基于科學思維的高中生物教學策略探究

程鵬

摘 要：本文通過問卷調查，分析高中生生物學習過程中科學思維狀況，從歸納與概括、演繹與推理、模型與構建、批判性思維四個方面展開探討，嘗試提出培養學生科學思維的教學策略。

關鍵詞：高中生物;科學思維;教學策略

高中生物學課程要求即要讓學生獲得基礎的生物學知識，又要讓學生領悟生物學家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法。這就需要教師在課堂教學中盡可能去引導學生主動地參與學習，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據、檢驗假設、發現規律等過程中習得生物學知識，養成科學思維的習慣，形成積極的科學態度，發展終身學習及創新實踐能力。科學思維是基于事實和證據，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力，可經課堂教學培養提升。

一、高中生生物學習過程中科學思維狀況及生物課堂科學思維培養的現狀調查及分析

為了解高中生生物學習過程中科學思維狀況及生物課堂科學思維培養的現狀。筆者分別對本校和兄弟學校高一年級，高二文科、高二理科、高三理科學生進行問卷調查。

問卷調查的統計結果顯示高中生物學習過程中學生的理性思維狀況有隨年級的增高而提升的趨勢，且文科生的科性思維狀況總體要比理科生差。這是因為高一年級上學期相當一部分學生會進入學習和思維的“困難期”。高一開設課程較多，學生在新知識的消化、鞏固等方面花的時間較少，而高中生物教學在學生對知識的接受能力、思考和分析問題的能力方面的要求均較初中高。文科生的思維方式大多偏向于形象思維和機械記憶，在解題思維過程中程式化或模式化的傾向嚴重，不能夠根據客觀條件的發展與變化，及時改變先前的思維過程，尋找解決問題的新途徑。同時，在思維品質方面，文科生主要表現為思維靈活性欠缺。因此，高中生物教學中要有效地培養高一學生和文科生的科學思維能力，進一步發展高二和高三理科生的科學思維素養，首要任務是促成“要我學”向“我要學”學習理論的轉變

問卷調查統計結果還顯示被調查者的科學思維水平與生物科成績呈正相關。從發展的觀點看，與高三學生生物學習過程中理性思維水平有關的是學科交叉、技能以及生理成熟的標準等;從認識論的觀點看，與學生知識水平有關的是生物科學領域的進步、新概念、新對象、新的理論體系的形成等。可見高中生生物學習過程中科學思維的發展與生物學科知識的構建間具有顯著的相關性。因此我們一線教師要從理念和方法上多引導學生加強知識間的聯系和整合，構建知識體系促進科學思維水平的提高。

通過對高三理科學生科學思維水平與教師的生物課堂教學方式的關系調查，統計結果顯示學生的科學思維水平與教師的課堂教學方式或教學理念呈正相關，可見科學思維是可以培養的，不同風格的教師教出的學生其科學思維水平差異較大。因此，在生物教學中，老師不能僅滿足于向學生傳授基礎生物知識，還應引導學生像生物學家學習，學習他們解決問題的思路和處理困難的方法，使他們在學習的過程中，養成科學思維習慣。同時要加強學法指導，如主題復習、建立經典習題集、建立思維導圖等，通過構建知識間的聯系網絡，來進一步提升科學思維水平。

二、高中生物教學中培養學生科學思維的策略

（一）歸納與概括提升科學思維

歸納與概括是指把研究對象的各個組成部分聯系起來，或把事物的個別特性、個別方面結合成整體的過程。在高考生物試卷命題中往往要求學生能夠基于生物學現象來得到相關結論Ⅰ和Ⅱ，然后再把二者進行綜合得到最后的總結論。在分析過程中，學生要對試題題意進行深入研究、展開科學判斷，不能只停留于事實表面或者相應子結論的表面。因為在高中生物教學中，教師可通過高考真題分析來著力提升學生的歸納與概括能力。

2016年全國Ⅰ卷第30題第3問考察有關光合作用強度與遺傳因素的結合知識，主要考察學生歸納與概括的能力。作為課后作業，高三學生在答題過程中，不少學生流于表面，答成“光照強度的增加，使得光合作用強度增加”。這一答案不能闡明主要觀點，只是知識描述性內容。還有部分學生只找到了結論Ⅰ，即兩組光合作用強度不同是由于環境因素低光照引起，但是卻忽視了遺傳因素的影響。這些答案均表明學生自身歸納和概括能力不足。鑒于此，筆者引導學生畫出解題邏輯圖，通過圖示對試題進行深入解析，根據“單因素”和“對照”原則得到問題答案，學生的解題思維也有一定提升。

（二）演繹與推理發展科學思維

演繹與推理是從一般性的前提條件出發，通過推理及實驗驗證得到具體結論。一般包括以下三個方面：從一般到特殊、蘊含的前提條件、前提條件與結論間存在聯系的推理。演繹推理能夠幫助學生嚴密邏輯思維，注重思維過程而并非教材內容。在生物教學過程中，教師要引導學生注意運用事實依據進行推理，提出相關證據來驗證所提出的假說，使結論有據可依，并且能夠有實踐進行驗證。因此應注重生物學史教學，有效培養學生的思維方式。

在講解孟德爾遺傳定律過程中，筆者首先引導學生對“融合遺傳”觀點進行分析，然后總結出孟德爾“顆粒遺傳”與“融合遺傳”觀點之間存在的區別，從而掌握學習要點。在此基礎上，筆者啟發學生在性狀分離比的模擬實驗中，體會到配子種類及比例對性狀分離及比例能夠起到決定性作用，借助于教材中的相對性狀測交實驗圖解分析，通過演繹推理得到理論性狀分離比，再根據測交實驗所得到的實驗數據，得到實驗結論，使學生深入理解孟德爾遺傳定律實質。在課堂教學中，可通過引導學生應用演繹推理深化相關知識的理解，有效提升課堂教學質量，幫助學生從生物實驗中獲取生物學知識。

（三）模型與建構形成科學思維

模型是人們為了認識某個對象所做的一種簡化描述。在高中生物教學中，教師可通過培養學生構建模型的能力，以模型構建引導他們進行探究學習，發揮其學習主動性，幫助他們掌握科學研究的方法，進而提升科學思維。

例如講解“DNA分子的結構”時，在回顧DNA分子的組成單位后，讓學生用自制的堿基、磷酸和脫氧核糖模型，嘗試進行模型構建，以小組探討的形式構建4種脫氧核糖核苷酸的模型，在此基礎上進一步構建多脫氧核糖核苷酸長鏈模型，在建模活動中，學生堿基配對會發生錯誤，再通過仔細閱讀教材內容，學習沃森和克里克發現雙螺旋結構的生物學史，在此基礎上進行DNA分子結構的生物模型修正，完成模型構建。在模型構建和修正過程中培養探索精神，引導其形成科學思維，從而提升學生的動手實踐能力。

總之，科學思維是可以培養的。要進一步提高學生科學思維水平除自身生理更成熟外，也離不開教師的培養。發展科學思維可以矯正過去教育偏失，強化學科育人功能，有助于提高教學質量，實現課程目標，有助于指導教師更好地理解生物學科的理科屬性和自身的責任。

參考文獻

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