例谈高中生物学教材图像系统对发展学生科学思维的重要作用.pdf

例谈高中生物学教材图像系统对发展学生科学思维的重要作用张金鑫?李娟娟?张秀珍?上海市嘉定区第二中学?上海?上海交通大学附属实验中学嘉定分校?上海?摘?要?图像系统是教材知识结构的重要组成部分?是教材体现核心素养价值取向不可或缺的指标之一?科学思维是高中生物学学科核心素养的重要组成部分?可通过深入挖掘沪科版高中生物学必修教材中的图像资源并融入课堂教学?引导学生深度学习?从而培养学生的归纳与概括?演绎与推理?模型与建模?批判性思维?创造性思维等科学思维能力?关键词?沪科版教材?图像系统?科学思维?高中生物学?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?包括归纳与概括?演绎与推理?模型与建模?批判性思维?创造性思维?图像系统是指教材中具有直观?形象特点的生物图片?照片?图表?表解等储存和传递教育信息的系统?是教材文字系统的补充?沪科版高中生物学必修教材中图像数量丰富?密度较高?是培养学生科学思维的重要素材?分析比较?发展归纳与概括思维归纳与概括是指透过现象揭示其本质的洞察力和对事物的组成?特性?变化规律的准确概括总结的能力?引导学生分析?比较出图像系统所呈现内容的共同点?概括出一般生物学规律?是培养学生归纳与概括能力的常用途径?必修?教材第?页图?中呈现了几种生物细胞图片?学生通过仔细观察分析?发现不管是绿眼虫?草履虫等低等生物?还是植物和哺乳动物等高等生物?都是由细胞构成?由此归纳出细胞是生物体结构的基本单位?同时通过引导学生观察各种细胞形态?对比各细胞形态结构?可归纳出细胞的统一性?各真核细胞具有相似的基本结构?细胞质膜?细胞核?细胞质?必修?教材第?页图?呈现了几种氨基酸的结构式?教师可引导学生对比观察这几种氨基酸的结构?利用已有的化学知识识别氨基酸?在对比的基础上找出不同氨基酸分子共有的结构?然后进行相互讨论并逐步归纳?概括?总结出氨基酸的结构特点?进而引导学生自主构建氨基酸的结构通式?并与教材中的氨基酸结构通式进行对比?从而发展学生的归纳与概括能力?必修?教材第?页图?展示了不同物质通过质膜的方式?教师可组织学生观察图片?讨论可以从哪些方面对这几种物质运输方式进行比较?在学生列举出物质浓度梯度方向?是否需要载体?是否需要消耗能量等比较项之后?组织学生列表比较物质跨膜运输方式的异同?以上三个学习活动在课堂教学中可以交互开展?为了凸显本节复习课的核心内容?使课堂结构更加清晰?笔者对学习活动?的科学实验情境进行适当的删减?让科研情境尽量贴近学生生活?正所谓?最好的研究源于生活?最好的学术服务于生活?所有知识的构建是在情境的触发下?始于学生积极的情感体验策动?终于积极学习情感的持续发展?避免以做题代替学习?以简单重复训练代替知识巩固复习?总之?深度学习强调知识深度理解与整体构建?高阶思维培养与丰富情感投入?情境教学则强调以贴近学生生活和兴趣的情境为纽带?以调动学生积极情感为触发点?通过问题群的设问追溯还原知识发生的情境脉络?从而有效引领学生抵达深度学习?指向深度学习的生物学教学设计就是运用?型教学模式?通过?悟境?思理?笃行?的环节构建深度学习课堂?有效将深度学习与情境教学的内在关联有机地结合在一起?真正促进学生在真实情境中解决真实的问题?从而促进学生真实地发展?基金项目?广州市番禺区教育科学?十四五?规划课题?指向深度学习的高中生物学情境教学实践研究?广州教育学会?年教育科研课题?指向深度学习的高中生物学情境教学设计研究?主要参考文献?陶明凤?谢虎成?型模式?深度学习导向下概念教学的有效路径?中学生物教学?李?兰?情境教学在高中生物学微专题复习中的应用?生物学教学?单凌娟?深度学习视域下基于真实科研情境创设的教学设计?以?基因在染色体上?为例?生物学教学?吴?悦?李?程?基于真实情境的?细胞分化?深度学习探索?生物学教学?生物学教学?年?第?卷?第?期?原理迁移?发展演绎与推理思维演绎与推理是以一般性知识判断为前提?推出具体的陈述或个别的知识结论的推理过程?教师可通过各种方式让学生了解图像系统的相关原理?再引导学生由原理指向现象开展演绎推理过程?必修?教材第?页图?是摩尔根果蝇杂交结果示意图?教师可引导学生运用已经学习的自由组合定律去预测?雌果蝇与黑身残翅雄果蝇交配产生的?的性状及数量比?学生根据自由组合定律会推理出?的性状有灰身长翅?灰身残翅?黑身长翅?黑身残翅?并且数量比为?但摩尔根实际统计结果为?灰身长翅和黑身残翅的亲本表型个体远远多于灰身残翅和黑身长翅的非亲本表型个体?如何解释此现象呢?可提示学生联系减数分裂过程?对该实验结果进行合理的假设和推理?经过提示引导?学生能够联系到减数分裂过程中?同源染色体会发生交叉互换?导致其上基因发生重新组合?那么假设摩尔根的实验中?果蝇灰身基因和长翅基因位于同一条染色体上?而黑身基因和残翅基因位于同源染色体的另一条上?在形成配子时?同一条染色体上的基因是连在一起遗传的?但也会发生不同程度的交换?从而产生了重组型配子?给予学生充足的思考推理时间?发展学生演绎与推理思维?动手操作?培养模型与建模思维模型与建模是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述?借助于具体的实物?其他形象化的手段或抽象的形式来模拟研究对象?教师依据图像系统建构物理模型?数学模型和概念模型等?化抽象为具体?加深学生对生物学概念的认知?必修?教材第?页图?是细胞质膜结构模型图?教师可结合细胞质膜的科学探究历程?在课前预习部分分配小组任务?将学生分成?小组?阅读细胞质膜的科学探究历程材料?和图?细胞质膜结构模型图?利用教师下发的黏土和自己准备的材料?制作质膜的结构模型?课堂上请每组小组长从成分和结构角度介绍课前制作的细胞质膜模型?并进行评价交流?在材料准备?模型制作?评价与交流的过程中?将抽象的细胞质膜结构形象化?强化学生已初步建立的结构与功能观?局部与整体观?在制作?展示与交流过程中发展学生的模型和建模的科学思维能力?必修?教材第?页表?是洋葱表皮细胞在?溶液中发生质壁分离记录到的实验结果?表?但是表格形式记录到的实验结果不够直观?无法快速判断?溶液对质壁分离和复原程度的影响?教师可组织学生将该表格数据绘制到坐标曲线图中?构建数学模型?横坐标为时间?纵坐标为原生质体长度?细胞长度?或原生质体面积?细胞面积?值?用曲线连接?也可使用电子表格中的插入?折线图?功能绘制曲线?通过曲线图?图?可更加直观地看出随时间变化?溶液对质壁分离和复原程度的影响?并利用?质膜具有选择透过性?概念解释为何洋葱表皮细胞在?溶液中会发生自动复原现象?在数学模型的构建过程中?发展学生模型和建模的科学思维能力?表?溶液对质壁分离影响时间?图?溶液对质壁分离影响曲线图?敢于质疑?发展批判性思维批判性思维是指能够对自己或他人已有的思考和结论产生质疑?解释?分析和自我校准?学生在思维碰撞和问题解决的过程中提升批判性思维的能力?必修?教材第?页图?是噬菌体侵染细菌实验示意图?教师引导学生观察分析此图?提出问题?如果你来重复该实验?一定会获得该实验结果吗?学生根据所学内容讨论分析?噬菌体侵染细菌的过程为附着?注入?合成?组装和释放?标记噬菌体?后侵染细菌?离心结果是放射性主要集中在沉淀物中?但如果离心操作在?注入?之前或在?释放?之后都会导致上清液中出现较强的放射性?因此实验操作中应指明离心操作的时间?否则时间过早或过晚都会影响实验结果?在学习经典实验时?能够指出实验操作的重要注意事项?可初步发展学生的批判性思维?必修?教材第?页图?展示了产前诊断的方法之一?抽取孕妇一定量的羊水?由于羊水内富含胎儿脱落细胞?可用于染色体分析和基因检测?在教学时?教师可适当引导学生对羊膜腔穿刺术进行利弊分析?使学生意识到这种方法具有重要意义的同时也可能对?生物学教学?年?第?卷?第?期提升学生核心素养?真实情境教学中的课堂观察应用魏正惠?福建省厦门市思明区教师进修学校?厦门?摘?要?核心素养的培育需要有一定的真实情境?解决相应的实际问题?本文从基于情境的高阶问题设计?基于情境的学生语言输出?基于情境的课堂互动引导等维度进行课堂观察?通过教学行为数据的循证分析?依据证据链的实证?优化及改进真实情境教学行为?有助于学生核心素养的培育?关键词?课堂观察?情境教学?核心素养培育?核心素养的培育要在真实情境中?解决相应的问题?因此?教学中选择恰当的情境?创设合适的问题?用问题整合学习内容?引导学生在情境问题的解决中推进科学思维的发展?是培育学生核心素养的重要途径?借助课堂观察?采集课堂教学行为数据?开展循证分析?为教学行为改进提供实证?利于反观?情境的选择是否恰当?问题的创设是否合适?教学是否有效?有助于学生核心素养的培育?本文从问题类型?挑选回答方式?学生回答方式?回应态度?对话深度等维度开展课堂观察?采用观察量表进行数据记录?基于情境的高阶问题设计教学的一切都可以说是问题的衍生物?问题是教学的逻辑起点?是思维的发展工具?根据选择的情境?创设整合学习内容的合适问题?是引导解决问题?发展科学思维的前提?课堂教学问题可分为管理性?记忆性?推理性?创造性?批判性等问题?还可用?四何问题?体现高阶问题设计?即?是何?为何?如何和若何?问题?其中?管理性问题属于教学常规范畴?记忆性和推理性?是何和为何问题对于学生的低阶思维发展有帮助?但无法引导高阶思维的发展?而创造性和批判性?如何和若何问题有助于学生创造性?批判性思维等高阶思维的发展?教师根据真实情境创设的问题?只有兼顾各类型问题及其所占比例?才能更好地引导学生科学思维的发展?助力核心素养的培育?例?血流的管道?血管?一节?基于情境的高阶问题设计?的课堂观察?选择?生活中的不同出血情况?的情境?让学生提出想探究的问题?教师根据情境和教学内容?创设?失血过多为什么会危及生命?通过小鱼尾鳍的观察实验活动?如何尝试建立血管内血液?孕妇和胎儿造成伤害?同时?基因检测也可能会导致自身基因信息泄露?在就业?保险和婚姻等方面受到一定的歧视?针对这些弊端?引导学生提出解决方案?例如无创产前?检测可解决羊水检测的弊端?在基因检测方面出台政策法规?保证个人的基因信息不泄露?针对此图?学生能采用批判性思维和创造性思维的方式对该检测方法进行思考?并提出解决问题的途径或方法?从而提升学生的批判性思维?拓展内涵?发展创造性思维创造性思维是指不墨守成规?能创造性地发现问题和思考问题?并能够创造性地解决问题?对教材图像系统进行拓展内涵?可培养学生的创造性思维?必修?教材第?页图?展示?半保留复制过程?学习此内容时?学生已知新合成的?子链都是沿着?的方向延伸?且?双链是反向平行的?那么两条子链都是连续合成的吗?学生通过查阅资料?发现?两条母链中仅有一条能够随着复制叉的运动进行连续复制?这条?链指导合成的新?链称为前导链?另一条?单链上?聚合酶运动的方向与复制叉相反?新合成的?链称为滞后链?滞后链上?新链先以短片段的形式合成暂时的中间产物?称为冈崎片段?随后很快连接成一条完整的?链?必修?教材第?页图?介绍了利用?测年法检测生物化石中的生物体死亡的大致年代?教师可引导学生对图中信息进行分析?提出相关问题?化石中?的放射性衰减一半约需要多少年?如果某化石中的?放射性衰减至?推测该生物生存于什么年代?一亿年前的生物化石还能检测到?放射性吗?有什么其他方法可以检测一亿年前的生物化石的年龄?通过分析讨论和查阅资料?学生发现?测年法只能检测出?万多年前的生物化石中的生物体死亡的大致年代?一亿年前的生物化石的?放射性已衰减至难以检测的量?无法用该方法进行检测?因为铀?的半衰期是?亿年?可通过检测化石中铀?和铅?的比例?推测化石形成的年代?主要参考文献?中华人民共和国教育部?普通高中生物学课程标准?年版?北京?人民教育出版社?孙世旸?生物教材图像系统的比较分析?大连教育学院学报?生物学教学?年?第?卷?第?期