基于模型建构的初中生物学科学思维的培养——以“生物的分类”为例

(苏州市新草桥中学江苏苏州215000)

《义务教育生物学课程标准(2022年版)》(以下简称《课程标准》)将发展学生核心素养作为课程的宗旨和课程的总目标。在“科学思维”的维度上,《课程标准》要求学会“运用比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等方法,进行独立的思考和判断”。教师在教学过程中,需要加强科学思维训练和概念教学的结合,注意引导学生在事实的基础上通过抽象和概括等建构概念。同时,在课堂上,教师要通过一定的思维训练,调动学生积极讨论交流,并针对学生在交流过程中暴露的思维缺陷进行有效指导,从而培养学生的科学思维。模型建构作为一种应用在生物学课堂教学的方法,作用显得越来越重要。

模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的概括性的描述,有的通过实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。模型的形式有很多,主要包括物理模型、概念模型和数学模型。概念模型是指以文字表达来抽象概括出事物本身特征的模型。下文以苏科版初中《生物学·七年级·下册》第五单元“环境中生物的多样性”第十四章第一节“生物的命名和分类”为例,探讨通过概念模型建构促进学生科学思维素养发展的教学实践。

本单元为“环境中生物的多样性”,在前几章的学习中,学生分别学习了水中的生物、地面中的生物、空中的生物和土壤中的生物,探究了各类生物的主要特征,了解了各种生物适应环境的一些特征及其与人类之间的关系。

为了让学生了解分类的作用和进行生物分类的必要性,教师需要创设一个贴近学生生活的情境。教师用PPT展示超市、农贸市场和药店三个常见的生活场景,提出问题:为什么这些地方要把商品和药品进行分类?教师引导学生真实感受到商品分类后可以更方便、快捷地找到所需商品。此时,教师引导:地球上有200多万种生物,很多生物具有共同的特征,如果不对生物进行分类,对其进行学习、交流和研究起来就会遇到很多障碍,因此,对生物进行分类是生物学研究的基础和重要工作。教师顺势引出本节课的主题“生物的分类”。

在引入课题后,教师提出问题:如何进行生物分类呢?教师出示课本上的图片,全班学生分为小组,尝试进行分类活动。学生之前学习过的课本知识中按照生物的环境对生物进行分类,为了培养学生的发散思维,教师在指导的时候应协调好小组分类角度的选择,使小组的分类角度多样化,分类角度不进行限制,教师让学生自主思考,可以从生物的形态特征、生存环境、与人类的关系或者其他分类角度任选一个角度进行分类,并要求学生记录分类结果。全班各小组派代表分别交流分类角度、依据和结果。在此过程中,教师引导学生组间相互探讨和评价,让学生在相互评价中学会独立思考,使学生善于提出不同的观念和见解。对表达交流时出现的错误分类或观点,教师可以在学生组内或组间讨论纠正或教师点拨后让学生再思考。各小组在分类活动中相互合作讨论,在小组间的交流过程中逐渐获得一种认识:选择的分类角度不同,所以分类结果也不同。

在小组交流后,教师提问:通过不同的角度,得到不同分类结果,几种分类方法各有哪些优点和缺点?哪一种分类方法更加科学?学生思考分析后,并进行交流。例如,按照环境的角度,有部分生物在不同的环境中生存;从与人类的关系的角度,有些生物对人类既有益处,又有害处。学生通过比较得出:根据生物形态特征作为依据来分类,比其他的分类依据更加科学。在尝试分类的活动中,教师让学生意识到日常分类的不完善和不科学之处,以及科学分类的必要性。通过引导学生分析和交流几种分类依据,教师培养了学生的科学思维习惯和能力。

引入科学分类后,教师先让学生通过自主学习快速阅读课本内容,并要求学生思考三个问题:①科学分类的依据是什么?②科学分类的7个等级分别是什么?③最大的分类单位和最基本的分类单位分别是什么?学生能自学回答问题并初步认识到:分类的标准是生物的相似程度,生物可以按界、门、纲、目、科、属、种7个分类等级进行分类;最大的分类单位是“界”,最基本的分类单位是“种”。

教师简单介绍目前生物的分界“五界学说”的分类标准和五界,并让学生快速阅读课本“生物分界的历程”,指出科学发展是不断质疑和修正的过程。通过把思维培养和科学史结合起来,展示科学家不迷信权威和敢于怀疑的事例,教师让学生感受到批判质疑精神的启迪,培养学生敢于质疑和提出假设的科学思维。

接着,教师用PPT展示跨国明星夫妇及子女的照片,提出问题:白种人和黑种人是一个物种还是两个物种?同时,教师展示老虎和狮子,以及在人工环境下繁殖的狮虎兽图片,提出问题:老虎和狮子是一个物种还是两个物种?学生通过比较分析,回答问题,由于学生对狮虎兽了解不多,因此具有较高的探究兴趣。教师再次展示图片,介绍狮虎兽是不可以再繁殖的。学生在比较和分析的基础上发现上