科學思維在高中生物教學中的培養研究

楊位強

摘 要：新課標背景下，在高中生物教學中培養學生的科學思維對于學生生物核心素養的發展具有重要意義。文章從新課標對生物教學的要求出發，以培養學生科學思維為主要目標，采用理論研究的方式，從高中生物教學中培養學生科學思維的優勢入手，對當前生物教學中科學思維的培養現狀展開探討，并提出相應的生物教學改進策略。

關鍵詞：新課標；科學思維；高中生物；生物教學；教學改革

隨著教育改革的推進，更加重視在高中生物教學中培養學生科學思維。科學思維的培養不僅有助于提升學生的綜合素質，還能培養學生的創新能力和實踐能力。然而在實際教學中，科學思維的培養仍存在一些問題，如教師科學思維培養意識不足、科學思維培養資源不充分、缺乏明確的科學思維培養目標、教學形式單一、學生學習主動性不足等。因此，如何提高高中生物教學的科學思維培養效果，仍是當前教育改革的重要課題。

一、高中生物教學中培養學生科學思維的優勢

高中生物教學在培養學生科學思維方面具有顯著優勢，主要體現在促進學生邏輯思維能力的發展、培養學生的實證精神、激發學生的創新思維能力、促進學生綜合素質的發展等多個方面。這些優勢為在高中生物教學中培養學生的科學思維，奠定了堅實的基礎，明確高中生物教學在學生科學思維培養方面的優勢，是找出在高中生物教學中培養學生科學思維路徑的重要前提，其優勢有：

（一）促進學生邏輯思維能力的發展

在生物教學中，學生需要掌握大量的生物學知識，如細胞結構、生物化學、遺傳學等，并且需要通過邏輯思維對這些知識進行整合和理解。在此過程中，學生需要不斷進行思考、分析和歸納，使其邏輯思維能力得到逐步提升。例如，在講解細胞結構時，學生需要理解細胞膜、細胞質、細胞核等不同部分的功能和關系，在梳理這些概念之間的關系時，需要學生透過概念，運用邏輯思維理解概念內涵及關系，再進行整合。并且在講解生物化學時，學生需要理解不同化合物的結構和功能，如蛋白質、核酸等，這也需要運用邏輯思維進行整合。通過生物學習過程，學生會逐漸形成邏輯思維的習慣，并形成邏輯思維能力[1]。

（二）促進學生實證精神的發展

生物學是一門實證科學，實驗是檢驗生物學理論的重要手段。高中生物教學過程中，教師會引導學生進行實驗操作，讓學生親身體驗科學研究的過程，培養學生的實證意識。例如，在講解遺傳學知識時，教師會組織學生進行基因型鑒定實驗，讓學生通過實驗驗證遺傳學理論。在講解生物化學時，教師會組織學生進行化學反應實驗，讓學生通過實驗理解化學反應的原理。通過這樣的實驗教學，學生可以逐漸形成實證精神，增強實證意識[2]。

（三）促進學生創新思維能力的發展

生物學科與生物科學之間有著緊密的聯系，是學生了解生物科學的重要路徑。近年來，生物學科研究領域不斷涌現的新成果、新發現，如基因編輯、克隆技術等，為教師提供了豐富的教學素材，通過對這些前沿知識的探討，學生能夠產生對生物科學的興趣，以及自身獨特的思考，通過自主探究及學習，能夠激發學生的創新思維，促進創新能力的發展。例如，學生了解到基因編輯知識時，教師可以介紹學生了解網絡先進的基因編輯實驗，讓學生通過實驗理解基因編輯的原理和技術。利用網絡素材了解克隆技術等，讓學生通過網絡實驗理解克隆技術的原理和應用。在此過程中，在先進技術以及實驗解析過程的刺激下，學生也會產生新的想法與認知。

（四）促進學生綜合素質的提升

生物教學不僅涉及生物學知識，還涉及化學、物理、數學等學科的部分知識內容。學生在學習生物的過程中，可以全面提升自己的綜合素質。例如，在講解細胞結構時，學生需要理解細胞膜、細胞質、細胞核等不同部分的功能和關系，需要運用數學和物理知識進行理解。在講解生物化學時，學生需要理解不同化合物的結構和功能，如蛋白質、核酸等，需要運用化學知識進行理解。通過綜合性的學習與分析，學生可以逐漸形成綜合素質。此外，生物教學還注重培養學生的團隊協作能力和社會責任感。在實驗和項目研究中，學生需要與同學合作，共同解決問題，這有助于提高學生的團隊協作能力。同時，生物教學還強調保護環境、關愛生命等觀念，培養學生的社會責任感，這些對于學生科學思維的形成均具有重要意義[3]。

二、高中生物教學中培養學生科學思維的現狀

高中生物教學是培養學生科學思維的重要環節，然而在實際教學中，科學思維培養的現狀卻存在諸多問題。現從教師科學思維培養意識不足，導致學科功能發揮不充分；科學思維培養資源受限，教學改進效果不顯著；缺乏明確的科學思維培養目標，內容指向性不足；以及教學形式單一，學生學習主動性不足等四個方面，對高中生物教學中科學思維培養面臨的問題進行分析。

（一）教師科學思維培養意識不足，學科功能發揮不充分

新課程標準強調，生物教學需關注學生的學科核心素養，既注重知識掌握，也重視生物關鍵能力和思維能力的培養。然而在實際教學中，受考試考查要點和教師思想意識影響，部分教師過于側重理論教學，對學生的科學思維培養重視程度不夠。這導致學生雖然能掌握生物學主要內容，但在實際應用和創新能力方面表現不盡如人意。如教師在講授生物學實驗課時，過于注重實驗結果，而忽視了實驗過程中的思考與探討。這會導致學生僅能熟練操作實驗，卻未能形成獨立思考、解決問題的能力。在講授基因知識時，教師如果僅強調記憶基因型與表現型的關系，而未引導學生運用邏輯推理分析遺傳現象，就會導致學生雖然能夠解答理論性問題，但是一旦問題形式發生改變，或需要學生透過實際案例對考查點進行分析時，就會導致學生不能靈活地解決問題。

（二）科學思維培養資源不充分，教學改進效果不顯著

生物學科中蘊含豐富的科學元素，要促使學生形成科學思維，需要教師有意識地引導，并通過利用現代化技術、網絡資源、實驗資源等對教學內容進行深入挖掘。然而，部分學校在教學資源方面存在限制，導致教師在挖掘科學思維培養功能時受到制約，影響教學改進效果。例如，教師在講授實驗課程時，受到學校實驗資源有限的影響，無法讓學生親自動手操作，只能以演示的方式講課，就會影響學生科學思維的培養效果。而在網絡資源方面，如果學校網絡設施落后，教師無法充分利用網絡資源進行教學拓展，就會限制科學思維培養的深度和廣度[4]。

（三）缺乏明確的科學思維培養目標，內容指向性不足

教學目標是教學活動的“指南針”，明確的目標有助于保障教學效果。然而，在生物教學中，教師在教學目標的設計上往往更側重于知識與技能等方面的目標，而科學思維培養多以滲透的方式融入其他目標中，缺乏獨立、清晰的目標。這導致教師在進行教學設計時，內容指向性不強，難以直接針對科學思維的培養。例如，教師在設計教學目標時，將重心放在了學生對生物學知識的掌握上，而忽視了科學思維的培養。雖然教學過程中涉及科學思維的元素，但由于目標不明確，學生在學習過程中無法明確自己需要培養的科學思維能力。

（四）教學形式單一，學生學習動力不足

生物教學中，教學形式單一的問題也影響了科學思維培養的效果。在教學設計過程中，教師可能存在一定的偏好，注重某一方面的內容講解，對科學思維的考量不足，導致科學思維培養力度不夠。同時，教學形式單一，難以滿足不同學生的學習需求，課程趣味性不足等，均會影響學生的學習興趣和主動性，影響科學思維培養效果。例如，部分教師在講授生物學知識時，了解了利用PPT教學的便捷性，在后續教學中過于依賴課本和PPT，缺乏與學生的互動，就會導致學生在學習過程中缺乏參與感和興趣[5]。

三、高中生物教學中培養學生科學思維的優化策略

針對高中生物教學中培養學生科學思維方面存在的問題，需要從多角度進行改進。首先，需要轉變教師教學理念，發揮生物科學思維培養功能；其次，需要優化教學資源配置，提升科學思維培養效果；再次，應明確科學思維培養目標，提高內容指向性，并豐富教學形式；最后，采用豐富的教學形式，調動學生學習的主動性。通過這些策略，有望提高我國高中生物教學中科學思維的培養效果，促進學生全面發展。

（一）轉變教師教學理念，發揮生物科學思維培養功能

要發揮生物教學的科學思維培養功能，需要教師轉變教學理念，明確科學思維培養的重要性。有意識地引導學生形成科學思維，鍛煉學生的科學思維能力。對此，首先，應針對教師科學思維培養意識不足的問題，舉辦教師專題培訓或開展學術交流活動，幫助教師深化對新課程標準的理解，加深教師對于科學思維的認識，提高對科學思維培養重視程度。其次，應進一步挖掘生物學科的科學思維培養功能。教師可組織成研討小組，共同研究探討教材中能夠培養學生科學思維的關鍵點，確定不同教學內容中科學思維培養的要點和方式，如培養學生邏輯思維能力、培養學生的探究能力等。最后，學校可構建相應的激勵機制，通過設計考核以及獎項等，鼓勵教師持續開展研究，保障生物教學科學思維培養效果。

（二）優化教學資源配置，提升科學思維培養效果

為解決教學資源不足的問題，學校可以加大對生物教學資源的投入，教師可以利用校內外資源，與其他學校或研究機構開展合作，共享優質教學資源。例如，學校可以采購新的實驗設備或者對現有設備進行更新，以滿足生物學實驗教學的需求。可以搭建虛擬實驗室，利用計算機模擬實驗過程，讓學生在虛擬環境中進行實驗操作，提高實驗教學的覆蓋面。另外，在持續推進教育信息化2.0計劃的背景下，學校應重視網絡設施的更新，提高網絡速度，確保教師和學生在課堂上可以順暢地使用網絡資源。同時，學校可以購買生物學相關的數據庫資源，如CNKI、Web of Science等，方便教師和學生查閱最新研究成果。教師方面，可采取共享優質教學資源策略，與其他學校教師互相借鑒教學經驗，或共享實驗數據、實驗設備等資源。還可以利用多媒體教學手段，豐富課堂內容，開闊學生的知識視野。結合具體情況，學校及教師還可以開發具有特色的校本課程，如開展生物學野外考察、組織課題研究等。為學生提供更多實踐機會培養學生的科學思維能力[6]。

（三）明確科學思維培養目標，提高內容指向性

為解決缺乏明確科學思維培養目標的問題，教師在設計教學目標時，應將科學思維培養與其他目標相結合，形成明確、具體的目標。首先，教師應明確科學思維培養目標，將其與知識技能目標相結合。如在教授基因遺傳規律時，可以設置關于學生掌握基因遺傳規律知識的目標，以及關于學生運用邏輯推理分析遺傳現象的目標。其次，教師在教學過程中，可以結合科學思維培養目標設計相應的活動，如小組討論、案例分析等，以培養學生的科學思維。另外，應關注科學思維培養目標的實現程度。如在評價學生對基因遺傳規律的掌握程度時，不僅應關注學生對知識的掌握，還應關注學生運用邏輯推理分析遺傳現象的能力。最后，教師應及時調整教學策略，以提高科學思維培養的效果。如在發現部分學生對基因遺傳規律的邏輯推理能力較弱時，教師可以加強對這部分學生的邏輯推理訓練，提高科學思維培養的針對性[7]。

（四）豐富教學形式，調動學生的學習主動性

針對教學形式單一的問題，教師可以采用多樣化的教學手段，如小組討論、實驗探究、案例分析等，提高課程的趣味性和互動性。此外，還可以根據學生的興趣和特長，開展生物學相關的社團活動、競賽等，激發學生的學習興趣和主動性。如在講解生物進化論時，教師可以讓學生分組討論人類進化過程中的關鍵事件和影響因素，培養學生的科學思維和團隊協作能力。而在講解植物生長激素相關內容時，教師可設計具有探究性的實驗活動，讓學生進行實驗探究不同濃度的生長激素對植物生長的影響，培養學生的科學思維和實驗操作能力。另外教師還可以采用案例分析等方式，通過選取具有代表性的生物學案例，讓學生進行分析和討論，培養學生的科學思維和問題解決能力。教師可以根據學生的興趣和特長，組織生物學相關的社團活動和競賽，如生物知識競賽、生物學模型制作比賽等，激發學生的學習興趣和主動性。教師應充分關注學生的個體差異，以提供差異化教學策略，使學生在適合自己的學習方式中培養科學思維[8]。

結束語

綜上所述，高中生物教學的科學思維培養是一項系統工程，需要教師轉變教學理念，明確科學思維培養的重要性，優化教學資源配置，提高科學思維培養效果，明確科學思維培養目標，從而豐富教學形式，激發學生學習主動性。只有多角度進行改進，才能真正提高高中生物教學的科學思維培養效果，培養出具有創新精神和實踐能力的高素質人才。

參考文獻

[1]黃曉燕.新課改下高中生物教學中滲透環境教育的方式探究[J].考試周刊，2023（49）：111-115.

[2]買玲.高中生物教學中啟發式教學方法的應用[J].試題與研究，2023（36）：1-3.

[3]董偉佳.基于理性思維培養的高中生物教學策略[J].試題與研究，2023（33）：4-6.

[4]田雨.論高中生物教學中學生創新能力的培養[J].智力，2023（31）：40-43.

[5]孫春彥.高中生物教學中學生核心素養培養策略[J].天津教育，2023（30）：80-82.

[6]郭謙.新課改背景下構建和諧高效的高中生物課堂教學的研究與思考[J].學周刊，2023（32）：148-150.

[7]張志瀅.淺談核心素養背景下高中生物教學的創新策略[J].天天愛科學（教育前沿），2023（10）：105-107.

[8]馬香華.基于結構化教學情境的生物學概念體系建構：以“種群的數量特征”教學為例[J].江蘇教育研究，2023（19）：75-78.