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基于科学思维培养的初中生物大情境教学
摘 要:培养学生的科学思维能力是初中生物学重要的教学目标之一,创设大情境进行教学,对培养学生包括科学思维在内的生物核心素养具有重要作用。从初中生物学视角出发,以“生物的命名和分类”一课为例,架构了起境—承境—转境—合境的课堂教学路径,引导学生深入和梳理大情境统领下的多个小情境,运用比较和分类、归纳和演绎、抽象和概括、分析和综合的方法,切实促进学生科学思维的发展。
关键词:科学思维;初中生物学;大情境教学
《义务教育生物学课程标准(2022年版)》中强调了“运用科学思维,探讨真实情境中的生物学问题”。从生物学视角出发,科学思维是基于事实证据,对现实生活或生物学研究中的客观事物、现象和规律进行认知的过程中所采用的包括比较和分类、归纳和演绎、抽象和概括、分析和综合等科学的思维方法的整合。发展学生的科学思维能力,是初中生物学科重要的教学目标之一。
陶行知先生曾说过:“只有通过生活,教育才能发挥其作用并真正地成为教育。”生物学是一门自然学科,其知识与生活息息相关,生活化的教学情境是学生获得学科知识的重要载体,也是发展科学思维能力的重要途径。学生通过包括生活化情境在内的各种情境,体验生物学知识发生、形成和发展的过程,在思考、论证、解决问题的过程中,不断提升模型建构、科学推理、科学论证以及质疑创新等科学思维能力。然而,在实际的初中生物课堂中,虽基于情境的教学方式受到了普遍重视,但情境的呈现存在碎片化、跳跃化的问题,学习的内容缺少连续性和逻辑性,导致学生的思维缺少连贯性与递进性,不利于学生科学思维的发展。
因此,课堂上可以围绕一条主线设计教学情境,即大情境。大情境贯穿课堂始终,分为“起境、承境、转境、合境”四个环节,学生可以在这一大情境中不断深入讨论、分析、体验、感悟,激活思维,建构概念,提升能力,培养志趣。现以苏科版初中生物学七年级下册《环境中生物的多样性》第14章第1节“生物的命名和分类”(以下简称为“本课”)一课为例,来分析“促进科学思维发展的初中生物大情境教学”的实施路径。
一、起境:创设大情境,激活科学思维
起境是指在课堂一开始时就创设大情境。“学起于思,思起于疑。”初中生物课堂要想激活学生的科学思维,首先要做的就是创设具有问题性、真实性、实践性和社会性的大情境,充分调动学生学习的积极性,驱动学生快速地进行思考,从而起到统领整节课的作用。一般生物学教学中的情境可以通过生活现象、结合知识应用、结合试题材料、结合科学史、结合直观示意图、通过探究实验、结合古诗词文化知识和从学生的前概念引出新问题等方式创设。
在本课伊始,教师首先呈现学生熟悉的卡通人物“派大星”,引导学生猜测:“‘派大星’这种海星是否存在于现实生活中?”充分激发了学生的学习兴趣。接着,播放中国科学家发现并命名的“派大星”背板海星入选2020年十大海洋生物新物种的新闻视频,引导学生思考“派大星”命名的合理性。通过现实的新闻事件与前概念之间形成的认知冲突,自然地激发了学生探究生物命名方式的热情。与此同时,创设的“派大星”大情境贯穿整节课的始终,帮助学生逐步深入分析与解决一系列的问题,不断激活学生的科学思维。另一方面,“派大星”这一大情境突出了中国科学家的成就,也在一定程度上激发了学生的爱国主义情感,发展了学生社会责任的核心素养。
二、承境:分解大情境,发展科学思维
承境是指承接起境阶段所创设的情境,是大情境教学的核心部分之一。通过将大情境分解成一个个具有内在逻辑关系的小情境,将纷繁复杂的教学内容按照学生的认知发展顺序串联起来,完成对大情境的深化与拓展。在这一阶段,学生需要运用比较和分类、归纳和演绎、抽象和概括、分析和综合等科学思维方法,解决一个大问题统领下的若干个小问题,在有利于学生形成良好认知结构的同时,也不断地发展了学生的模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维能力。
在本课中,教师可以创设“走进菜市场”“走进花鸟市场”“走进水世界”等真实的生活小情境,引导学生体验生物俗名的缺点,从而产生科学命名的愿景。接着,创设林奈探索科学命名方法的科学史小情境和判断生物教材中和生活中所涉及生物名称类型的知识应用小情境,引导学生对比分析俗名与学名的优缺点,比较学名与人名的相似之处,从而判断“派大星”背板海星命名的合理性,进一步发展了学生的科学推理与批判性思维的能力。与此同时,学生在体验科学家探索之旅的过程中,也进一步形成了勇于探索、不断创新的精神。
三、转境:延伸大情境,深化科学思维
转境是指改变原有的切入点,从另一个角度出发创设新的情境。然而这一新的情境,并不脱离大情境,而是在同一个大情境的统领下,对承境部分的转折或延伸。这一阶段所创设的新情境,也可以进一步分解成层层递进的若干个小情境,从而引导学生进行更深层次的思考,不断地发现问题、分析问题和解决问题,进一步促进科学思维的深度发展。
本课中,学生在解决了“派大星”背板海星命名合理性问题的同时,也初步了解了属名与生物分类地位的关系。接着,教师引导学生通过课本上的目录快速寻找水螅图片,创设如何科学分类的新的问题小情境:通过引导学生判断俗名中具有“鱼”字生物的类型,引出生物分类的发展史;通过比较《生物学》《动物学》《无脊椎动物学》《昆虫学》和《蝴蝶》等书籍,找到了解菜粉蝶的生长发育和行为最理想的一本书,从而分析归纳出生物分类的特点与规律;通过创设对“派大星”背板海星命名人的采访资料小情境,引导学生思考科学分类与科学命名的关系。学生在“派大星”这一大情境中,通过层层递进的小情境,不断提升了科学思维的深度和广度,而且认识到了科学分类是科学命名的基础,生物学研究者只有在具备了大量的分类知识的前提下,才有可能对新物种进行正确的鉴定与命名,从而产生投身于生物科学研究的热情。
四、合境:整合小情境,提升科学思维
合境是指对多个小情境的梳理与归纳、反馈与提升。以大情境统领的课堂中出现多个具有内在联系的小情境,对这些小情境进行全面总结,便于学生进一步构建系统的知识框架和形成整体的科学思维。与此同时,将小情境中所涉及的相关知识点以整体的形式进行及时反馈,也能进一步促进学生综合运用能力的结构化与功能化。
在本课的最后环节,教师首先呈现海星的相关资料,引导学生自主构建本节课的概念图,小组讨论后修正,并在全班进行交流与完善。这一过程中,学生构建了生物概念之间的联系,形成了整体的思维,同时也提高了自主学习与合作学习的能力。接着,呈现车厘子和樱桃的图片及学名,引导学生结合本课所学内容判断两者是否属于同种生物。通过生活化的情境问题,学生的知识掌握情况得到了及时反馈,并将生物学知识运用到了生活中去,提升了知识的综合运用能力。此外,在这一环节,教师可以推荐学生在课后阅读《本草纲目》《解密绿色档案》《中国鸟类野外手册》《动物的朋友圈》等书籍,并提出问题:动植物究竟是如何分类的?这一活动可以进一步激发学生深入探究的兴趣,也为下节课做了铺垫。
初中生物课堂按照“起境—承境—转境—合境”四个环节,结合学生认知结构特点和教材内容,切实开展大情境教学,有效激活、发展、延伸和提升了学生的科学思维。本课创设了“派大星”背板海星的命名是否合理的讨论话题,并将这一话题作为主线贯穿于整节课,串联起了各个知识点,形成了生物命名与分类的大情境。在我们的生活中,与生物学有关的一个话题、一则材料、一个人、一件事都可以成为大情境。此外,本课将原情境不做提炼地呈现在学生面前,这样的大情境没有排除干扰因素,学生犹如面对生活中的真实场景一般,充分激发了学习的好奇心,主动探索、自主互动、学以致用,充分提升了科学思维能力。然而,当原情境不利于学生学习时,教师需要根据教学目标对原情境进行合理的加工与处理。因此,初中生物教师在进行大情境教学时,更需要成为一个有心人,细心观察生活,不断积累生物素材,合理创设、分解、延伸和整合情境,以期不断促进学生科学思维的发展。
参考文献:
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