基于科学史观建构和“3M认知模型”的“生物的分类"教学设计

徐益苗 赵晓燕 张烨

摘要：以建构生物分类的科学史观促进学生真实理解为目标，基于全面认识事物的“3M认知模型”，在比较、归纳、迁移应用等思维活动的基础上，领悟科学家解决生物分类问题的方法和思路，提升利用生物分类学原理分析、解释问题的能力，推动学生核心素养的发展。

关键词：科学史观3M认知模型

生物的分类教学设计

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

1教材分析及设计思路

“生物的分类”是苏教版八年级上册第五单元第十四章的内容。本章中，学生先后学习了植物、动物和微生物的多种特征，如何整理和利用这些知识并为社会生活服务是本节课主要的学习目标。

科学史观是人们对科学史的哲学思考，左右着人们对科学本质的理解，进而影响着对科学发展的看法和态度。在以往“生物的分类”教学中，教师注重以多类生物特征对比的形式建构生物分类系统模型，在学生辨析过程中归纳生物分类的依据。而对“为何要”和“为何能”达成相对统一的分类系统，学生并没有一个清晰的认识。在学习后，学生易形成生物分类“非对即错”的固化认知，对真正理解这一科学活动，发展核心素养是有影响的。在本设计中，笔者将科学史渗透入教学主线的各环节，从人类对生物认知的不断深入，进而推动生物分类不断精细化的角度，动态建构了生物分类发展的历程和系统模型的变迁，评价了典型历史人物和事件，揭示了分子生物学等手段对现代生物分类学的影响。从科学史观建构的独特视角，便于真实地落实生物学教育目标，便于学生更深入、细化地理解生物分类活动的历史特征、发展需求和时代任务。

“3M认知模型”是人们对客观世界进行认知的过程模型。人们主要通过“是什么”“为什么”“怎么做”这三个问题，分别从事物特征、因果联系和行为指导等方面揭示事物的本源，实现真正的认知。在本课设计时，笔者依据“为何做一如何做一有何用”这一认知路线设置课堂教学主线，重构教材内容，促进学生有逻辑、成体系地理解并接纳此项活动（图1）。事实上，学生在生活中已有丰富的分类活动经验，如何实现生活经验向生物分类的迁移是本节课的重点。在此过程中，笔者主要通过生活图片对比、学生举牌分类等活动来实现，同时辅以科学故事、动画视频等多种媒介为教学中可能的“认知沟壑”填缝搭桥。2教学目标

①通过对生物分类宏观发展史的认识，建构科学史观，领悟科学家解决分类问题的方法和思路，发展科学思维;

②通过对“界”发展的讨论，认识生物的多样性和统一性，理解生物分类的依据;

③运用己知的生物分类学成果，对分类相关的生物学问题做出科学的解释。

3教学过程

3.1课前准备

打印“春”“夏”“秋”“冬”字牌，准备3.3.1中“动手分类”环节道具;对“变形虫姐妹”制作的“生物分类学”科普视频（网站：https：//www.amoebasisters.com/）节选并添加翻译字幕，制作微课“发展中的生物分类学”。

3.2生物分类的目的

教师出示凌乱散放和超市整齐上架的商品两组图片，引发学生产生视觉共鸣和思考：生活中为何要分类？学生在发言和补充基础上归纳得出：通过分类，使原本复杂的事物变得有序，从而提高人们的认识效率和工作效率。这样可以建立“生物多样性”与“复杂的事物”之间的联系，引导学生体会生物分类的意义。

设计意图：教师从生活分类出发，基于学生已有经验，提出分类的目的，而后迁移至生物分类中来，使学生明确“生物分类”活动的意义和价值。

3.3如何进行生物分类

3.3.1生活中的分类

教师指定8位学生，根据其生日所在的月不同发放“春”“夏”“秋”“冬”字牌。8位学生举牌站前排，其他同学对这八位学生进行分类。在分类中，学生提问：为何能归为一类？为何不能归为一类？这样使学生明确分类依据的本质：事物之间的“异和同”。学生也可能依据性别、年龄差异进行分类，教师引导学生基于课堂生成性内容归纳：分类的具体依据可不同，对事物的认知深度影响着分类的精细程度。

3.3.2尝试分类生物

根据分类依据“异和同”的本质，学生对蝙蝠、麻雀、金鱼、蜣螂4种动物进行分类。结合学生不同的分类方案，教师介绍生物分类的主要发展史：公元前，西方古希腊哲学家亚里士多德依据动物运动方式等的不同进行分类;公元前，我国汉代《尔雅》中，将动物分为虫、鱼、鸟、兽;18世纪，瑞典生物学家林奈在《自然系统》中，依据生物的形态结构等特征进行分类。学生在发言和补充中发现：生物分类需要一个统一的系统。

设计意图：教师引导学生将“生活中的分类”结论迁移运用至“尝试分类生物”中，层层递进为生物分类铺设阶梯。对学生合理的（或与哲学家一致的）分类方案给予鼓励，使学生激发学习的热情和自信。

3.3.3林奈的分类系统

学生细读“林奈和《自然系统》”，依据材料归纳：为什么18世纪后，生物学界普遍接受林奈的分类系统？

设计意图：科学史的补充促进学生理解“林奈分类系统”被广泛接受的必要性和必然性，引导学生关注“双名制”等推广的意义。

3.3.4生物分类的等级

教师通过对比《自然系统》中提出的“纲、目、属、种”四级分类体系在当时的影响，与教材中提及的七级分类体系以及不断发展中的“域、总界、亚门”等衍生等级的发展变化使学生明确：对生物认识的不断深入，促进了生物分类的精细化。

设计意图：教师引导学生以发展的眼光看待生物分类，领悟科学工作者解决发展性问题的方法和思路。

3.3.5生物分类的依据

教师从两界分类系统，沿时间线呈现至目前主流的五界（或六界）分类系统。学生结合相关生物特征说出每一个新“界”建立的意义，在此过程中形成“生物分类主要依据形态结构、生理功能等的相似程度”的观点。同时，引导学生思考：从原生生物界建立开始，短短的一百多年，“界”数量快速增长的原因，揭示（显微和超显微）技术对科学发展的推动作用。

结合教材中“生物分类的等级”示意图，学生利用“灵长目”“人科”“黑猩猩属”“人属”为人类和黑猩猩完善具体分类。多年前，国际上基于分子生物学研究成果，将人科与猩猩科合并为人科，部分教学资料将黑猩猩划分在“大猿科”或“猩猩科”是较落后的说法。现代生物分类正在渗透更为微观的分类依据。

设计意图：随着认识世界技术和手段的发展，生物分类也在不断完善。学生要在能识得生物分类图表的基础上，理解知识的高速更迭。

3.4生物分类的成果应用

结合以上“分类等级示意图”，教师组织小组讨论：①（结合教材）作为生物分类的最基本单位，“种”有何特征？②猫和豹、豹和虎，哪对的亲缘关系更近？拥有的相似特点更多？③（可联系教材P39课外探究）己知某种生物能产生有药用价值的珍贵物质，但因稀少，你会如何利用生物分类学成果来搜寻替代资源？

设计意图：教师以启发的方式和议论的形式，促进学生自主和合作学习，实现学以致用。

3.5生物分类的发展及本课小结

教师结合自译视频“发展中的生物分类学”回顾历史，介绍分子生物学技术在现代生物分类领域的应用，以及可能产生的影响。

设计意图：教师对生物分类学宏伟发展前景的介绍激励了学生保持探究的热情、实事求是的态度，在未来做出自己的努力。

4教学反思

科学史观在“生物的分類”教学中的渗透须以促进学生真实理解，发展生物学学科核心素养为最终指向。所以，在选择科学史材料时，教师要把握好宏观性和整体性。本设计沿着古代、近现代和现代这一时间线索，精选关键人物和事件，围绕生物分类的认知性问题开展形式多样的学习活动。在使用科学史素材时，教师需关注史料发生的社会、人文和科技发展等背景，追求史料的“丰满、真实”，从而显化其中蕴含的科学思维和创新思路。当然，在一节课中，未必能面面俱到。因此，在建构科学史观的教学设计中，教师要理清科学发展脉络，做到精选“个案”、突出“主线”，最终平衡好史料丰度与课堂教学效能之间的关系。