科學(xué)思維培養(yǎng)在高中生物教學(xué)實踐用——以必修二《DNA的復(fù)制》為摘要：隨著新高考改革的不斷推進，安徽省雖然未明確何時啟動新高考改革，但已經(jīng)在2020年秋季新生入學(xué)時全面施用新教材。新教于學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，科學(xué)思維是高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。新教材是學(xué)生科學(xué)思維培養(yǎng)的良好載體，我們在教學(xué)實踐中對如何落實科進行了一些研究。本文通過以必修二《DNA的復(fù)制》一節(jié)為例進行分析，旨在對高中生物教學(xué)起到一定的幫助作用。關(guān)鍵詞：高中生物課堂；新教材；科學(xué)思維；DNA的復(fù)制引言：作為一門綜合性較高的科學(xué)學(xué)科，生物學(xué)學(xué)科在教學(xué)實踐中應(yīng)當(dāng)關(guān)注學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，這體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科的育人價值?！镀諏W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》中指出，“科學(xué)思維”是指尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度，運用科學(xué)的思維方法認識事物問題的思維習(xí)慣和能力。學(xué)生發(fā)展科學(xué)思維包括能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維等方法。如何在高中生物課堂教學(xué)中落實科學(xué)思維的培養(yǎng)呢？本文以高中生物必修二《DNA的復(fù)制》為例進行探索，力求得到一些啟發(fā)。一、充分分析教材，領(lǐng)會編教材的編寫經(jīng)過了大量的史實考證，在材料的選擇方面做了很多取舍，教材上所呈現(xiàn)的內(nèi)容突出了學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，是教師在教實課程目標(biāo)的基本教學(xué)資源。譚永平老師強調(diào)，“教學(xué)時，教材中顯性化的科學(xué)思維訓(xùn)練內(nèi)容，以及教材安排的探究實踐中的思維運用，都應(yīng)該讓所有學(xué)生都有收獲；教材引素材、科學(xué)探究活動等，也應(yīng)該努力挖掘其教育價值”。所以教師在進行教學(xué)準(zhǔn)備的時候，應(yīng)當(dāng)先對教材進行深入分析，按照核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)每個部分的編寫意圖。DNA分子的結(jié)構(gòu)是復(fù)制是分子遺傳學(xué)的基本內(nèi)容。DNA的復(fù)制是在學(xué)生已經(jīng)掌握DNA分子機構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步引導(dǎo)學(xué)生認知DNA通過復(fù)制將遺傳信息傳遞下去的過程。對DNA分子的復(fù)制有了準(zhǔn)確理解后，將有助于學(xué)生深刻認識遺傳的本質(zhì)，還可以為后面繼續(xù)了解變異和進化的相關(guān)內(nèi)容打好基礎(chǔ)。在《DNA的復(fù)制》一節(jié)中，教材包括“對DNA復(fù)制的推測”“DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)”“DNA復(fù)制的過程”三部分。這三部分內(nèi)容按照相關(guān)科學(xué)史順序進行編排，呈現(xiàn)了人類對DNA復(fù)制的認知歷程：即根據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)推測DNA復(fù)制的機制，然后通過實驗證明DNA半保留復(fù)制的機制，最后介紹DNA復(fù)制的具體過程。教材“問題探討”的情境，是沃森和克里克在論文《核酸的分子結(jié)構(gòu)》中對DNA復(fù)制方式的推測。討論題中，“堿基互補配對原則暗示DNA的復(fù)制機制可能是怎樣的”，是鼓勵學(xué)生在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，運用創(chuàng)造性思維進行分析預(yù)測。“為什么要用‘可能’二字”，是從科學(xué)本質(zhì)的角度設(shè)問，是批判性思維的體測可以很大膽，但是得出結(jié)論必須建立在確鑿的證據(jù)上，引導(dǎo)學(xué)生進行形成嚴謹務(wù)實的求知態(tài)度。在“DNA復(fù)制的推測”中，教材既介紹了沃森和克里克提出的半保留復(fù)制的假說，也選取了同時期存在的眾多其他假說中的全保留復(fù)制假說進全面的介紹科學(xué)家的探究過程，引導(dǎo)學(xué)生認識到科學(xué)研究的過程中可以提出不同觀點，但假說的正確與否需要進一步通過實驗驗證。在介紹這兩種假說的時候，教材配有“半保留復(fù)制和全保留復(fù)制示意圖”，用不同顏色表示DNA分子的母鏈和子鏈，根據(jù)假說構(gòu)建了模型，可以幫助學(xué)生更好地區(qū)別這兩種假說。在“DNA半保留復(fù)制的實驗證據(jù)”中，教材通過“思考·討論”活動引導(dǎo)學(xué)生進行演繹推理，既幫助學(xué)生了解新的實驗技術(shù)，還提升了學(xué)生運用假說-演繹法分析和解決問題的能力。在“DNA的復(fù)制過程”中，教材先介紹復(fù)制的過程，配有“DNA復(fù)制示意圖”，將文字內(nèi)容與模型相結(jié)合，易于學(xué)生理解引導(dǎo)學(xué)生對DNA復(fù)制進行歸納概括，明確DNA精確復(fù)制的原因和生物學(xué)意義。課后的“練習(xí)與應(yīng)用”中，既有通過概念檢測題對DNA復(fù)制的相關(guān)概念進行強化，也有通過拓展應(yīng)用題中的情境材料進行分析，在本節(jié)所學(xué)知發(fā)學(xué)生思考，是創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練。二、教材內(nèi)容重新組合，激發(fā)學(xué)生我們重視教材，但不是對教材內(nèi)容的照本宣科，應(yīng)當(dāng)是對教材內(nèi)容進行整合后，按照學(xué)生的認知規(guī)律設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)。每個班級、每個學(xué)生的學(xué)情是不同的。教材的編寫雖然有嚴謹?shù)乃悸?，但并不一定適合每個學(xué)生。教師教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的已有知識和學(xué)習(xí)能力重新構(gòu)建有效的知識體系。經(jīng)過全面梳理后，教師對教材內(nèi)容背后所包含的思維訓(xùn)練、科學(xué)方法的內(nèi)容有了深刻的這些內(nèi)容展現(xiàn)在學(xué)生面前卻不是簡單的平鋪直敘。教師在開展教學(xué)時應(yīng)當(dāng)將教材中的各處思維點與已有的思維技能相聯(lián)系，充分激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維。譚永平老師說，“顯性化的科學(xué)思維訓(xùn)練，起骨架作用；但是科學(xué)思維訓(xùn)練不能只靠這些內(nèi)容。科學(xué)思維訓(xùn)練還需要結(jié)合探究實踐活動、科學(xué)史合概念建構(gòu)過程來訓(xùn)練、來運用，使之豐滿、充實”。結(jié)合《DNA的復(fù)制》一節(jié)，我們做如下教學(xué)安排：1．以“問題探討”作為問題情境，引入課題用沃森和克里克的論文結(jié)束語作為情境，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論。（1）DNA作為遺傳物質(zhì)，如何把遺傳信息傳遞給子代？（2）沃森和克里克提出了半保留復(fù)制的假說，也有人提出全保留復(fù)制的假說。這兩種假說中，最主要的區(qū)別是什么？如何通過模型進行區(qū)分？正確的？用什么方法進行確定？2．通過經(jīng)典實驗分析，引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)方法探究引導(dǎo)學(xué)生分析教材“思考·討論”中的經(jīng)典實驗，理解實驗中采取的方法和思路，按照配圖進行演繹推理，完成實驗預(yù)測。由于學(xué)生不能在課堂實驗，教師通過展示科學(xué)家的實驗結(jié)果，以此驗證之前所做的預(yù)測。學(xué)生逐步進行分析，既能得出DNA進行半保留復(fù)制的結(jié)論，又能提升運用假說-演繹的方法解決問題的能力，還能體驗自主探究的樂趣。（1）實驗中用什么方法區(qū)分DNA分子中親代的母鏈和新合成的子鏈？（2）實驗中用什么方法區(qū)分假說中的不同的DNA分子？（3）如果是半保留復(fù)制，經(jīng)過演繹推理，預(yù)測結(jié)果是什么？（4）如果是全保留復(fù)制，經(jīng)過演繹推理，預(yù)測結(jié)果是什么？（5）科學(xué)家的實驗結(jié)果驗證了哪種假說是正確的？3．借助信息化手段，介紹DNA復(fù)制的過程教師搜集DNA復(fù)制的相關(guān)影像資料，與課本的文字和配圖結(jié)合，一起展示給學(xué)生，將書本靜止的圖轉(zhuǎn)化成動態(tài)的連續(xù)過程，有助于學(xué)生DNA復(fù)制的過程。教師可以通過設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生對DNA復(fù)制（以細胞核DNA復(fù)制為例）的相關(guān)內(nèi)容進行歸納和概括。（1）DNA復(fù)制的原料是什么？（2）DNA復(fù)制需要哪些酶？（3）DNA復(fù)制的模板是什么？（4）DNA復(fù)制的過程可以分為哪幾個階段？（5）DNA復(fù)制的結(jié)果是什么？（6）DNA復(fù)制有哪些特點？（7）DNA復(fù)制通常發(fā)生在什么時間？場所？（8）DNA復(fù)制的生物學(xué)意義是什么？（9）DNA復(fù)制為什么稱為半保留復(fù)制？（10）DNA為什么能精確復(fù)制？4．利用課后習(xí)題，拓展學(xué)生思維”（拓展應(yīng)用”中兩則材料通過不同的情境，引發(fā)學(xué)生延伸思考。（1）DNA復(fù)制中出現(xiàn)差錯，可能會產(chǎn)生什么影響？是不是一定會產(chǎn)生影響？DNA復(fù)制出現(xiàn)差錯，與生物多樣性有沒有關(guān)聯(lián)？（2）果蠅DNA復(fù)制時，一個DNA分子上會出現(xiàn)多個復(fù)制泡，說明DNA復(fù)制時有什么現(xiàn)象？這種現(xiàn)象有哪些生物學(xué)意義？這些問題的提出，答案是開放性的，不是為了標(biāo)準(zhǔn)答案，而是引導(dǎo)學(xué)生通過創(chuàng)造性思維提出自己的想法和判斷。結(jié)語：科學(xué)思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)和思考過程中不斷提升的學(xué)科素養(yǎng)，是一個龐大的體系，是在學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)課程的過程中逐漸形成的。趙占良老師說，“加強科學(xué)思維的教學(xué)首先要加強概念的教學(xué)”“注重引導(dǎo)學(xué)生在事實基礎(chǔ)上通過抽象和概括等思維建”“要將思維教學(xué)與科學(xué)史教學(xué)、探究活動的設(shè)計和實施有機結(jié)合起來”“教材中的‘思考與討論’‘思維訓(xùn)練’‘練習(xí)與應(yīng)用’‘復(fù)習(xí)與提高’等欄目中的思維訓(xùn)練題目，要充分利來，調(diào)動學(xué)生積極思維、討論交流，并且針對學(xué)生在交流過程中暴露的思維問題進行有效指導(dǎo)”。我們需要在日常的教學(xué)中充分挖掘教材中基于科學(xué)思維訓(xùn)練的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計好教學(xué)環(huán)節(jié)，用好教材，用活教材，讓學(xué)生在學(xué)到知識的同時，形現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的思維素養(yǎng)，能夠在真實的社會生活情境中靈活運用，對學(xué)生的終身