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【摘 要】本文主要从理性思维这一维度出发，论述基于培养学生理性思维的教学设计，并以减数分裂的教学设计片段为例加以说明，分析在进行教学设计中应该注意的问题，以期为一线教师提供参考。
【关键词】减数分裂 理性思维 教学设计
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）08B-0091-02
生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学，有着科学的特征，即通过假设、观察、实验等一套科学过程技能来研究生物学现象，解决自然界问题，并在解决问题和解释生物现象过程中运用基于证据和逻辑的思维方式。这种基于证据和逻辑的思维方式便是核心素养中提倡的理性思维。核心素养之理性思维的提出是生物教育理性的回归，将有望打破“生物是理科中的文科”的说法，使生物恢复到应有的科学高度。
教学设计是保证课堂教学活动成功的前提条件，培养学生的理性思维应始于教学设计，下面笔者将具体谈谈基于培养学生理性思维的教学设计的一些思路，并以减数分裂教学片断为例加以说明。
一、设计思路
在教学实践中，对比学习、模型建构都能提升学生的理性思维，前人多有研究，在此不多赘述，笔者主要谈谈以下两种。
（一）设置问题组，帮助学生形成重要概念
思维的具体过程就是不断发现问题和解决问题的过程，鲁宾斯坦说过“思维通常是由问题情境产生的，并且以解决问题情境为目的”。理性思维的培养也应该是在问题、思维、再问题、再思维不断反复的过程中逐渐深化。
科学概念是反映客观事物的本质属性的科学思维的基本形式，是人们运用科学思维将感性材料反复抽象而形成的理性的认识。因此，可以从概念形成的角度出发，在教学设计时，一方面，先梳理本节课需要学生掌握的概念，然后设置一组相互关联的由浅及深的问题来帮学生形成这些概念，学生通过思考解决这些问题得到了思维的发展；另一方面，教师在问题的解决过程中也能够及时发现学生的思维障碍进而帮助其发展。
（二）培养科学史意识，重视科学史的利用
科学史是培养学生理性思维的一个好材料。科学史是科学所面临的问题以及解决这些问题的历史，也是构成科学概念结构的基本原则的发展史，因此科学史中往往蕴含科学家研究过程中的各种科学思维。教师如果能够对科学史进行精心设计，学生在形成科学概念的过程中便也发展了其归纳、演绎与推理、批判性思维等多种思维能力。对科学史的精心设计并不是止于教材上提供的科学史料，因为教材上提供的科学史料往往是科学家无数次选择后的一条能够通往成功的途径，其包含的科学思维是有限的。笔者认为对科学史的精心设计应该是基于教材的科学史，最大限度地还原科学家在研究过程中遇到的种种可能，这种种可能便是我们需要让学生去思辨与推理所在。
重视科学史的利用，也不仅仅是说要重视对教材中呈现的科学史料的利用，而且更重要的是要建立科学史的思想。所谓科学史的思想就是说在分析处理教学内容时多问下自己为什么是这样的，科学家一开始的发现便是这样的吗？那如果不是的话，他们在这之前还想到了些什么？然后按照这一思索的结果选择性地设计问题情境引导学生去思考，去构建他们的概念。
二、“减数分裂”教学设计
（一）回顾“有丝分裂”，导入“特殊的有丝分裂”
[师〗请一位同学简单地描述有丝分裂过程中染色体行为的变化，教师根据学生的描述适时地在 PPT 上呈现相应的有丝分裂模式图。设置问题：
1.有丝分裂过程中染色体和 DNA复制了多少次？分裂后的结果怎样？
2.姐妹染色单体存在哪个时期？其特点是什么？
〖生〗大致地描述了有丝分裂过程中染色体行为的变化，认真思考并回答相关问题。
1. 染色体和 DNA 都是只复制了一次；有丝分裂完成后 DNA 随染色体平均分配到了两个细胞中。
2.有絲分裂前、中期都有姐妹染色单体存在；姐妹染色单体是对染色体复制完成后未分离之前的一条染色体上两条染色单体的称谓，它们由一个共同的着丝点连接，具有相同的遗传信息。
（设计意图：回顾有丝分裂过程及与新课密切联系的知识、概念，理清学生潜在的知识误区，利于有丝分裂与减数分裂的对比学习）
（二）挖掘减数分裂的科学史，设置问题组，帮助学生形成减数分裂的概念
【史料1】1875 年，赫特维希在观察海胆卵的受精作用时，发现精核和卵核的融合。1884 年，斯特拉斯伯格观察被子植物的受精作用过程时，发现了和赫特维希在动物细胞中所观察到的同样现象。
〖师〗根据史料和学生的可能反应，设置问题组。
（问题 1）当时的科学家还没认识到有丝分裂之外的分裂方式存在，如果你们是当时的科学家，你们认为精子和卵子是怎样形成的呢？
〖生〗有丝分裂（不知道，反正不是有丝分裂）。
〖师〗追问：认为不是经有丝分裂形成的同学请阐述你们的理由。
〖生〗因为如果进行的是有丝分裂，那么受精卵的染色体便会加倍，这与事实不符。
〖师〗（问题 2）那同学们，你们能否猜测一下精子和卵子进行的是哪种分裂方式？
〖生〗生殖细胞的形成经过的是一种特殊的有丝分裂，这种分裂方式能够使细胞的数目减半。
〖师〗（问题 3）我们应该怎么去验证我们的猜想呢？
〖生〗学生各抒己见，说出自己的想法，如继续实验等。
【史料2】1883 年，科学家用体细胞中只有两对染色体的马蛔虫做材料进行研究，发现马蛔虫精子和卵细胞中的染色体数目都只有体细胞的一半，而在受精卵中又恢复成两对染色体。再后来，对果蝇和人的精子、卵细胞和受精卵进行研究也得到了相同的情况。 〖师〗（问题 4）这则材料说明了什么？
〖生〗这说明了在生殖细胞的形成过程中确实存在另一种分裂方式，有性生殖形成精子和卵子过程中染色体数目减少一半。
〖师〗（问题 5）那这种分裂方式是在哪种生殖方式的什么阶段中呢？它分裂的结果是什么？
根据材料分析，并适时指点：我们把精子和卵子统称为成熟的生殖细胞。
〖生〗这种分裂方式发生在进行有性生殖的生物产生成熟生殖细胞时，其分裂的结果是染色体数目减半。
〖师〗归纳：后来，科学家就将这种进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂方式，称为减数分裂。
（设计意图：教科书上并没有提供完整的科学史，我们可以适当地挖掘。在此基础上设置逻辑紧密的系列问题，渗透逻辑思维；同时，“猜想”“验证”渗透了问题解决的方法；如此，学生在解决问题的过程中也发展了其分析、推理和归纳等科学思维能力）
（三）基于科学史意识组织教学语言，渗透科学观
【同源染色体、联会、四分体的讲解】在观察减数分裂的时候，科学家在显微镜下模糊地看到某细胞里面存在一个奇怪的现象，染色体成对成对地存在。当时，也不知道里面发生了什么。经过了不懈的探索，科学家终于发现原来配對的两条染色体，形状和大小一般相同，最重要的是，在染色体的相同位置上有着相同的基因。由此可以推测，同源染色体中的一条来自父方，一条来自母方。这种同源染色体两两配对的现象便叫作联会，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。科学家研究还发现四分体中的非姐妹染色单体之间会发生交叉互换。
〖师〗问：（1）联会有啥意义？（2）染色体片段的互换为什么是发生在非姐妹染色单体之间而不是在姐妹染色单体之间，它有啥意义呢？
〖生〗相互讨论，大胆说出自己的想法。
（设计意图：独特的语言组织，让学生在听讲的同时知道科学概念的形成是一个漫长的需要不懈探索的过程，培养学生正确的科学态度，这也是意义或者说内涵所在，学生只有通过思考，明确联会、交叉互换的意义才能够真正地掌握这些概念）
（四）对比学习，集中突破学习障碍
在 PPT 上展示哺乳动物精子的形成过程图解和动物细胞有丝分裂模式图，然后让学生比较二者的异同。通过对比哺乳动物精子的形成过程图解和动物细胞有丝分裂模式图，可以发现一次减数分裂相同于发生了两次有丝分裂，第二次减数分裂与有丝分裂相差无几，学生在学习了有丝分裂的基础上对此阶段的理解应该是无障碍的，减数第一次分裂便成了学生的学习障碍。在此过程中注意听学生的想法，鼓励学生多说多谈，再次明确学生的障碍点，然后详细讲解减数第一次分裂中与有丝分裂不相同的地方。如此，学生自主对比学习，发展其识图能力、比较和分析等能力。
（五）模型建构，加深理解
实践也是培养学生理性思维的一种方式，学生通过亲手制作模型才能理解减数分裂这一过程。因此，在学生理解减数分裂的主要特点后，再让学生以小组的形式用橡皮泥制作减数分裂过程的模型，然后教师作指导，将共性问题一起讲解，最后播放减数分裂的动态视频，使内容系统化。
总之，学生理性思维的培养，最主要的是让学生学会思考。教师需要做的便是创设各种能够激发学生思考欲望的问题情境，适时发现学生的思维障碍，并加以引导，或提供相应的材料帮助其思考，即在教学设计中巧设问题并渗透解决问题的思维方式，然后应用于实际教学。
【参考文献】
[1]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009
[2]向 洪.当代科学学辞典[M].成都：成都科技大学出版社，1987
[3]恩斯特·迈尔，涂长晟译.生物学思想发展的历史[M].成都：四川教育出版社， 2010
[4]王永胜.生物学核心概念的发展[M].北京：人民教育出版社，2007
【作者简介】梁静华（1993— ），女，广西师范大学生命科学学院硕士研究生；周岐海（1976— ），男，广西师范大学生命科学学院教授。
（责编 卢建龙）
【关键词】减数分裂 理性思维 教学设计
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）08B-0091-02
生物学是研究生命现象和生命活动规律的一门科学，有着科学的特征，即通过假设、观察、实验等一套科学过程技能来研究生物学现象，解决自然界问题，并在解决问题和解释生物现象过程中运用基于证据和逻辑的思维方式。这种基于证据和逻辑的思维方式便是核心素养中提倡的理性思维。核心素养之理性思维的提出是生物教育理性的回归，将有望打破“生物是理科中的文科”的说法，使生物恢复到应有的科学高度。
教学设计是保证课堂教学活动成功的前提条件，培养学生的理性思维应始于教学设计，下面笔者将具体谈谈基于培养学生理性思维的教学设计的一些思路，并以减数分裂教学片断为例加以说明。
一、设计思路
在教学实践中，对比学习、模型建构都能提升学生的理性思维，前人多有研究，在此不多赘述，笔者主要谈谈以下两种。
（一）设置问题组，帮助学生形成重要概念
思维的具体过程就是不断发现问题和解决问题的过程，鲁宾斯坦说过“思维通常是由问题情境产生的，并且以解决问题情境为目的”。理性思维的培养也应该是在问题、思维、再问题、再思维不断反复的过程中逐渐深化。
科学概念是反映客观事物的本质属性的科学思维的基本形式，是人们运用科学思维将感性材料反复抽象而形成的理性的认识。因此，可以从概念形成的角度出发，在教学设计时，一方面，先梳理本节课需要学生掌握的概念，然后设置一组相互关联的由浅及深的问题来帮学生形成这些概念，学生通过思考解决这些问题得到了思维的发展；另一方面，教师在问题的解决过程中也能够及时发现学生的思维障碍进而帮助其发展。
（二）培养科学史意识，重视科学史的利用
科学史是培养学生理性思维的一个好材料。科学史是科学所面临的问题以及解决这些问题的历史，也是构成科学概念结构的基本原则的发展史，因此科学史中往往蕴含科学家研究过程中的各种科学思维。教师如果能够对科学史进行精心设计，学生在形成科学概念的过程中便也发展了其归纳、演绎与推理、批判性思维等多种思维能力。对科学史的精心设计并不是止于教材上提供的科学史料，因为教材上提供的科学史料往往是科学家无数次选择后的一条能够通往成功的途径，其包含的科学思维是有限的。笔者认为对科学史的精心设计应该是基于教材的科学史，最大限度地还原科学家在研究过程中遇到的种种可能，这种种可能便是我们需要让学生去思辨与推理所在。
重视科学史的利用，也不仅仅是说要重视对教材中呈现的科学史料的利用，而且更重要的是要建立科学史的思想。所谓科学史的思想就是说在分析处理教学内容时多问下自己为什么是这样的，科学家一开始的发现便是这样的吗？那如果不是的话，他们在这之前还想到了些什么？然后按照这一思索的结果选择性地设计问题情境引导学生去思考，去构建他们的概念。
二、“减数分裂”教学设计
（一）回顾“有丝分裂”，导入“特殊的有丝分裂”
[师〗请一位同学简单地描述有丝分裂过程中染色体行为的变化，教师根据学生的描述适时地在 PPT 上呈现相应的有丝分裂模式图。设置问题：
1.有丝分裂过程中染色体和 DNA复制了多少次？分裂后的结果怎样？
2.姐妹染色单体存在哪个时期？其特点是什么？
〖生〗大致地描述了有丝分裂过程中染色体行为的变化，认真思考并回答相关问题。
1. 染色体和 DNA 都是只复制了一次；有丝分裂完成后 DNA 随染色体平均分配到了两个细胞中。
2.有絲分裂前、中期都有姐妹染色单体存在；姐妹染色单体是对染色体复制完成后未分离之前的一条染色体上两条染色单体的称谓，它们由一个共同的着丝点连接，具有相同的遗传信息。
（设计意图：回顾有丝分裂过程及与新课密切联系的知识、概念，理清学生潜在的知识误区，利于有丝分裂与减数分裂的对比学习）
（二）挖掘减数分裂的科学史，设置问题组，帮助学生形成减数分裂的概念
【史料1】1875 年，赫特维希在观察海胆卵的受精作用时，发现精核和卵核的融合。1884 年，斯特拉斯伯格观察被子植物的受精作用过程时，发现了和赫特维希在动物细胞中所观察到的同样现象。
〖师〗根据史料和学生的可能反应，设置问题组。
（问题 1）当时的科学家还没认识到有丝分裂之外的分裂方式存在，如果你们是当时的科学家，你们认为精子和卵子是怎样形成的呢？
〖生〗有丝分裂（不知道，反正不是有丝分裂）。
〖师〗追问：认为不是经有丝分裂形成的同学请阐述你们的理由。
〖生〗因为如果进行的是有丝分裂，那么受精卵的染色体便会加倍，这与事实不符。
〖师〗（问题 2）那同学们，你们能否猜测一下精子和卵子进行的是哪种分裂方式？
〖生〗生殖细胞的形成经过的是一种特殊的有丝分裂，这种分裂方式能够使细胞的数目减半。
〖师〗（问题 3）我们应该怎么去验证我们的猜想呢？
〖生〗学生各抒己见，说出自己的想法，如继续实验等。
【史料2】1883 年，科学家用体细胞中只有两对染色体的马蛔虫做材料进行研究，发现马蛔虫精子和卵细胞中的染色体数目都只有体细胞的一半，而在受精卵中又恢复成两对染色体。再后来，对果蝇和人的精子、卵细胞和受精卵进行研究也得到了相同的情况。 〖师〗（问题 4）这则材料说明了什么？
〖生〗这说明了在生殖细胞的形成过程中确实存在另一种分裂方式，有性生殖形成精子和卵子过程中染色体数目减少一半。
〖师〗（问题 5）那这种分裂方式是在哪种生殖方式的什么阶段中呢？它分裂的结果是什么？
根据材料分析，并适时指点：我们把精子和卵子统称为成熟的生殖细胞。
〖生〗这种分裂方式发生在进行有性生殖的生物产生成熟生殖细胞时，其分裂的结果是染色体数目减半。
〖师〗归纳：后来，科学家就将这种进行有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂方式，称为减数分裂。
（设计意图：教科书上并没有提供完整的科学史，我们可以适当地挖掘。在此基础上设置逻辑紧密的系列问题，渗透逻辑思维；同时，“猜想”“验证”渗透了问题解决的方法；如此，学生在解决问题的过程中也发展了其分析、推理和归纳等科学思维能力）
（三）基于科学史意识组织教学语言，渗透科学观
【同源染色体、联会、四分体的讲解】在观察减数分裂的时候，科学家在显微镜下模糊地看到某细胞里面存在一个奇怪的现象，染色体成对成对地存在。当时，也不知道里面发生了什么。经过了不懈的探索，科学家终于发现原来配對的两条染色体，形状和大小一般相同，最重要的是，在染色体的相同位置上有着相同的基因。由此可以推测，同源染色体中的一条来自父方，一条来自母方。这种同源染色体两两配对的现象便叫作联会，联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫作四分体。科学家研究还发现四分体中的非姐妹染色单体之间会发生交叉互换。
〖师〗问：（1）联会有啥意义？（2）染色体片段的互换为什么是发生在非姐妹染色单体之间而不是在姐妹染色单体之间，它有啥意义呢？
〖生〗相互讨论，大胆说出自己的想法。
（设计意图：独特的语言组织，让学生在听讲的同时知道科学概念的形成是一个漫长的需要不懈探索的过程，培养学生正确的科学态度，这也是意义或者说内涵所在，学生只有通过思考，明确联会、交叉互换的意义才能够真正地掌握这些概念）
（四）对比学习，集中突破学习障碍
在 PPT 上展示哺乳动物精子的形成过程图解和动物细胞有丝分裂模式图，然后让学生比较二者的异同。通过对比哺乳动物精子的形成过程图解和动物细胞有丝分裂模式图，可以发现一次减数分裂相同于发生了两次有丝分裂，第二次减数分裂与有丝分裂相差无几，学生在学习了有丝分裂的基础上对此阶段的理解应该是无障碍的，减数第一次分裂便成了学生的学习障碍。在此过程中注意听学生的想法，鼓励学生多说多谈，再次明确学生的障碍点，然后详细讲解减数第一次分裂中与有丝分裂不相同的地方。如此，学生自主对比学习，发展其识图能力、比较和分析等能力。
（五）模型建构，加深理解
实践也是培养学生理性思维的一种方式，学生通过亲手制作模型才能理解减数分裂这一过程。因此，在学生理解减数分裂的主要特点后，再让学生以小组的形式用橡皮泥制作减数分裂过程的模型，然后教师作指导，将共性问题一起讲解，最后播放减数分裂的动态视频，使内容系统化。
总之，学生理性思维的培养，最主要的是让学生学会思考。教师需要做的便是创设各种能够激发学生思考欲望的问题情境，适时发现学生的思维障碍，并加以引导，或提供相应的材料帮助其思考，即在教学设计中巧设问题并渗透解决问题的思维方式，然后应用于实际教学。
【参考文献】
[1]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009
[2]向 洪.当代科学学辞典[M].成都：成都科技大学出版社，1987
[3]恩斯特·迈尔，涂长晟译.生物学思想发展的历史[M].成都：四川教育出版社， 2010
[4]王永胜.生物学核心概念的发展[M].北京：人民教育出版社，2007
【作者简介】梁静华（1993— ），女，广西师范大学生命科学学院硕士研究生；周岐海（1976— ），男，广西师范大学生命科学学院教授。
（责编 卢建龙）