指向科学思维发展的教学设计——以“动物行为的生理基础”为例

（南京市第一中学马群分校江苏南京210000）

科学思维是生物学学科核心素养之一。科学思维具有批判质疑、重实证、重逻辑等特点。在教学过程中，教师引导学生通过比较与分类、分析与综合、归纳与演绎、模型建构、批判性思维等科学思维方法认识事物，解决生物学问题。

“动物行为的生理基础”是苏教版《生物学》八年级上册第十八章“动物的行为”的第二节内容。本节课要求学生理解重要概念“动物的行为由先天遗传或后天学习而获得”，除此之外，还需认识两种行为之间的联系、意义和行为的生理基础。本节内容抽象，对科学思维能力有一定要求。基于此，教师提供了丰富的事实资料，整合教学资源，引导学生运用科学思维构建概念，理解知识，养成尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度。

①通过比较、分析科学事实，归纳动物的先天性行为和学习行为的概念；通过逻辑推理，理解先天性行为和学习行为的联系。

②通过辩论，理解动物行为的意义，培养批判性思维，养成尊重事实证据的科学思维态度和逻辑思维能力。

③通过阅读分析相关资料，理解动物行为的生理基础。

教师播放2个视频：①狗狗们疯狂的抢夺食物；②训练有素的狗狗等待着主人下令才开始进食。并提出问题：按照行为的类型区分，视频展示了狗的何种行为？学生回答后，教师进一步阐述，引入教学：虽然同是觅食行为，但是视频1和2展示的却是不同的觅食行为。

设计意图：在第十八章第一节，学生已经认识了动物行为的类型。教师在此基础上，引导学生对比不同的觅食行为，激发学生的好奇心和求知欲。

学生观察两组图片：①角马迁徙、蚂蚁觅食、壁虎断尾、黄蜂筑巢；②鹦鹉学舌、导盲犬带领盲人走路、大象骑车、海豚转呼啦圈。教师引导学生思考，组①的行为有什么共同特征？组②的行为有什么共同特征？教师进一步提问：对比组①和组②的行为，有什么不同？通过分析对比，学生理解：先天性行为是天生具有，学习行为是后天获得的特点。

行为获得途径是本节的难点，教师首先展示资料1：家蚕天生就会吐丝，是因为其体内有一套结构精巧复杂的造丝系统，名叫“丝腺体”。家蚕将丝腺体中的丝液挤压出来，与空气接触后变成细长的丝。学生阅读资料1，并思考家蚕吐丝是何种行为。接着，教师展示资料2：据2018年8月8日的一则新闻报道，中国科学院利用基因替换的方法让家蚕成功的“吐出了蜘蛛丝”。蜘蛛丝是自然界中机械性能最好的蛋白纤维，其强度甚至高于防弹衣纤维。但是，如何大量获取蜘蛛丝是一直以来难以解决的问题。家蚕是唯一可以通过人工养殖大量获取纤维的动物，所以科学家利用转基因和基因组编辑等技术，将部分蜘蛛丝基因整合到家蚕基因内。在转化后家蚕吐出的丝线中，检测到35.2%蜘蛛丝蛋白。据此，学生思考动物先天性行为的决定因素。之后，教师展示以下图片：①人们训练狗狗握手，训练大象表演节目；②黑猩猩根据经验堆叠木箱，摘取香蕉；③幼年黑猩猩通过观察，模仿成年黑猩猩，很快就学会用树枝“钓”洞穴中的白蚁吃。据此，教师引导学生根据图片分析学习行为的获得途径。学生归纳、概括出：动物学习行为不是生来就有的，而是在生活过程中，通过积累生活经验和“学习”，逐渐建立起来的行为。最后，教师总结本节重要概念“动物的行为由先天遗传或后天学习而获得”。

设计意图：概念教学本质上是思维教学。在教学中，教师将抽象的概念抽丝剥茧，引导学生在丰富的科学事实基础上，通过抽象、概括等科学思维工具建构概念，形成“生物学概念是基于科学事实、经过论证形成的”思维意识。

教师播放课前剪辑好的两组视频。

视频1“松鸦的行为”：松鸦面前装水的杯子里漂浮着美味的虫子，然而水面太低，怎么也够不着。研究人员为松鸦提供了轻重不同的物体（石子和软木塞）。在尝试过一块没用的软木塞之后，松鸦能够从错误中吸取经验，学会只使用石子抬高水面，最终吃到了虫子。

视频2“蚯蚓的行为”：在实验的T形槽两端一端有电极，一端没有。放入蚯蚓，蚯蚓爬向有电极的一端会受到电击。多次实验后，蚯蚓会正确选择爬向无电极的一端。

教师提问：视频展现了松鸦和蚯蚓的哪种先天性行为和学习行为？学生讨论并完成表1。

表1松鸦和蚯蚓的行为获得途径

教师提问：对比同一动物的两种行为，先天性行为和学习行为之间有什么联系？学生通过分析推理，可得出结论：学习行为建立在先天性行为基础之上。

设计意图：松鸦的行为类似于学生小学时接触过的故事“乌鸦喝水”，蚯蚓的行为是经典的低等动物的学习行为。松鸦从尝试取食昆虫失败到利用工具成功取食昆虫，蚯蚓从碰到电击后躲避到学会提前避开电极一端，行为层次上的递进诠释了行为之间的联系。学生通过逻辑推理，可以自然而然地得出结论。

教师将全班学生分为两组展开辩论。一组支持先天性行为更重要，一组支持学习行为更重要。

学生A认同“先天性行为更重要”，并提出论据：动物有觅食的本