新課改背景下，如何在生物教學中培養高中生的科學思維

摘 要：2017年最新頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版）》，不僅更新了教學內容、凝練了學科核心素養，還強調了學科核心素養的重要價值。核心素養是學生應具備的必要品格及關鍵能力，在其適應終身發展和社會發展的過程中起到關鍵作用。《新課標》明確指出，高中生物教學應培養學生用科學的觀點、知識、思維和方法去解決實際問題，從科學思維、社會責任、生命觀念和科學探究四個方面提升學生的核心素養。其中，科學思維是生物核心素養的重要組成，在教學中培養科學思維，是教師落實課程標準的重要環節。

關鍵詞：高中;生物教學;思維

科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，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。也即：科學思維是一種求真的思維，要嚴謹、務實、尊重事實和證據;科學思維也是一種凡事要合乎規律的思維，形成科學思維就擁有了認識事物的正確方法、解決問題的思維習慣和能力;科學思維源自科學探究，也會指導科學探究，最終形成觀念和品格[1]。學生應該在學習生物學知識的過程中逐步發展科學思維，使其可以對生物實驗進行歸納概括，可以使用文字、圖示或其他形式揭示相關生命活動的原理，總結基本的生物學規律，推測或驗證相關生命機制，并對某些生物學問題或觀點提出質疑或論證，利用邏輯推理表明個人觀點。

教師如何在生物課堂教學中培養高中生的科學思維？

一、創設問題情境，激發學生的科學思維能力。

創設聯系生活實際的問題情境。教師應合理安排教學內容，精心設計課程內容，選擇貼近生活實際的例子，貼近社會，符合當前的社會發展，通過問題情境啟發學生思考，激發學生學習興趣，激發學生的科學思維能力。例如：在《植物細胞的吸水與失水》實驗的課堂中，教師提出這樣的問題：我們去菜市場的時候會發現，菜農會在菜上面噴水，這是為什么？那又是什么東西使得菜保持堅挺的？又如：學習血糖調節這部分內容時，教師可以讓學生例舉生活中與血糖調節相關的例子。再如：在學習遺傳和變異時，創設問題情境：種瓜得瓜，種豆得豆，這體現了一種怎樣的生物學現象？為什么雙眼皮的父母會生出單眼皮的孩子？給兩種材料，高桿抗病和矮桿易感病，如何創造出集合雙親優點的矮桿抗病的優良品種？這一切的問題都可以從生物中找到答案。生物源于生活，用于生活。以生活入手，以學生的關注點入手，以最大程度調動學生學習的興趣性。教師通過創設這些問題，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以啟發學生思考，激發學生的好奇心和求知欲，培養學生學生的科學思維能力。

創設科學方法教育的問題情境。在生物課堂教學中有比較多的概念、規律和原理的建立、發展及應用過程中，蘊涵著豐富的科學方法。目前高中生物新課程中涉及的科學方法主要有：觀察法、實驗方法、歸納法、演繹法、分析和綜合法、比較法、類比推理法等。通過創設科學方法的問題情境，有助于學生形成科學的知識結構，并可引導學生掌握透過事物現象，深入本質的科學思維方法，形成科學的認知模式。例如，為了美國生物學家摩爾根運用果蠅進行實驗，證明基因位于染色體上，教師創設問題情境，學生像科學家一樣體驗生物規律的產生過程，引導學生運用假說演繹法，先讓學生提出假說，在進行演繹—遺傳圖解的分析，得到合理的解釋，最后通過測交的方法進一步驗證了假說的合理性。通過創設問題情境進行有效的科學方法教育，使學生形成科學思維。

二、巧用科學史，引導學生掌握正確思維方法

“科學史”是指科學發生發展的歷史，包括科學知識的發展、科學方法的演進以及科學家的科學精神。學習科學史，不僅可以學習生物科學知識，還可以學習科學家科學的思維和方法。學生通過科學史的學習，像科學家一樣探究生物科學的發現歷程，學習科學方法，鍛煉自身的思維品質，學習科學家刻苦鉆研的科學精神。這種精神慢慢融入到學生自身的價值觀中，在今后的學習生活中也具有這樣不怕困難，嚴謹認真、勇于探索的品質。在生物教學中，教師通過挖掘教材中與科學史相關的內容，創設科學史的問題情境，引導學生學習科學家的科學思維及實事求是、不懈探索的科學精神，培養學生的探究能力，培養學生質疑求真、創新、不畏艱辛、勇于探索的科學精神，在潛移默化中使他們模仿科學家思考問題的方式，漸漸培養他們的科學思維素養。例如，在學習《遺傳因子的發現》時，通過介紹孟德爾的事跡，進行情境渲染，觀看本章題圖的畫面：一張張孟德爾數學計算手跡的草稿，遺傳學之父——孟德爾年輕時的肖像，然后由學生講述孟德爾的生平，在這樣的情境中，提出本節內容探究的第一個問題——孟德爾獲得成功的原因是什么？全班學生無不為孟德爾敢于質疑、勇于創新和實踐的科學品質和科學精神所震撼，所感動。又如：在激素調節這一課的教學中，學生自主閱讀"促胰液素的發現"，提出以下問題：沃泰默的觀點和斯他林、貝利斯的觀點有何不同？沃泰默和斯他林、貝利斯是如何設計實驗的，結果又如何？學生思考回答后，教師給予糾正點撥，指出沃泰默的囿于定論和斯他林、貝利斯的創造性思維和嚴謹的科學態度。

三、通過實驗實踐活動，培養學生的科學思維

在現行高中生物教材中有許多探究性實驗，在實驗教學過程中，教師可以從實驗的目的，原理的分析，實驗設計思想，實驗操作過程，實驗數據分析的各個角度來創設問題情境，指導學生積極參與各種實驗實踐活動，讓學生體驗發現問題、提出問題、分析問題、解決問題的過程，調動學生積極思考，使學生從提出問題到解決問題始終處于探索的學習情境中，使每個實驗的過程都成為學生親身體驗科學研究方法的過程，通過引導學生對各種生物現象進行分析，加以綜合歸納，以獲得完整的知識，逐步發展科學思維能力，通過邏輯思維概括歸納等科學的思維方式得到理性認識，讓學生掌握科學的思維方法，提升實驗設計能力，處理分析數據的能力和動手操作的能力。例如：“植物生長具有向光性”實驗中，教師可以協助學生將無損的種子分成兩組，一組給予光照，一組不予光照，其余條件相同，探究光源會對植物造成什么影響，研究植物胚芽鞘彎曲的地方是不是在其尖端下方。通過實踐操作，不僅使學生體驗學習樂趣，還可以使學生的科學思維得到提升。此外，教師還可以通過鼓勵學生改進實驗，激發和鍛煉學生的科學思維能力。改進生物實驗，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以活躍和提高科學思維能力。如：在“種子的萌發需要的外界條件”這個實驗中，教師經常是按照教科書的步驟進行實驗，即把一種種子分別放于不同的外界濕度、不同溫度和有無被水浸泡的條件中進行實驗。我們還可以讓學生用多種種子進行實驗，觀察種子萌發的情況。在用綠豆種子進行實驗時，有學生發現，綠豆種子在水下也出現萌發的情況，實驗前的設想（種子完全泡在水下不會萌發）不一致。這時，教師引導學生思考分析，使學生明白種子萌發需要的空氣是“足夠”即可，不需要完全暴露于空氣中。這就是應用從一般到特殊和從特殊到一般的方法來認識物質及其變化規律，通過實驗的改進，鍛煉了學生的科學思維。

四、利用圖形、圖像、表格等方式，提升學生的思維能力

通過利用圖形、圖像、表格可以培養學生的抽象、比較、分析、概括等能力。在教學過程中，教師應注意將有關知識點通過圖的形式展示給學生，并運用圖文結合讀取圖中有用的信息，培養學生圖文轉換能力，有助于學生靈活運用知識，完善認知結構。教師可以嘗試讓學生將觀看到的圖形或表格轉變成文字信息，學生必須在理解圖形、表格的基礎上，加工整理，將形象、直觀的畫面概括成簡練的文字。例如：有絲分裂的過程圖解、人類遺傳病的家族圖譜、孟德爾遺傳規律的圖解等。又如：用牛奶瓶培養黑腹果蠅實驗中，以表格形式給出數據，就需要學生能夠熟練運用抽象思維方法，將表格數據抽象為果蠅成蟲數量隨時間變化的規律，進而求解。再如，在講《基因突變》這一內容時，以鐮刀形細胞貧血癥為例，通過鐮刀形細胞貧血癥病因圖解，探討發生這一疾病的原因是什么來引入基因突變的內容。接下來講解基因突變的概念，DNA分子中發生堿基對的替換、增添和缺失，而引起的基因結構的改變叫做基因突變。那么，什么是堿基對的增添、缺失、替換？通過創設畫圖解的情境就很容易理解其概念的實質。緊接著讓學生畫一段DNA片段，然后畫出增添、缺失、替換的DNA片段，展示學生所畫的圖解，進行點評，增加對概念的理解。這樣，不僅使學生對概念有了深刻的理解，還提高了學生的抽象、分析、概括等能力。

參考文獻

[1] 郭巖麗.高中生物課堂教學中對學生科學思維的培養研究[J].才智，2019（05）：133.

[2] 呂麗珊.淺談高中生物教學中對學生科學思維能力的培養[J].課程教育研究，2019（14）：176-177.

[3] 徐建華.生物教學中培養學生科學思維的策略[J].中學生物學，2019，35（05）：34-35.

作者簡介：魏彪（1992- ），男，漢族，天津人，云南師范大學在讀研究生，研究方向：學科教學（生物）。