陈海萍
［摘要］ 通过高中生物学教学中的相关案例分析，尝试总结科学精神在高中生物学教学中的养成路径。研究提出，在科学实验的定量分析、科学现象的解释澄清、科学建模的推理论证、科学实践的合作修正，以及科学成果的质性评价中，增进循证探索意识，培育质疑审辩思维，生成抽象转化能力，渗透人文道德修养和涵育平权尚实精神。
［关键词］ 科学精神；
中学生物学；
循证探索；
质疑审辩；
科学实践
一、在科学实验的定量分析中助推循证探索意识
循证探索意识的养成往往基于学生对当前科学技术发展的认识，透过相关事实证据对生命现象进行不断探究。生物学实验的创新并非否定他人的实验成果和结论，而是对教材上或前人所做实验提出更具创造性和建设性的尝试，对一个实验给出更多可选择的实践方法，更深层次地思考、探寻实践结果的意义，并将具有科学精神的教学活动融入实验创新教育中，引导学生形成正确的价值观念。
严谨的科学数据能够令人信服。比如，“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验有很大的延展性，既包含丰富的基础知识，又要求具备逻辑思维能力。原实验的方案根据产物与检测试剂产生的颜色来判断产物的多少、种类，进而进行定性分析，主要注重实验原理的理解、实验材料的选择、实验试剂的选择、实验装置的设计、实验步骤的设计，以及变量分析与控制等知识。其内容介于学生现有的认知水平和可能的发展去向之间，它们的关联性符合学生的认知习惯，并为学生顺利进入下一个发展区提供了支架，但定量分析在该实验中却无从体现。对此，教师可以把现代科技根植于课堂，运用计算机数据采集系统自动、迅速地采集并记录锥形瓶溶液中溶解氧、空间中的CO2和O2浓度数值，然后用Excel软件和Origin软件制作溶解氧、CO2与O2浓度的变化曲线。这样就能准确分析在有氧呼吸过程中O2消耗量与CO2产生量之间的固定关系，进而让学生领会细胞呼吸生理变化过程中质变与量变的辩证关系，最终合理运用细胞呼吸原理解释现实生产生活中的现象，解决现实生产生活中的问题。
“思索→质疑→猜想→探究→……”不断持续，学生就在这种“不平衡→平衡→不平衡→平衡→……”的状态中真正做到独立思考，激发学习知识的兴趣，增进观察、分析能力，確定推理与假设的逻辑关系，同时在质疑中把试图陈述的问题向更深更广的层面推进，运用所获得的新知识、掌握的新技能、科学的思维方式来思考问题的成因，探索解决生活问题的基本程式。
二、在科学现象的解释澄清中培育质疑审辩思维
自然界中的生物奥秘无穷无尽，无处不在的生物知识根植于学生的生活世界，值得我们引导学生在学习过程中不断超越现实生活。如果能对人们的感知、经验、情景、判断、信念或意见表征的可信性进行评价，就能提升学生对生活的认识深度，以及学生对生命价值的重视度和理解度，改善当下生存状态。
思维起于质疑，质疑起于情境。在学生的生活前概念基础上创设情境，有利于引导学生主动形成比较全面的认识，建构自己新的认知。比如，在“食物链”教学过程中，讨论“啄木鸟是益鸟还是害鸟”时，一部分学生认为啄木鸟是益鸟，因为它的食物绝大多数是存活在树皮中对树木生长有害的虫子，而且啄木鸟食量大、活动范围也很广，这个结论可被当作真的论据接受；
一部分学生提出疑问，如果虫子藏得深，啄木鸟会给树干来一个深入追查，甚至刨洞筑巢，足以破坏树干内的组织结构；
另一部分学生还评估啄木鸟是益鸟这一观点的论据存在重大漏洞，啄木鸟敲击树干流出汁液或形成小树洞，容易吸引害虫落脚生息，对树木的生长非常不利；
还有一部分学生认为仅从啄木鸟的食谱来说，得出的结论有点片面；
甚至有一部分学生通过调查，发现啄木鸟还会啄食其他鸟类雏鸟的内脏或脑髓，并将视频的网址生成二维码，确定了在自己认知能力范围内的附加信息，削弱了啄木鸟是益鸟的论据。
生物学教学着眼于学生作为生活中人的需求，调动学生的好奇心，重视知识与生活体验的联系，贴近学生现实生活。创设生活化的教学情境，能够充实课堂内容，引导学生在原有生活体验上延伸思维触角、尊重基本事实与基本逻辑、激发学习者的认知需求、丰富生活经历、提升生活质量，以养成质疑审辩思维。
三、在科学建模的推理论证中生成抽象转化能力
高中生物学新课标要求，让学生学会用建构模型的方法解决生物学的概念、原理、过程等问题，并在建构过程中领悟建立模型的理性思维方法。通过建构模型能够使生命现象、生命过程和生命本质得到简化、纯化和外化，再现原型的各种复杂结构、功能和联系，在不断推论的过程中使科学根据和生物学事实相一致，让学生更容易地理解和掌握知识的内在规律和联系。
只有经过真正意义上的实践，才能作为我们认知生命现象的标准。如“DNA分子双螺旋结构模型”制作，需要我们建构概念模型，寻求证据了解“DNA分子结构”的基本知识，从而获得所需的相关理论，辅助对知识的深层理解；
遴选制作构建模型的基本原件，谋划寻求学生亲自动手构建DNA分子双螺旋结构模型的方法，收集、汇集前人实践中可供支持的经验，并了解结构中基本原件间的关系；
断定、揭示哪些缺失的信息会影响这一选择的合理性，再对决定该选择的优点、相关信息做出推论和判断，形成一个指向明确的计划；
最后，借助一定的技术手段，依据DNA分子中各化学成分的关系连接各基本原件，以实物形式直观地表达认识对象的特征，检验、修补、完善模型，清晰地回答所要解决的问题，反映生命现象的发生、发展，以及生物结构生理的相互联系，化解抽象的生物学难题。
无论是概念模型建构、物理模型建构，还是数学模型建构，作为思维方法和行为方式，它们都需要排除、舍弃研究对象的非本质因素。学生要想剔除非本质部分，需要基于充分的理性和事实，突出事物的本质特征，在积极参与知识建构中确定研究对象，系统、透彻地理解设置的已知和未知，使认知水平逐步由片面的感性认知转向全面的理性认知，选择合适的研究方法从具体向抽象过渡，进而凝练出抽象精当的理论和规律；
在不断推论中检验模型的科学性和准确性，将感性思维上升到理性思维，从中领悟科学探究的方法，获得创新意识与创新能力，增进批判性思维技能，让科学精神成为融入学生骨血的文化烙印。
四、在科学实践的合作修正中渗透人文道德修养
调查类探究学习是新课标提倡的学科实践活动。其立足学生的实践能力培养，在活动过程中精准记录、精确描述和精当评估，进行由此及彼、由表及里的推理，去粗取精、去伪存真，得出推理的结果，并在特定标准和语境中揭示本质、寻找规律，验证结论的正确性，以发展学生透过现象把握本质的能力。
校园活动中，让学生对校园每一种植物进行补充、认定和挂牌，完善学校绿色校园规划，这既是课堂教学的延伸，又是校内教育的重要补充、校园文化建设的重要保障，能够让学生获得更为丰富的知识。具体流程：在Excel中绘制整个校园的分布示意简图，以便对挂牌布局予以精确陈述，防止在首次认定后二次确认时找不到位置，同时也方便统筹牌子的合理分布→利用软件APP“花伴侣”“识花君”“形色”“花帮主”等开始初次认定植物名称，根据辨识结果再进行监控，网上搜索和查阅书籍进行二次确认，并标注在校园分布示意简图上，统筹挂牌的区域和挂牌的数量→查找古诗词中寄托人们主观情思、最能表现校园文化和激励学生的诗句，思考选用自己比较满意的诗句，形成人文素养→根据内容和视觉效果设计牌子的大小和版面，认识到每前进一步都伴随着困难的产生和解决，并考虑在不同区域选用固定牌子的方法→在“草料二维码生成器”中生成二维码，扫码延伸阅读，以弥补牌子版面内容的不足。如此，学生在实践过程中不断反思，发现不足，进而根据先前经验、逻辑关系和辩证方法找到解决问题的办法。
通过实践，学生学到了丰富的知识，形成了科学探究的能力，激活了合作共赢的团结意识，彰显了肩负社会责任的道德素养，同时在“问题→尝试性解决→反思、质疑、排除错误→新的问题→……”过程中有力地提高了自身综合素养。
五、在科学成果的质性评价中涵育平权尚实精神
学业评价是教学评价的重要组成部分，可分为终结性评价和过程性评价。终结性评价使用的主要方式是测验，是量化的评价方法；
过程性评价旨在了解教学实施的效果和学生学习过程中存在的问题，侧重于质性评价。
“生态系统的物质循环”一节内容在教学上有很大的延展性，教学中可以对学生的发散性思维能力和知识迁移能力进行评价。教师提出问题：我们能否获得远古时期生物的物质？请提出你的思考和想法。问题最终指向对生态系统整体性的理解，但在得出答案的过程中，还有值得探讨的问题：生态系统物质循环概念中的物质是指什么？生物圈内碳元素的主要存在形式有哪些？碳在生物群落生物体之间以何种形式流动？无机环境中的碳主要通过什么生理过程进入生物群落？生物体内的碳以何种形式进入无机环境，生物死亡后碳去向何处？古代生物的遗体变成化石燃料中的碳元素怎样返回无机环境？人类活动对碳循环有什么影响？学生需要阐明自己的意见，检视自己的思维过程，尊重客观事实，并设计必要的补救或校正错误的措施。
自我校准强化了个人感情和社会心理等方面的需求，为学生提供了展示自我的平台和机会，在对等的信息交流沟通中融评价于集体活动之中，让反馈调节更加及时，促进养成习惯、信仰、动机、兴趣等平权文化心理，从而能够调动被评价者自觉地内省与反思，使他们在讨论交流、作品展示过程中获得积极的团队情感体验，产生强大的凝聚力，更加客观、全面地认识自己，调整自身的思想行为，充分挖掘学习的潜力，形成团队共同的使命感、归属感和认同感。
［本文系江苏省教育科学“十三五”规划2020年度重点资助课题“基于大概念的高中生物學主题式教学研究”（项目编号：B-a/2020/02/49）阶段性研究成果］
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