基于科學思維培養的初中生物學教學策略應用

黃蕊

【摘要】新課改的提出以及不斷深入，在為初中生物課程教學改革工作帶來創新發展機遇的同時，也對初中生物課程教學活動提出更高要求。初中生物教師應當在傳統教學模式的基礎上做出優化與調整，針對初中學生的科學思維與自主意識展開有效培養，可以助力學生綜合素質與綜合能力協調發展。基于此，本文以肺與外界的氣體交換教學片斷課程為例，探索在初中生物課堂開展科學思維教育的實踐策略，供廣大教育界同仁參考。

【關鍵詞】初中生教育? 生物課程? 科學思維培養? 教學策略分析

【中圖分類號】G633.91 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2022）06-0148-03

一、引言

在初中生物課程教學環節培養學生科學思維，要求學生可以合理運用歸納方法、概括方法、推理方法、建模方法以及習慣性思維探索生命現象與生命發展規律，正確審視生物學科社會議題，是一種建立在邏輯思維基礎上生成的科學思維方式。為此，初中生物教師應當在生物課程教學環節，合理利用各種優質教學資源，使學生進入到深度參與、深度分析狀態，使學生大膽設想、大膽求證、科學歸納，確保科學思維能力培養可以得到有效落實。

二、在生物課程教學環節培養初中學生科學思維的重要意義

生物課程是落實“雙減”政策優勢與作用的核心載體，在“雙減”政策正式發布之前，初中生物課程一直作為實踐性較強、技能性較強的科學類學科出現。而在“雙減”政策提出以及新課改不斷深入的背景下，生物課程教學應當積極創新生物課程教學模式，不斷提升初中生物教學質量，培養學生科學思維能力與綜合素質，發揮生物課程育人功能。為此，中學生物教師應當重新定位生物課程在基礎教育階段當中的重要價值與重要作用。將模擬賽場模式、小組合作模式、個性化訓練模式引入到初中生物課程教學環節，從多角度、全方位提升中學生物課堂教學質量，在完成基礎生物知識教學任務的同時，也為學生分析能力、理解能力、想象能力、推理能力等科學思維能力發展提供助力。

（一）社會發展的必然需求

隨著移動互聯網完成普及與信息化技術的日益發展，借助技術升級與理念創新完成產品升級，將成為經濟發展的核心。國際經濟正在朝向全球化發展、統一化發展，越來越多的常規性操作，將逐漸被計算機程序所替代。為確保學生在未來職場當中擁有良好的表現，就需要在初中教育階段，對學生的科學思維展開有效培養，確保學生具備計算機無法替代的復雜性能力。信息化技術發展不僅為教育改革工作帶來創新發展動力，同時也對傳統模仿式教學、零散式教學模式帶來巨大挑戰，國內教育改革工作正在如火如荼地開展。為此，學校需要在初中生物等課程教學環節，培養學生科學思維能力，使學生形成終身學習意識，更好地適應社會發展需求，在為自身贏得良好職業發展前景的同時，也為國家發展、社會發展提供助力[1]。

（二）課程改革工作必然發展需求

自21世紀以來，結合生物學科特點，針對學生創新思維與科學思維培養開展的課程改革工作從未停止，生物學課程標準當中明確提出：基礎教育階段生物學科分屬基礎學科，因此不僅包含理論型體系，還需通過實踐操作探索解決問題的辦法。在生物學科學習環節，教師應當對學生展開科學引導，要求學生更加積極、更加主動地參與到課堂研討活動當中，提升課堂參與度，從而養成良好的科學思維能力與科學思維習慣。隨著新課改的提出以及不斷深入，初中生物教師在教學環節更加注重向學生展示，并且梳理邏輯關系，創新傳統生物課程教學策略，并且精心設計一系列生物課程教學活動[2]。在生物知識教學的基礎上，對學生開展科學思維教育。由此可見，在初中生物課程教學環節，對學生開展科學思維教育是教學改革工作的必然選擇。然而，結合目前形勢而言，部分初中生物教師仍然受到傳統教育觀念影響，對生物學科性質認知不足，仍然以傳統理論灌輸教學模式為主，這也導致學生長期處于被動學習狀態，主體優勢并未得到有效發揮。學生對所學內容的理解不夠深刻，無法完成知識內化，更加無法將所學到的知識應用于解題環節與生活實際中。因此，在初中生物課堂教學環節對學生的科學思維與創新思維展開培養價值不言而喻[3]。

（三）滿足初中時期學生發展要求

皮亞杰提出：人類借助外界環境發展思維，也會經歷由量變到質變的發展過程，不僅生理逐漸走向成熟，社會經驗以及平衡作用都會對學生思維發展帶來影響。初中時期正處于學生認知能力發展的黃金時期，然而，受到傳統教育觀念影響，思維教育并未得到初中生物教育人員的重視，甚至部分教育工作者對思維教育的重要性視而不見。這也導致初中生群體思維能力發展差異較大，部分學生已經完全進入高階思維發展狀態，但仍有部分學生處于低階思維運算階段。針對這一情況，初中生物教師應當科學開展生物教學活動，在教學環節對學生科學思維展開有效培養，助力學生思維朝向高等級發展、高層次發展。可以說任何一項學科能力，都需要學生主動參與、主動獲取，并且在解決問題的環節，不斷訓練自身思維方式。初中生物作為自然科學類學科，在學生思維能力培養方面具有得天獨厚的優勢與不可推卸的責任。因此，在生物課堂教學環節，教師不僅需要對學生基礎生物知識展開有效培養，而且需要助力學生科學思維能力發展。綜上所述，在初中生物課堂教學環節，對學生開展思維教育，是學生思維能力發展的有效途徑。

三、在初中生物課程教學環節培養學生科學思維的實踐策略

（一）科學設計認知沖突，培養學生批判性思維

科學設計認知沖突，是學生科學思維與創新思維培養的關鍵性環節，同時也是學生思維能力發展的基礎條件。但就性質而言，認知沖突可以分為以下類型，即主體之間認知沖突以及主體內部認知沖突。在認知沖突設計環節，教師應當結合學生的認知能力與興趣特點，創設課前小游戲，要求學生將雙手置于肋骨兩側，通過深呼吸感受身體變化，并且鼓勵學生大膽表達自己的觀點。學生在觀點表達環節與小組討論環節就會由于理解不同而產生認知沖突，同時學生通過現有知識無法解釋這一原理而產生矛盾，激發學生對生物知識的學習興趣與探索欲望，調動學生學習動機，從而培養學生批判性思維。其中多數學生認為吸氣可以引起胸廓擴大，而通過一系列生物知識學習，最終得出：胸廓擴大引發吸氣這一生物原理。由于教學內容與學生生活體驗產生沖突，學生通過自我反省與自我調整，重建認知結構。在此環節，初中學生的批判性思維得到有效培養。具體而言，批判性思維包括闡釋能力、推理能力、評估能力、分析能力以及自我調節能力，同時也包括求知欲望、求真思維以及敏銳思維。因此，初中生物教師應當科學設置認知沖突，有效激發學生學習興趣，使學生更加積極主動地參與到主動質疑、主動批判、主動思考的深度學習環節，并且通過生物知識學習，形成良好的批判性思維[4]。

（二）科學引入生物模型，培養學生形象思維能力

形象思維是指學生通過形象材料完成思考的思維方式，主要包括表象再現、表象想象以及表象聯想。初中生物課程當中包含大量的概念性知識與抽象型生物現象，教師可以借助模型以及其他形象幫助學生完成聯想，培養學生形象思維能力，提升學生對生物知識的理解程度，助力學生完成生物知識學習與知識內涵，提升知識遷移效果與知識應用效果。與此同時，建模思維與模型思維，是科學思維的核心構成部分。初中生物教師可以向學生提出以下問題：“在胸廓容積出現變化時，肺部會出現何種變化？”隨后向學生展示模型裝置，由塑料瓶替代胸廓設置;獨立的外形管模擬支氣管與氣管;再由氣球替代肺部器官，以更加直觀的方式呈現實驗步驟，克服生物知識抽象性過強這一教學難點，使學生以更加直觀的方式觀看到無法直接觀察的膈運動。學生通過教師演示，最終得出以下結論：膈肌收縮，胸廓擴大，肺擴大;反之則胸廓縮小，肺部收縮。學生在觀察環節，在頭腦當中生成一系列表象，聯想整個運動過程，助力學生養成良好的形象思維能力[5]。

（三）科學設計生物實驗，培養學生綜合思維

綜合思維能力設置，學生將整體劃分為局部，再由局部分別開展研究，分析后最終形成整體性思維、綜合性思維。初中生物課堂教學環節，包含大量的實驗活動。因此，初中生物教師可以通過科學設計課堂教學實驗活動，培養學生綜合思維能力以及分析能力，助力初中學生早日養成良好的課堂學習習慣，科學設計生物實驗活動，可以助力學生思維能力發展。舉例說明：在學生學完肺器官變化與胸廓變化之間的生物原理后，教師可以提出以下問題：肺部收縮與肺部擴張間，氣體運動軌跡如何？并且為學生創設趣味性實驗，學生可以通過實驗得出結論。由于初一階段學生并未接觸過初中物理知識，因此在氣壓原理方面存在嚴重認知障礙，為此，教師應當在最為恰當的教學時機，引入針筒實驗這一生物實驗活動，幫助學生理解氣壓知識。具體而言，首先，初中生物教師需要為每位學生準備針筒設備，并且要求結合教師演示開展模式操作，首先教師將針筒活塞拉出后用左手手指堵住針孔，右手緩緩推動針筒活塞，并且向學生提出以下問題：在針筒活塞緩緩推動期間會產生什么感覺？什么原理導致活塞推不動？隨后，要求學生松開針筒口，再向學生提出以下問題：活塞位置變化規律如何？針管活塞后退速度又如何？由全體師生共同完成以上實驗操作，并且得出以下結論：氣體當中帶有壓力，在容積變小時，則氣體壓力隨著提升。而在容積逐漸變大時，則氣體壓力也隨之縮小，在此之后，初中生物教師要求全體學生在針口處連接氣球，重復以上操作，向學生展開以下提問：在手指松開后氣球發生哪些變化？氣體流向如何？通過師生通力協作，最終得出以下結論：氣體流向受到氣壓影響。教師通過科學設計、科學實施實驗活動，對學生展開循序漸進的引導，最終得出以下原理：肺部擴張，內部氣壓低于外部大氣壓，產生縮氣;在肺部收縮期間，肺部內氣壓高于大氣壓，則呼氣[6]。

（四）科學設計問題鏈，培養學生邏輯思維能力

邏輯思維能力是人體特有的抽象性思維能力，人體可以通過概念分析、概念判斷、概念推理與概念論證、概念理解與概念區分形成獨特的理解與判斷。在科學思維培養環節，教師應當以清晰的邏輯，對學生展開引導，設置問題組，循序漸進地提出問題，使學生結合線索開展邏輯推理從而完成新知識學習，提升學生邏輯思維培養效果。需要注意的是，問題設計也是針對初中生開展邏輯思維培養的關鍵性步驟，在初中生物課堂，教師需要將不同類型生物知識點設計成各式各樣課堂教學問題，并且匯成完整的問題鏈，引導學生循序漸進地開展探索，解決核心問題。與此同時，在課堂導入環節，初中生物教師應當向學生提出核心性問題，要求學生通過模擬膈肌運動探索胸廓變化與肺部變化之間的關系，隨后提出以下流程：通過針筒實驗活動，探索氣體壓強與體積之間的關系，最終得出氣體運動理論與肺部變化之間的關系，整個教學以問題為核心導向。各個問題環環相扣、層層遞進，逐漸得出生物規律，培養學生邏輯思維能力，提升初中生物課程教學效率。

四、結語

總而言之，初中生物課程是針對初中時期學生開展科學思維能力培養的有效策略。初中生物教師可以通過科學設計認知沖突，助力學生養成批判性思維、科學引入生物模型，助力養成形象思維能力、科學設計生物實驗，助力學生形成綜合思維能力、引入生活化案例，助力學生形成遷移思維能力、加強課堂總結訓練，助力學生形成概括思維能力、科學設計問題鏈，助力學生形成邏輯思維能力等方式開展一系列初中生物課程教學活動。

參考文獻：

[1]吳文清.初中生物課堂開展思維教學、培育關鍵能力的教學嘗試——以“人體對食物的消化和吸收”一課為例[J].中學生物學，2020，36（4）：121-123.

[2]戴朝霞，陳雪玲.初中生物教學中培養學生理性思維的策略——以《輸送血液的泵——心臟》的教學為例[J].中學教學參考，2018，13（17）：187-188.

[3]唐倩，張鋒.基于“理性思維”的初中生物學探究活動教學策略——以“綠色植物參與生物圈中的水循環”一課為例[J].生物學通報，2017，52（9）：229-231.

[4]張若姮.初中生物實驗教學的思維挖掘與創新設計——以《綠色植物的生長需要水和無機鹽》教學為例[J].中學教學參考，2019，13（20）：1288-1289.

[5]艾萌.基于理性思維的初中生物學探究活動教學策略——以《基因控制生物的性狀》一課為例[J].神州，2018（21）：166-167.

[6]王桂玲.基于理性思維的初中生物學探究活動教學策略——以綠色植物參與生物圈中的水循環一課為例[J].新智慧，2019，13（20）：69-70.