淺談高中生物課堂教學中科學思維的培養策略

陳洋芳

摘 要：在生物學核心素養中，科學思維是深化和落實新課程改革的關鍵，在生物課堂教學中可從問題引導、模型建構、生物史學習、概念教學和科學實驗等五個方面提升科學思維。

關鍵詞：高中生物;科學思維;培養策略

On the cultivation strategy of scientific thinking in biology classroom teaching in senior high school

Abstract：In biology core literacy，scientific thinking is the key bridge to deepen and implement the new curriculum reform.In biology classroom teaching，scientific thinking can be improved from five aspects：problem guidance，model construction，biological history learning，concept teaching and scientific experiments.

Key word：High school biology;Scientific thinking;Training strategy

《普通高中生物學課程標準》（2017年版2020年修訂）中明確提出：“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?！备咧猩锏目茖W思維是理性思維，也是批判性思維和創造性思維。現代社會知識更新換代快，科學思維能力能夠幫助學生不斷求知探索，并運用科學的思維方式對事物論證試驗，有助于學生提升解決問題的思維能力，用理性的思想去解決生產生活中的問題，這也是適應新時代，面向未來都應具備的一種核心素養。

教學是培養學生科學思維能力的重要手段，應充分運用科學思維方法的研究成果，采取相應的教學策略和方法來達成教學目標。本文結合教學實踐，從問題引導、模型建構、生物史學習、概念教學和科學實驗等方面總結了幾點高中生物課堂科學思維的培養策略。

一、重視問題引導式教學，鍛煉學生的創造性思維

教師在課堂教學中要充分利用多媒體技術，如圖片、視頻、熱點時事、科學史實和實驗探究等創設問題情境，活躍學生的思維。多設置真實的情境讓學生發現問題，形成認知沖突，促進學生在原有認知上，對問題進行分析、歸納及概括，進而鍛煉學生的創造性思維。

在教學中可根據學生思維水平的“最近發展區”來設置問題，即學生通過思考分析容易解決的。這類型的問題能較好地激發學生學習的積極性，且學生能夠在教師所設定的情境中通過自主探究及合作交流，提升自身的思維品質。如在教學“基因在染色體上”一課，通過“果蠅雜交實驗”對實驗結果進行討論，基于學生已有的知識基礎上，設置了幾個由淺至深的問題：1.分析該實驗是否遵循分離定律？2.根據哪個雜交組合能夠判斷果蠅的顯隱性性狀？理由？3.摩爾根的果蠅雜交實驗與孟德爾的豌豆雜交實驗存在哪些異同點？4.果蠅白眼性狀的遺傳如何解釋？以上問題符合學生的“最近發展區”，能較有效地引導學生在課堂上開展相應的探究性活動。“以問促學”的教學策略充分體現了新課標中以學生為主體的思想，并有助于發散學生的思維，鍛煉了學生的歸納與概括能力以及創造性思維和批判性思維。

二、通過模型建構，強化學生概念的生成

模型建構教學，是過程式教學，重點不是讓學生得到這個模型，而是讓學生在這個過程中，學會使用科學方法，感受知識生成的過程，實現知識有意義的建構。模型建構是建立在大量生物學事實的基礎上對生物學規則的概括和總結，可作為培養學生科學思維的重要手段。高中生物教學中運用較多的有物理模型、概念模型以及數學模型。建構模型的過程不僅需要通過抽象、概括，抓住事物的本質，又需要將抽象的認識具象化地展現，具有很高的思維訓練價值。

課堂教學中應多引導學生運用分析綜合、歸納總結及類比推理等思維方法來實現模型建構。要根據具體的教學目標，選擇適宜的模型進行模型建構教學，注意讓學生通過嘗試建立模型，體驗建立模型建構中的思維過程，熟悉建模方法，并加深相關生物學概念的理解。如：在建立“真核細胞的三維結構”模型中，教材中并沒有指定具體的材料，而給學生自由發揮創造留出了極大的空間。在學習完細胞器和細胞核的相關知識后，以小組為單位，教師布置學生做動植物細胞模型，提醒學生制作時的注意事項，如動植物細胞的不同，細胞核和細胞器的比例，如何體現細胞器間的協調配合等。這樣的模型建構活動能夠充分激發學生學習的積極性、主動性和創造性，并在小組協作中體驗到合作學習的樂趣，有助于學生更好地掌握細胞的結構，活化了抽象概念，強化了相關概念的生成。

三、利用生物科學史，培養學生的批判性思維

“生物科學史”是以生物學產生和發展過程為框架，對具有里程碑式意義的成果的發現探索過程中科學家所遇到的難題以及相關解決方法的記錄，是落實學科核心素養的關鍵環節。很多生物學發現都離不開對歷史結論的質疑和批判，如：“光合作用的探索歷程”“DNA結構的探索歷程”和“生長素的發現”等，因此在遇到認知沖突時，要引導學生突破思維定式，敢于質疑，培養學生敢于挑戰的批判性思維。

在生物史課堂教學中，教師要創設情境，給予學生相關的研究背景，引導學生置身科學家當時的情境，明晰科學研究的思路和方法。通過重溫科學家們的探索歷程來發展學生的科學探究和思維能力。如在細胞膜成分探索歷程中，教材中安排了大量科學史的內容，可先通過資料展示，列舉科學家已觀察到的現象和已有的知識，重溫科學家們對生物學現象或結論不斷質疑和論證的過程。采用問題導學，學生分組討論，學習“提出假說”這一科學研究方法，體驗構建細胞膜結構模型的科學歷程，認同科學理論的形成是永無止境的，需要有科學探索的精神、科學思維和技術手段的結合。學生通過分析科學史，促進了學生對知識的主動建構，加深了對抽象概念的理解，有利于更好地掌握基本概念和原理。同時也體驗了科學家的探究方法，感悟到了科學家不斷探索鉆研的精神品質，從而提高學生的核心素養，體現學科育人價值。

四、聚焦生物概念的建構，提升學生的歸納與概括能力

生物學概念是建立生命觀念、提升科學思維的基礎，在生物教學中應聚焦生物學重要概念的建構，考慮概念之間內在的邏輯，形成概念體系。概念教學要求學生將大量的生物學事實進行歸納概括，需對概念有充分的理解。概念式教學策略不僅可以提高學生思維的敏捷性，也可提高學生的歸納與概括能力，促進學生科學思維的發展。

教師在教學中要幫助學生自主構建知識點，將形象具體的知識上升到抽象概括的知識，可通過實物、標本、模型和多媒體等直觀材料讓學生認識概念。在教學中要明確將概念的建立作為內容選擇和組織的目標。例如：在“蛋白質是生命活動的主要承擔者”一課中，關于氨基酸概念的生成，可先根據教材中“氨基酸的結構特點”思考討論活動，讓學生比較幾種氨基酸的結構，求同歸納，自行總結出氨基酸的結構，同時通過這樣的思維過程生成氨基酸的概念，不僅理解深刻，也容易遷移應用?！暗鞍踪|的功能和結構有何關系？”教師應當充分利用教材中氨基酸形成血紅蛋白的示意圖，啟發學生思考氨基酸如何構成蛋白質，幫助學生從圖式直觀中提煉出問題的本質并形成概念，闡明“氨基酸是蛋白質的基本單位”，“氨基酸的序列及其空間結構決定了它的功能”等概念，從而形成“蛋白質是生命活動的主要承擔者”這一重要概念。歸納與概括方法是學生在概念構建時最常用的一種思維方法，能促進有意義的學習，故可聚焦生物學概念建構，引導學生進行有意義的知識建構，培養學生的歸納與概括能力。

五、重視科學實驗過程，提升學生的演繹推理能力

生物實驗是一種以認識生命運動的本質和規律為目的的實踐，意在提高學生的實驗操作能力和科學思維品質，特別是科學思維的培養。

教師可多運用探究實驗來激發學生的思維，培養學生的創新能力和邏輯思維能力。鼓勵學生敢于對一些操作或結論提出質疑，“提出假說”，并自行設計探究方案合作討論，培養學生發現問題并解決問題的能力，提升學生的思維品質。如在“基因在染色體上”一課中，教師在介紹薩頓的假說和摩爾根的果蠅雜交實驗時可按科學史的順序，引導學生分析摩爾根的果蠅雜交實驗，再利用教材中的“思考討論”活動，啟發學生結合之前所學的假說演繹法，自主設計實驗來對摩爾根的解釋進行驗證。使學生認識到實驗驗證的重要性，進一步體驗假說——演繹法，最終認同基因位于染色體上這一事實。生物實驗是培養學生科學思維的重地，學生通過重溫科學實驗過程，置身于相應的情境，積極主動思考，能夠促使其高階思維的發展，最終達到知識學習和思維訓練的同步發展。

參考文獻

周紅.生物學核心素養在高中生物科學史教學中的實現[J].生物學教學，2017，42（06）：12-14.