本必修教材（浙教版） ，我们微课程的内容主要从以下几个类别进行，具体的框架可见图 1 所示。图 1 基于理性思维的高中生物学微课程内容的整体设计2条件（因素） 过程分析 结果正向思维 正向思维逆向思维 逆向思维为了防止教师在教学中主导性过强，使得学生的
4、思维出现“碎片化” 、被动化的现象，我们针对每个单元的思维特点构建了学生发展的思维链，并要求教师在微课制作时，都要以思维链为基本模板进行演绎，从而保证了教学体系的标准化与优质化。1 比较分析类比较是根据一定的认识和实践的目的，把一事物与其他事物的属性和特征加以比较，以确定事物之间的共同点和差异点的思维方法。采用比较分析法可以引导学生辨析概念、甄别原理，有利于学生抓住概念本质，深化概念理解。在比较分析中，教师可以表 1 所示的思维链进行教学。表 1 概念 1 与概念 2 的比较比较项目 概念 1 概念 2项目 1 不同点 项目 1相同点如以原核细胞与真核细胞为例，则思维链如表 2 所示。表 2
5、原核细胞与真核细胞的比较原核细胞 真核细胞细胞核 无核被膜、核仁和染色体有拟核，DNA 裸露存在有真正的细胞核，有核被膜、核仁和染色体细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器细胞壁 组成成分不是纤维素 组成成分主要是纤维素转录与翻译 转录产生的 mRNA 不需要加工，能边转录边翻译转录产生的 mRNA 需要加工，转录与加工在细胞核，翻译在细胞质是否遵循遗传规律不遵循孟德尔遗传规律 遵循孟德尔遗传规律变异类型 基因突变 基因突变、基因重组、染色体畸变例子 细菌、蓝藻、支原体 酵母菌等真菌、动植物细胞相同点 都具有细胞膜、细胞溶胶、核糖体，遗传物质都是 DNA，在生态系统中的成分都可作
6、为生产者、消费者与分解者2 判断推理类逻辑学要求我们在思维过程中，力求做到概念明确、判断恰当、推理合乎逻辑。其中判断是对事物有所断定的思维形式，需要通过语句来表达。推理是由一个或几个已知判断中得出一个新判断的思维过程，推理既是思维的基本形式，也是思维的重要过程。推理的类型较多，如数学推理、因果推理、类比推理等。判断推理常见的思维链如图 2 所示。图 2 判断推理类的思维链如以细胞呼吸方式的判断为例，思维链可见图 3 所示。3O2 的消耗量小于CO2 的释放量密闭容器内气体体积增大，但若将 CO2 吸收，容器内气体体积变小。细胞同时进行需氧呼吸和产生乙醇和CO2 的厌氧呼吸感知大量事实或现象。寻
7、找相同中的不同。寻找不同中的相同。区分本质属性与非本质属性概括提炼建构概念感知并分析各种呼吸作用的例子，包括有氧呼吸与无氧呼吸。从条件、场所、物质变化、能量变化中寻找它们的不同。从反应的过程、实质、意义中寻找它们的相同明确呼吸作用的本质就是分解有机物、释放能量。活细胞都必须进行呼吸作用，它为各项生命活动提供能量。建构呼吸作用的概念图 3 细胞呼吸方式判断中形成的思维链在遗传题的解答中，这种类型的思维表现得特别明显，既有从亲代推出子代的正向思维，又有从子代推出亲代表现型与基因型的逆向思维，还有涉及到概率计算的数学推理等等。利用好这些内容，就可强化对学生进行判断推理的思维培养。3 抽象概括类从心理
8、学的角度讲，概括就是把不同事物的共同属性(本质的或非本质的)抽象出来后加以综合，从而形成一个日常概念或者科学概念。概括是在抽象的基础上进行的综合。可以说，没有概括就没有概念，没有概念就无法进行逻辑思维。所以鲁宾斯坦说：“思维是在概括中完成的。 ”由此可见，概括在思维活动中的作用非常重要。因此，在教学中，我们要通过概念的建构重视对学生进行抽象概括思维的培养，并以图 4 所示的思维链进行教学。图 4 抽象概括过程中的思维链如以呼吸作用为例，在教学中可形成的思维链如图 5 所示。图 5 呼吸作用概念建构的思维链高中生物学中的概念特别多，在教学中，我们不应该“讲概念” ，而是应该通过教师的引导，让学生
9、自主地建构概念，只有这样，才会促进学生抽象概括思维的培养与发展。4 假设演绎类假设演绎法，是指在观察和分析基础上提出问题，通过推理和想象作出假设，根据假设进行演绎推理，再通过实验检验，如果实验结果与预期结论相符，就证明假设是正确的，反之，则说明假设是错误的。这是现代科学研究中常用4模型准备 模型假设 模型建构 模型分析模型检验模型应用不合理合理根据假设，建构出相应的结构模型。检验膜的许多生理功能，如细胞生长、变形虫运动，荧光标记的小鼠和人细胞的融合实验。发现这种静态结构模型无法解释。在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。用细胞膜的流动镶嵌模型，解释细胞膜的流动性与选择透过性。不合理
10、合理假设：生物膜由蛋白质脂质蛋白质三层结构组成。中间都是脂质、两边是蛋白质，而且是一个静态的结构。细胞膜由磷脂与蛋白质分子组成，具有选择透过性的特性。在电镜下可看到细胞膜有清晰的暗亮暗的三层结构，确定了细胞膜的这种三明治式的静态结构。提出问题做出假设演绎推理验证假设得出结论孟德尔通过对豌豆七对相对性状的实验，提出问题：为什么 F1只有一种性状而F2 却有两种性状且比例为3：1 呢？孟德尔对分离现象进行的五个假设（见教材）如果上述假设是正确的，那么 F1 与隐性个体杂交（即测交） ，后代有两种表现型且比例为1：1。进行测交实验，观察后代的表现型及比例，实验结果与推理的结果完全一致。得出孟德尔分离
11、定律的一种科学方法。孟德尔定律就是假设演绎法的一个典例，教学时可以如图 6所示的思维链进行：图 6 假设演绎类中的思维链如以分离定律为例，其思维链见图 7 所示。图 7 分离定律中的思维链5 模型建构类模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化、概括性的描述。生物学建模是通过一定的思维形式或物质形式来建构生物模型，利用模型对生物学现象和规律进行模拟和研究，帮助学生理解和掌握生物学知识。为此，通过模型建构，我们可以图 8 所示的思维链进行教学。图 8 模型建构中的思维链如以细胞膜的结构模型建构为例， 其思维链如图 9 所示：5O2 中的 O来自于H2O 还是CO2？假设 O2中的 O来
12、自于H2O采用同位素示踪法分别标记 H2O与 CO2 中的O进行对照实验分别收集 O2 进行同位素检测证明 O2中的 O来自于H2O提出问题猜想或假设制订计划进行实验收集证据与检验假设解释或结论图 9 细胞膜结构模型建构教学中形成的思维链模型建构过程，也是理论与思维不断矫正的过程，从中也有利于学生发展推理、建模、质疑等综合性思维。6 科学探究类义务教育生物学课程标准（2011 年版） 重申并强化了生物学的理科性质，而理科性质的主要标志是科学探究和理性思维，这既说明在生物学学习中科学探究与理性思维的重要性，也说明科学探究与理性思维在学习过程中的密切相关性。科学探究，不仅是“做科学” ，更是“思科
13、学” ，在探究过程中，需要观察和实验，也需要推理和判断，如在实验中有哪些需要控制的变量、如何控制变量，获得的数据如何处理、如何来检验假设等等。所以科学探究不但会培养学生的理性思维，而且也把学生的这种思维逐步引向深入。在科学探究的教学中，可以如图 10 所示的思维链进行。图 10 科学探究过程中的思维链如以光合作用过程的探究为例，思维链可见图 11。图 11 科学探究光合作用过程的思维链7 归纳总结类归纳，即是把知识进行归类，在知识间建立各种联系，使整个知识体系组织得更有条理。总结，即在知识体系中划分出重点和要点，通过重点和要点把知识的主旨简明扼要地表达出来。在概念性知识的学习中，常常会用到归纳
14、总结，通过归纳总结，就可找出各种概念的内在关联，构建概念图或知识体系，其思维链一般如图 12 所示。图 12 归纳总结中的思维链如以细胞膜为例，在构建知识体系的过程中，可形成如图 13 所示的思维6链。图 13 细胞膜归纳总结中的思维链8 系统分析类系统分析方法来源于系统科学。它以系统的角度去考察和研究整个世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。它的产生和发展标志着人类的科学思维主要由以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心” ，是科学思维的一个划时代突破。高中生物学课程体系中充满了系统整体观，体现在细胞、个体、生态系统等方面。通过系统分析，有利于我们抓住生命活动的本质与规律，对生命
15、系统乃至自然界的理解更全面、更深刻。对此，我们可以如图 14 所示的思维链进行系统分析类思维的教学。图 14 系统分析中的思维链如以生命系统的稳态为例，可形成如图 15 的思维链。图 15 生命系统稳态分析中的思维链系统分析有利于我们宏观把握教材，提高教学的科学性和思想性。一般来说，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的，即“整体大于部分之和” ，系统中各要素之间的相互关联才构成一个有机的整体。用系统分析的方法可更深刻地认识生命有机体在活动时所体现出的规律性和统一性，从而使学生受到科学世界观与方法论的启迪，促进思维的发展与能力的提高。 9 质疑批判类批判性思维是对自己或别人的观点进行反思、
16、提出质疑、弄清情况和进行分析判断的过程。生物科学的发展就是在批判、质疑、继承中曲折地前行的，在高中生物教材中有着丰富的科学发展史，这些科学史就是培养学生批判性思维能力的好资源。利用好这些内容，我们可以如图 16 所示的思维链进行教学。7捕捉有效信息明确设问意向利用相关知识审题整合相关信息构建解题思路规范答题优选最佳答题图 16 质疑批判中的思维链如以酶的发现为例，其思维链如图 17 所示。图 17“酶的发现”教学中的思维链10 运用与创新类“理性思维”需要学生尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，并运用科学的思维方法认识事物和解决问题。在解决问题中，既要能解决实际问题，如育种、艾滋病预防、
17、环境保护等，也要能解答相关题目。为此，我们设计了相关的综合练习题，要求学生利用理性思维进行分析、推理、综合，既能有效地解题，也能尝试进行创新，培养思维的广阔性、深刻性与灵活性。在解题过程中学生的思维链可如图 18 所示。图 18 学生解题过程中的思维链解题过程主要包括审题与答题，这都需要学生以所学知识为背景，认真地进行思考、分析与推断，同时还要善于进行举一反三、融会贯通。为了培养学生的创新思维，我们对有些典型题目还可以进行一题多变，一题多解，即进行如图 19 所示的教学。图 19 典型题目的“一题多练” 、 “一题多解”思维链在信息技术的支持下，我们按以上的思维类别将相关内容录制成相应的教8学
18、视频。当然这些思维的分类并不独立与绝对，相互之间也有交叉，只是在设计上有所侧重。希望通过教师的视频引导，让学生按照自己的理解能力、学习节奏来学习，自主构建知识体系，培养各种思维能力，从而真正成为了学习的主人。参考文献1林崇德.培养思维品质是发展智能的突破口J.国家教育行政学院学报.2005(9):21-322赵占良.试论中学生物学的学科本质J.中学生物教学.2016(1-2):31-333程晓华，归纳法在生物教学中的应用。赤峰学院学报（自然科学版）.2005（1）：122-1234胡铁生.中小学微课建设与应用难点问题透析J.中小学信息技术教育，2013（4）：16-18作者简介：郑晓萍，女，1967 年出生，浙江省特级教师、华东师大教育硕士，浙江省温岭中学副校长，在各级刊物上发表论文 30 多篇。邮箱：联系电话：13705865896
