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指向科学思维的设问

——以“人体能量的供给”教学为例

摘要：思维训练的核心理念是相信“人脑可以像肌肉一样通过后天的训练强化”。科学思维是生物学学科核心素养的重要组成部分，其培养和发展应落实在课堂学习过程中，教师可以通过科学、合理、有效的设问，训练和考查学生的科学思维。本文以苏教版七年级生物学“人体能量的供给”为例，概述如何通过有效设问，训练、考查学生的科学思维方法，以达到预期教学目标。

关键词：科学思维；有效设问；初中生物学

科学思维是人们正确认识客观世界和改造客观世界的有效工具。是生物学学科核心素养的要素之一，是形成生命观念的重要途径，也是科学探究的重要组成部分。学生的科学思维是在学习过程中逐步发展的，这就要求教师在课堂教学中有意识地训练和考查学生的科学思维。“学起于思，思源于疑，疑解于问”，好的问题能激发学生的思维，引发学生的深度思考。问题对于学生而言是一种“催化剂”，驱动他们强烈的探究知识、解决问题的欲望。通过解决问题，就会增强他们的成就感，从而更激发他们的求知欲望。在课堂教学中，如何通过有效设问，对学生的科学思维进行训练，本文以“人体能量的供给”一节为例，尝试通过选择真实情境，有效设问，训练和考查学生的科学思维。

一、明晰知识框架，理清内在逻辑

“人体能量的供给”选自义务教育《生物学》（苏教版）七下第十章“人体内的物质运输和能量供给”中第五节的内容。本节是在学习了“人体的消化与吸收”、“人体的血液循环”、“人体和外界环境的气体交换”、“人体内的气体交换”等知识后，进一步学习“人体生命活动的能量供给”的内容，说明“能量来自细胞中有机物的氧化分解”，其释放的能量用于生命活动和维持体温。与本节有关的重要概念有“在生物体内，细胞能通过分解糖类等获得能量，同时生成二氧化碳和水”和“人体各个系统相互联系、相互协调，以完成生命活动”。本节内容与前面章节的内容具有内在的逻辑关系，运用比较、分析、综合、归纳等科学思维方法，帮助学生建构起重要概念，形成“人体是统一的整体”的系统观念。

二、根据教学目标，梳理关键问题

根据《义务教育生物学课程标准》的内容要求，围绕发展学生学科核心素养的要求，在充分进行学情分析的基础上，制订本节教学目标：

（1）通过类比体外燃烧过程中物质和能量的变化，说明能量来自细胞中有机物的氧化分解。

（2）通过阅读分析“常见食物的热价”和“从事不同强度的人每天所需要的能量”的资料，计算青少年每日能量的供给，设计营养合理的“一日食谱”。

（3）通过体温测量、资料分析，说出人体维持体温相对稳定的重要性。

针对本节课的教学目标，梳理出能激发学生思维，引发学生深度思考的三个关键问题：

（1）人体所需的能量来自何处（哪里）？

（2）细胞中有机物氧化分解释放的能量都到哪里去了？

（3）维持体温的相对稳定，对生命活动有什么重要意义？

如何解决上述关键问题，在教学过程中还需要设置相应的生活情境，通过实验演示、分组实验，以及引发学生步步深入思考、层层推进的小问题，培养和训练学生的分析、比较、综合、归纳和演绎的科学思维能力。

三、解决关键问题的情境和设问

1.实验分析设疑，综合分析释疑

人体所需的能量来自何处？通过连环设问和学生分组“测量不同食物中的能量”实验和教师利用气体传感器的演示实验，引导学生对实验现象、数据进行比较、分析来解决。

分组实验前，老师抛出“我们每天都要吃饭，这是为什么呢？”“食物中含有能量吗？”等两个问题，以激发学生探究学习的兴趣。这两个问题也有助于学生将前面所学过的“人体需要的主要营养物质”、“人体的消化与吸收”的知识迁移至本节内容的学习。食物中是否含有能量，通过学生分组实验，对实验数据进行分析比较来验证。小组同学选择同等质量的花生和核桃仁，用酒精灯点燃食物后，迅速移至试管下方，对试管内的清水进行加热，待材料燃尽，记录加热后的最终水温，称取燃尽后食物质量并记录。

（注：课前，进行了预实验，确定被测食物质量为0.3g。这样既可以保证实验效果明显，也可以避免水沸腾溢出试管而造成危险。）

在指导学生分组实验时，提出思考与交流的问题：（1）食物燃烧过程中可燃烧的是什么物质？（2）比较加热前、后，试管内水温的变化，推测水吸收热量的来源。（3）比较不同食物组实验前后水温变化的数据，发现了什么现象？学生基于实验观察，结合前面“人体需要的主要营养物质”的学习，回答出“食物中可燃烧的物质是有机物”；通过加热前后水温的比较，学生发现食物中含有能量，并且可以通过燃烧释放出来，释放出的能量使水温提高，水吸收的热量来自食物中有机物的燃烧。比较不同食物组实验前后水温的变化，学生发现花生组实验前后温差比核桃仁组的低，同质量的核桃仁燃烧时释放的热量比花生的多现象，进而归纳“不同食物种所含有的能量是不同的”。

接着教师演示“食物在密闭容器中燃烧”的实验