基于科学思维培养的生物学教学实践研究

基于科学思维培养的生物学教学实践研究

作者：黄国宝

单位：莆田市秀屿区实验中学

摘要：以"身体的防卫"教学为例，采用建立概念、析图绘图、分类推理、启发与质疑、联系材料，来训练学生综合与归纳、建模与构造、描述与推论、批判性思考、创新思维等的基本科学观念。

关键词：科学思维；生物教学；实践研究

引言：

理科逻辑思维是指依靠材料进行逻辑推理的科学思考方法，既是最高阶的哲学思维，又是主要的生命科学专业基础知识，涉及综合与归纳、描述与推论、建模与构造、逻辑性思考、创新思想等。课堂上既是学生掌握生物学基础知识的主要地方，又是训练学生科学逻辑思维的主要方式。因此，怎样通过科学课堂，比致力于对学生科学思维的训练，更具有实际价值和研究意义。

一、建立基本问题，以训练学生的综合能力和归纳性思维

总结与总结是指人们在大脑中把物体的不同部分关联开来，或把物品的某个特点、某个地方总结成总体的历程。老师采用归纳和概括的思维，引导学生透过探究生活问题和生命科学现实，构建生命科学观念。

因此，对于建立"非特异性免疫"的观念，教材先以图文结合方式展示了人类对细菌抗争的基本事实：①人类的肺部黏膜产生大量带有消毒功能的黏液，黏膜上的细纤毛能去除室内空气中的异物和病菌;②人泪腺所产生的泪水中溶菌酶高，能摧毁各种病菌的机体壁，使病菌迅速溶化;③表皮的角质层阻隔了病原菌进入人类，对表皮和黏膜上的内分泌物产生消毒效果;④胃壁的黏膜产生胃酸，能杀灭进入的病菌。

老师指导学生研究这些生理学事实，并鼓励学生总结整理出"病原菌首先受到机体的皮膚、黏膜等组成的第一道防线的阻挡"结论。然后，学生利用表皮破坏、病菌进入机体、以及吞噬细胞在组织内吞食和消化病原菌的生命现象，概括和总结了机体的"抵抗己入侵人体内病原体"第二道屏障的作用。

二、分析推导，培养学生演绎与推理能力思维

演绎和推论即从一般的实际情况入手，再经过演绎(即演绎)，得到具体说明的个别结果的活动，而老师则应指导学生根据己所知道的生命科学原理，经过讨论和探究，提出更具体的问题，对相应的生命现象作出合理解释并进行科学推测。这既有利于训练学生的语言表达技能，又促进其理论演绎能力和推理思维的开展。

因此，老师在对学生们进行"有些传染病，你只要得过一次，就不会再得第二次，这是什么原因?"的问题和探究以前，老师可首先提供有关巴斯德研究牲口炭疽病的科学史。然后老师就可根据这种情况组织学生们进行探讨，并指导学生进行下列推理：用危险性已降低的病原菌进行注射感染，使人体形成了抗体和免疫细胞。由于免疫细胞的记忆作用，可在数月甚至几十年内"记住"新入侵的该病毒，当同种病毒在第二次侵入机体后，记忆细胞就能迅速生长和分化，并形成抗体，从而清除病毒。同时因为对受二次病原菌影响的机体己有的免疫细胞，可迅速形成抗体，故再传染后也不致生病。

三、鼓励质疑，培养学生批判性思维

批判性思考指对自身或他人现有的思想和方法，采用批判性的方式，作出依据完整、逻辑严谨的反思，指出疑问，从而作出独立分析的活动。在生物学阅读活动中，老师应指导学生根据生物学原理和限定条件的角度提出问题，并引导学生进行反思和探究，辨别正误，得出不同的观点，由此来训练学生的逻辑性思考。

因此，老师在课堂上，应主动引导学生随时提出疑问，表达自己的见解。因此，常有的提问：①抗体是由抗原结合引起的吗?(抗原激活B淋巴细胞生成抗体)②免疫力对身体永远都是有利的，身体的免疫能力越强越好吗?(过强的免疫能力会损害自身组织与蛋白质，引起过敏反应，患自身免疫病)③具备对抗流感肺炎球菌功能的小白鼠传染流感病毒会得病吗?(会，因为特异性免疫力具备专一性)④能与艾滋病人握手拥抱吗?(能)⑤T淋巴细菌的功能是形成抗体，进行免疫学反映吗?(形成抗体的是B淋巴细胞)当学生们对一个现象提出了不同观点时，老师就必须抓住机会，指导学生积极参与的讨论，从而提高学生的批判性思维力。

四、联系现代科技，培养创造性思维

创造力是指个人思想行为的精神或创造力特点，在实践中，除勇于发觉困难、考虑困难之外，更主要的是要创造性地解决。科学技术的发展、现代科技产物的革新，都离不开学生创造性的思想品格。因此老师在教学中可透过结合现代科技成果，培养的创新性意识，从而开发学生的创造力。

因此，针对艾滋病患儿，尽管目前还缺乏特殊高效的用药和医疗方法，但老师们可提供几则现代的科技成果。

信息1：在二零零七年，德国科研人员为一位身患艾滋病的"柏林患者"成功移植了CCR5-A32变种的造血干细菌，从而有效地消除了血清中的HIV病毒，从而根治了艾滋病。

参考资料2：在二零一七年，邓宏魁的研究组已经形成了使用CRIS-PR/Cas九完成人造血干细胞基因编写的科学技术系统。通过基因组编排后的人造血干细胞所形成的外周血细胞具备抵御HIV病毒感染的能力。

资料3：在二零一九年，邓宏魁课题研究组、吴昊课题组和陈虎课题组在《新英格兰生物医学期刊》上刊登了名为"使用CRISPR基因编写的成体造血干细胞在患有艾滋病结合后急性淋巴细胞白血病患儿中的持续再生"的实验报告。这是我国科学家中第一次使用基因组编辑干细菌技术来诊断艾滋病患者。

老师经过组织与学生之间的交换研究材料，既增强了学生利用新技术手段来解决的意识，也较好地对学生开展了科研观念与社会责任感教育，从而增强了学生民族自豪感。

创新思维指在认知領域内，在常人、前人的认识上寻求新的认识、新的观点和新的思维方法的创新行为，而对于学生来说，在自身现有的学习知识和技能水平基础上去发明新的东西，如创造出新的思维方法、提出新的问题解决途径等，也是创新思维的表现。

结语：

逻辑思维是认知发展的基础素质，在生物学基础知识中，正确逻辑思维是人生理想、科技探索、社会理想的基石，是学生未来成长的关键品质与基础技能。老师应在生物学课堂上创造情景，根据所学内容挖掘生物学思考训练的元素，有意识地引导学生思维探究，引导学生质疑，充分调动学生学习的主体积极性，将生命科学基础知识的掌握和科学思考的训练结合于一体，以此推动学生自身素质的成长。

参考文献：

[1]杨铭，刘恩山等.在生理学课堂上训练学生理性思考[J].生物学通报，2017，52(8)：12-15.

[2]王吉文.例谈在高中生心理学课程中对理性逻辑思维的训练[J].生物学教学，2017，42(5)：13-14.

本文系秀屿区教育科学2022年度课研究成果，课题名称为《基于科学思维培养的生物学教学实践研究》。