冯俊文
陕西省榆林市靖边县第三中学 陕西省榆林市718500
摘要：高中生物课堂教学要聚焦核心素养，提高学生的科学思维能力。以“科学思维”素养水平为依据，运用三种数学或物理的方法，通过具体案例，发展学生的批判性思维能力、逻辑思维能力和创造性思维能力，激发学生学习生物的热情。
关键词：高中生物；核心素养；科学思维
《普通高中生物学课程标准（2017版）》指出，学科核心素养2——“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。“科学思维”，划分为四个素养水平，要求学生在学习过程中逐步发展科学思维，审视或论证生物学社会议题[1]。在课堂教学中，聚焦学生的核心素养，着力提高科学思维能力成为生物科教师努力探索的课题。现以“遗传”部分的教学为例来谈谈自己的理解。
一、运用归纳与概括，发展批判性思维能力
“科学思维”素养水平三指出，能够从不同的生命现象中，基于事实和证据，运用归纳的方法概括出生物学规律。归纳的要点主要是对繁杂的内容加以梳理，理清顺序抓住要点。教师在开展生物教学时，应该引导学生运用归纳的方法，帮助学生整理知识，概括出生物学规律，发展学生的批判性思维能力。
案例1：探究人教版“基因在染色体上”
探究的前提是质疑。质疑是对学习材料提出问题，是培养学生批判性思维的开始。
教师设疑：孟德尔分离定律中遗传因子的分离与减数分裂中同源染色体的分离有什么关系？
学习小组讨论：重温孟德尔的分离定律和减数分裂过程，通过讨论发现这两者存在着一种平行关系。
学习了萨顿的假说（基因在染色体上）之后，学生质疑：这一假说有没有科学性？用什么可以证明假说呢？接下来跟随生物学家摩尔根研究果蝇的遗传行为。最后，分析孟德尔的分离定律、减数分裂、萨顿假说和摩尔根的果蝇杂交实验，可以毫无疑问地归纳总结出“基因在染色体上”，有理有据。教师因势利导，由学生概括出孟德尔遗传规律的现代解释。在整个探究的过程中，问题不断，充斥着肯定与否定的矛盾斗争，提高了学生的批判性思维能力。
二、运用演绎与推理，发展逻辑思维能力
“科学思维”素养水平四指出，能够在新的问题情境中，基于事实和证据，采用适当的科学思维方法揭示生物学规律或机制，并选用恰当的方式表达、阐明其内涵。演绎与推理，又叫假说演绎推理，是一种以一般命题引出特殊命题的推理方法，其前提与结论有必然的联系，在把握了事物与事物之间内在的必然联系的基础上展开推理，引导学生养成从多角度认识事物的习惯，对发展学生的逻辑思维能力具有重要的意义。
案例2：探究人教版“DNA的半保留复制”
孟德尔的遗传定律，是生物科学史上运用假说演绎推理的经典之作。下面，运用假说演绎推理方法，师生一同探究DNA的半保留复制，找寻探究成功后的喜悦。
教师：DNA分子的复制，可能有哪几种方式？
学生讨论后回答：全保留复制和半保留复制两种。
教师：DNA是看不见的，怎样证明是哪一种复制方式呢？
学生：同位素示踪技术，可以分辨亲代DNA与子代DNA。
教师：对，我们用15N标记亲代的DNA分子，用14N标记子代DNA分子，这样，它们的分子质量就有了差别，可以用氯化铯密度梯度离心法把两种DNA区分开来。
教师：如果DNA分子的复制方式是半保留复制，用氯化铯密度梯度离心后结果会是怎样的？如果是全保留复制呢？
学生：如果是半保留复制，将亲代DNA用15N标记，放入含14N的培养基中培养一代后离心，试管中出现一条重带（15N/15N，亲代）和一条中带（15N/14N，子一代）；培养两代后离心，试管中出现一条重带（15N/15N，亲代）、一条中带（15N/14N，子一代、子二代）和一条轻带（14N/14N，子二代）。
学生：如果是全保留复制，培养一代后离心，试管中出现一条重带（15N/15N，亲代）和一条轻带（14N/14N，子一代）；培养两代后离心，试管中仍然出现一条重带（15N/15N，亲代）和一条轻带（14N/14N，子一代、子二代）。
教师：很好。如果是半保留复制，试管中应该出现三条区带；如果是全保留复制，试管中应该出现两条区带。不过，这仅仅是推测，结果究竟怎样呢？让我们看看科学家的实验结果[2]。
科学家的实验结果是在试管中出现了DNA的三条带，证明DNA的复制是以半保留的方式进行的，即亲代的两条链随着DNA的复制分别进入到两个DNA分子中。
以上探究过程，学生积极思维，运用假说演绎的方法，通过密度梯度离心法，试管中出现三条区带，从而推理得出DNA是半保留复制，有效地培养了学生的逻辑思维能力。
三、运用模型与建模，发展创造性思维能力
“科学思维”素养水平三指出，能够在某一给定情境中，运用生物学规律和原理，对可能的结果或发展趋势作出预测或解释，并能够选择文字、图示或模型等方式进行表达并阐明其内涵。高中生物学研究中的模型一般包括物理模型、数学模型和概念模型等。
模型建构是建立在对抽象知识理解的基础上，有明确的思维方向，且建构过程也是对知识的再加工。学生在认真研读分析教材的基础之上，教师创设一定的情景模式，使学生对所学知识产生浓厚的兴趣和探究的欲望，进而引导学生建构生物模型。模型建构是一种创造性思维的体现，通过建构生物模型可以逐渐培养出学生的创新思维，继而增强学生的创新性思维能力。
案例3：建构DNA双螺旋结构物理模型
高中学生建构模型时，多数是在背景知识清晰的情况下进行的。
情境：科学家沃森和克里克在建立DNA双螺旋结构模型之前，并不清楚DNA分子结构。现在，大家一同沿着两位科学家的足迹，模拟建构DNA双螺旋结构。教师介绍了DNA分子的主要特点之后，让学生先动手连接脱氧核苷酸分子。
学生讨论、交流：学习小组根据DNA分子的基本组成单位——脱氧核苷酸的分子组成，讨论要用到的材料和用具，将材料中的碱基、脱氧核糖和磷酸根据脱氧核苷酸的分子特点连接成一个个脱氧核苷酸。
教师引导：根据DNA分子结构特点，将一个个脱氧核苷酸连接成DNA单链，再根据碱基互补配对原则，完成另一条DNA单链。
学习小组充分发挥头脑风暴法，群策群力，连接DNA分子另一条单链。学生通过运用创造性思维，很容易建构出DNA双螺旋结构物理模型。
高中生物学课程中的模型建构活动，是让学生体验建立模型的思维过程，并获得或巩固有关生物学概念，从而提高学生的创造性思维能力。
总之，在新课标背景下，一线生物科教师一定要聚焦学科核心素养，努力提高学生的科学思维能力，学生才能够审视生物学社会议题。以上三个教学案例表明，高中生物课堂教学，教师一定要以学生为主体，运用三种数学或物理的方法，发展学生多种科学思维能力，激发学生学习生物的热情，从而提高教学质量。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社,2018.
[2] 韩公汉.论假说演绎推理在高中生物教学中的妙用[J].中学课程辅导·教学研究，2017（33）.