高中生物學課堂教學中科學思維培養策略探究

摘 要：高中生物學學科基本性質與教學要求具有特殊性，教師在組織課堂教學期間，應積極創新教授理念，按照學生探究能力和邏輯思維，探尋合理的教學策略，確保學生在學習中能夠有效強化科學思維，為今后學習發展創造良好條件。文章首先闡述了科學思維的含義，然后分析了高中生物學課堂教學中培養科學思維的意義與原則，并指出部分教師在高中生物學課堂教學中培養科學思維存在的不足，最后提出了相應的解決策略，力求高效完成科學思維培養任務。

關鍵詞：高中生物學；課堂教學；科學思維

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）35-0124-06

科學思維是一種具有明確思維方向，充分思維依據，能夠對事物和問題進行觀察、比較、分析、抽象與概括的思維。在高中生物學課堂教學中培養科學思維，有助于學生深入理解知識本質，提高課堂學習質量。教師應在生物學課堂教學中，加大科學思維培養力度。然而目前部分教師在高中生物學課堂教學中，存在部分教學缺陷，導致科學思維培養效果較差。教師應針對現實狀況，設計有效的科學思維培養對策，積極創新教學內容和講課模式，設計多種實踐活動，使學生在掌握知識中，能夠逐步提升科學思維素養。

一、 科學思維的含義

科學思維是一種建立在證據和邏輯推理基礎上的思維方式，具有明確的思維方向和充分的思維依據?？茖W思維可以對問題進行全面觀察、對比分析、綜合概括。科學思維在生物學學科核心素養中屬于重要內容。高中生物學6d0f4e2c52d12edb991935799955b0c5a05dec3e087a365ca189f31a284ad58b科學思維是指在尊重事實和依據的前提下，崇尚嚴謹和務實的求知態度，通過科學的思維方式認識事務、解決問題的思維習慣和能力。學生在學習期間，需要立足生物學事實和證據，采用歸納與概括、演繹與推理、批判性思維和創造性思維等方式，探索分析生命現象和生命規律，論證生物學社會議題。

二、 高中生物學課堂教學中培養科學思維的意義

（一）有利于幫助學生形成科學的學習態度

高中生物學學科中的部分知識點極具爭議性，包含多種學說和理論。當教師在教學中培養學生科學思維時，可以幫助學生學會從科學視角看待生物學知識，學會理性分析不同學說中的生物學觀點，并從中形成獨立判斷，從而形成客觀公正的科學態度，幫助學生更好地理解生物學知識。

（二）有利于培養學生的批判性思維

在高中生物學教學中，學生需要學會對生物學知識和實驗結果進行批判性思考。但是在實際教學中發現，大部分學生由于缺乏充足的生物學知識儲備，對部分生物學實驗缺乏準確認識，盲目認可書本提供的實驗結果，缺乏良好的批判性思維。然而當教師在課堂教學中加大科學思維培養力度時，可以通過提問教學以及實驗操作等方式，引導學生學會質疑和分析相關實驗中的觀點是否合理。學生可以根據實驗操作中獲取的生物學信息，通過科學推理方式，運用已有知識和實驗結果，推斷和解釋未知現象，借助合理假設和實驗設計，提出與書本實驗不同的觀點，并提出有利的證據和理由論證自身觀點的可行性，從而有效培養批判性思維。

（三）有利于增強學生的學習能力

學習能力是教師運用科學的教學模式進行引導和啟發，讓學生親自探索有關知識內涵和應用方法，使學生在體驗學習中能夠找到適合自己的學習方法。當教師在高中生物學課堂教學中培養學生科學思維時，可以運用現代化技術創設生物學情境，讓學生通過小組合作的方式，深入思考有關情境中涉及的理論知識，根據現有學習素材探究有關知識內涵，總結生物學科學現象和規律，從而有效強化學生生物學學習能力。

三、 高中生物學課堂教學中培養科學思維的原則

（一）學生為主原則

學生是培養科學思維的主要對象。教師在高中生物學課堂教學中，應根據學生的生物學學習能力、學習需求以及學習表現等，設置科學的科學思維培養計劃，并按照學生身心發展規律和學習進步情況，定期調整科學思維培養方法，時刻結合學生的實際表現優化教學模式，保障整個教學目標、教學內容以及講課方法等都是符合學生的現實狀況的，為培養學生的科學思維創設良好的學習環境。

（二）政策為先原則

這些年我國教育領域為了提高人才培育效果，相繼頒發了新課標政策以及“雙減”政策等，并對高中生物學教學提出了新的要求，需要教師在日常教學活動中，注重學生生物學核心素養培養，確保學生在學習階段能夠形成積極向上的學習品質。在此情形下，教師在高中生物學課堂教學中培養學生科學思維時，應始終圍繞相關教育政策要求，探尋合適的教學方式，使各項教學政策都能得到有效落實。

（三）持續性原則

科學思維培養屬于隱性教育，無法在短時間內完成，需要教師在高中生物學課堂中，通過持續教育手段進行培養。再加上高中生物學學習難度較大，部分學生在學習中極易受到惰性思維影響，出現忽視科學思維培養的情況。為了切實提高科學思維培養效果，教師應在課堂導入、知識傳授、教學評價以及作業點評等環節，全面滲透科學思維，并實時針對學生學習現狀，指出學生存在的科學思維培養缺陷，向學生提出改進方法，力求通過持續性教學引導，幫助學生逐漸培養科學思維。

四、 高中生物學課堂教學中培養科學思維存在的問題

（一）教學觀念較為落后

部分高中生物學教師深受傳統教學觀念影響，過于關注每位學生試卷考試成績是否達標，在教授生物學知識中，習慣花費大量時間帶領學生勾畫重點，要求學生完成知識點背誦任務即可，并未精細講解重難點知識。這種教學表現不符合素質教育要求，部分學生受到教師影響，極易將生物學學科作為一門得分工具，在學習中未能有計劃地培養個人科學思維，從而降低了生物學課堂育人效果。

（二）講課方式較為單一

部分教師在高中生物學課堂教學中教授理論知識時，通常運用語言灌輸加黑板展示的方式，向學生闡述教材中的生物學知識，在遇到教學考察和講課比賽時，為了提升講課效果，才會將多媒體課件、小組合作學習等講課方式引入課堂中。甚至部分教師整個學期運用的講課方式基本一致，很少按照教學內容和學生學習需求變化情況，靈活創新講課方式。由于講課方式較為單一，部分學生經常在聽課中出現心神分散的情況，無法有效培養科學思維，從而影響了課堂學習質量。

（三）實踐活動存在不足

高中生物學學科需要在課堂教學中，將理論教學與實踐教學結合起來，加強學生知識與技能雙向培育，確保學生在較短時間內能夠充分掌握教學知識。但是在實際教學中發現，部分教師為了節省實踐活動時間，通常采用講臺演示的方式，向學生展示有關生物變化過程，很少為學生留有實踐操作機會，導致學生對部分生物學知識出現認知偏差，從而給科學思維培養造成不良影響。

（四）課堂互動有待優化

自從教育領域實施素質教育政策后，要求教師在高中生物學課堂教學中加大師生互動力度，注重學生邏輯思維的培養。然而在教學中發現，部分教師由于對教育政策缺乏準確理解，在提問前期未能根據教學需求以及學生學習能力精細設計提問內容，通常存在隨意提問的情況，并在提問后很少為學生留有思考時間，通常采用點名提問或學生搶答的方式。大部分教師很少在互動環節帶領學生深入分析問題，沒有向學生傳授問題解決技巧，導致學生的邏輯思維長時間無法得到有效提升，從而阻礙了科學思維發展。

（五）缺乏課堂辯論比賽

由于高中生物學學習壓力較大，部分教師為了順利完成教學任務，會利用整個課堂時間教授理論知識，沒有按照科學思維培養需求，積極組織課堂辯論比賽。這樣極易導致學生長期處于被動學習狀態，缺乏主動思考意識，無法在課堂上有效鍛煉科學思維和語言表達能力，從而影響了學生課堂學習效果。

（六）學生邏輯思維有待提升

邏輯思維與科學思維具有直接關聯，二者相互影響。但是部分學生在學習高中生物學知識時，受到應試教育影響，習慣按照課本羅列的知識點進行背誦做題，未能針對經典案例進行深度思考，通過“做出假設→驗證假設→得出結論”的方式，有計劃地訓練自身邏輯思維。甚至部分學生在解析生物學案例時，經常根據題目問題盲目照搬所學知識進行解答，沒有理性分析相關知識點是否符合題目要求。這樣不僅無形中提高了題目出錯率，還使得學生邏輯思維變差，從而給科學思維培養造成不利影響。

五、 高中生物學課堂教學中培養科學思維的策略

（一）轉變教師教學觀念

教學觀念是影響科學思維培養效果的核心因素。教師的教學觀念決定了學生科學思維培養質量。要想在高中生物學課堂教學中培養科學思維，學校應通過制訂教學戰略規劃，引導教師轉變教學觀念。在教學戰略規劃中，學校應講明培養科學思維的必要性，系統闡述高中生物學學科科學思維培養要求，引導教師嚴格按照教學戰略規劃組織教學活動，使教師在教學戰略規劃影響下，能夠有意識地發現傳統教學觀念缺陷，認清培養學生科學思維的積極作用，主動從學生視角出發，根據高中時期學生思維發展規律，了解學生生物學學習興趣，積極結合學生的生物學學習興趣開展教學活動，確保學生能夠主動投入生物學課堂中，為培養科學思維奠定良好基礎。

必修一第一章“走近細胞”要求學生能夠說明各種細胞具有相似的基本結構，但在形態與功能上有所差異。這是學生進入高中后對高中生物學習的初印象，教師可以引導學生回憶初中所學知識對已有的對細胞的認知進行歸納和總結，再引入書本中提出的細胞學說觀點，要求學生閱讀課本后梳理資料，說出各個階段的代表人物以及結論，并讓學生分享自身認可的細胞學說觀點。教師可以根據學生反饋，引導學生運用批判性思維以發現各個階段細胞學說的局限性，并從客觀公正的角度出發，告訴學生哪些細胞學說具有合理性。

必修一第一章第二節“細胞的多樣性和統一性”一節課需要學生掌握原核細胞與真核細胞的異同點。由于這節內容基于微觀世界，部分學生在剛開始接觸時，已經產生了膽怯心理。教師在課堂導入環節，根據學生理解能力以及學習需求，設計合理的教學活動，例如可以加入學生使用顯微鏡觀察的環節，或通過電子屏幕展示正在分裂的植物細胞以及口腔上皮細胞等動畫，通過彩色畫面強化知識趣味性，引導學生產生生物學學習興趣。此后，教師可以要求學生分析這些動c095391cf9cfd6aa71bb3721c3edd774畫中分別包括哪些細胞，總結這些細胞具有哪些結構特征，并讓學生運用所學知識分析造成細胞不同形態結構的原因。這樣不僅突出了學生的主體地位，還能在后期按照學生的回答有針對性地調整教學活動，為培養科學思維打好基礎。接著，回顧細胞學說內容，通過對比原核細胞與真核細胞動畫，幫助學生深入了解有關細胞學說觀點，講明哪些細胞學觀點在現代教學體系中具有可行性，使學生在掌握這節內容中，能夠逐步培養科學思維。

（二）豐富講課方式

講課方式是否靈活豐富，直接影響著科學思維培養效果。經過教學實踐發現，新課標政策和現代化教學技術，為豐富講課方式創造了良好條件。這些年隨著新課標的實施，直觀演示法、任務驅動教學法以及小組合作學習法等在高中生物學課堂教學中得到廣泛運用，并且多媒體課件、微課等現代化教學技術在課堂上得到大力普及。相比傳統單一的講課方式而言，豐富的講課方式能夠為培養科學思維營造積極向上的課堂環境，可以引導學生長時間沉浸于知識探索中，對強化學生科學思維素養具有積極作用。因此，教師在高中生物學課堂教學中培養科學思維時，應按照教學需求，積極豐富講課方式，針對生物學知識特征，靈活選擇講課方式，通過將兩種或兩種以上講課方式相結合模式，優化知識教授方法，確保學生在不同講課方式引導下，能夠有效培養科學思維。

在教學“細胞中的無機物”時，需要講解水和無機鹽在細胞中的存在形式與作用。雖然學生在日常生活中對水具有基本了解，但是從活細胞視角來看，學生對水的認知有待補充。由于在學習這節課之前，學生對構成細胞的物質有了充分了解，教師在選擇講課方式時，可以通過多媒體課件展示與這節內容有關的圖片，然后通過任務驅動教學法制訂小組合作學習任務，要求學生聯系以前學過的生物學知識，針對圖片中展示的相關信息，總結水和無機鹽在細胞中有哪些存在形式，分析無機物在細胞中的具體作用，引導學生根據現實生活經驗進行探索思考。此后，教師可以按照學號分組，讓每個小組共享思考成果，并通過講授法和板書相結合的方式，指出學生思考中存在的不足，告訴學生如何運用科學思維準確理解這節生物學知識，力求學生在后期探索學習中，能夠通過反復探索的方式，找到科學思維運用技巧，從而有效提升科學思維培養質量。

（三）通過模型建構法改進實踐活動缺陷

常言道：“授之以魚，不如授之以漁?！睂W生只有充分掌握科學思維運用技巧，才能在今后學習新型知識中，有效運用科學思維探索新型知識內涵。而模型建構法符合這一教學需求。模型建構法是新課標中首次提出的一種新型教學方法，要求教師將該項方法作為進行科學探究所需要的基本能力，培養學生運用邏輯和證據來構造和修改科學解釋與科學模型。再加上高中生物學教材中包含多種符合模型建構法實施需求的教學內容，能夠幫助學生更好地掌握生物學知識。因此，教師在高中生物學課堂教學中培養學生科學思維時，可以通過模型建構法改進實踐活動缺陷，根據教學內容指引學生利用現有知識儲備，獨立探索模型構建方式，要求學生結合模型建構體驗以及結果，總結有關知識內涵，力求學生在參與模型建構期間，能夠有效拓展知識深度和廣度，從而逐漸培養學生的科學思維。

例如，講到“DNA分子的結構”時，教師可以先教授基礎知識，然后帶領學生前往實驗室，要求學生在實驗室中自主準備橡皮泥、木棍等實驗材料。此后，教師可以講明實驗活動主題，要求學生自主制作DNA雙螺旋結構模型，教師可以通過“基本單位→單鏈→平面雙鏈→立體空間結構”的引導方式，讓學生先運用現有實驗材料構建脫氧核苷酸模型，要求學生在構建模型中，注意觀察三種物質的連接位置是否準確。同時，教師可以引導學生組裝脫氧核苷酸長鏈，要求學生根據現有信息材料，分析該模型構建技巧，讓學生在實驗期間，注意將“磷酸-脫氧核糖”骨架排列在外側，并推測脫氧核苷酸之間通過“磷酸-脫氧核糖”相互連接產生的效果。此后，教師可以讓學生構建脫氧核苷酸雙鏈，并運用所學知識將構建好的鏈條整合起來，構建DAN雙螺旋結構模型，并選擇部分學生說出不同DNA雙螺旋模型的共同特征。這樣學生可以根據構建體驗，運用制作好的模型說出答案，并運用模型中的外側“脫氧核糖”和“磷酸”交替連接構成的基本骨架，內側氫鍵連接形成的堿基對等，論證自身答案的準確性。教師可以針對學生的回答，分析學生是否養成科學思維，并指出學生在論證和分析中存在的漏洞，幫助學生逐步形成嚴謹的科學思維，不斷提高科學思維培養效果。

除上述模型外，概念模型的構建也是課堂教學中切實可行的一種方式。在高三復習過程中，學生對物質含量變化的判斷及其原因表述表現出畏難心理，這是可以在課堂教學中給學生搭建橋梁的。在“血糖平衡調節”一課中，我們往往要分析某因素對血糖濃度的影響。這時，“血糖的來源與去路”模型就十分重要。教師引導學生主動說明該因素影響的是哪一過程，再總結“來源→某物質→去路”的通用模型，并加以練習，這就完成了概念模型的建構。在未來遇到這樣的題目時，鼓勵學生主動運用這樣的科學思維方式，以舉一反三的方式應對變化。在運用過程中還應注意，模型的建構不應過于復雜，以防應用時出現難以轉換、因素雜糅等情況。

（四）借助分層提問優化課堂互動

分層提問是指通過設計不同難度的問題進行提問。分層提問不僅是教師引導各層次學生理性思考分析的重要方式，還是了解學生聽課效果的關鍵渠道。相比傳統滿堂問而言，分層提問更加注重學生主體性，能夠引導全體學生充分參與到課堂互動中來，可以妥善解決傳統課堂提問缺陷，對培養科學思維具有推動作用。因此，教師在高中生物學課堂教學中培養科學思維時，可以借助分層提問優化課堂互動，按照科學思維培養需求，以學生生物學學習能力為基礎，為學困生、中等生、優等生設計不同難度的問題，確保不同層次學生都能在分層提問引導下，對相關問題進行理性分析、創造性回答，使不同層次學生的科學思維都能得到不同程度的發展。

例如，講到“神經調節與體液調節的關系”時，教師在復習舊知識中的神經調節和激素調節時，可以為學困生提出記憶型問題，如神經調節的基本方式是什么？反射弧的結構組成是什么？在導入新課中，可以為中等生設計理解型問題，如坐過山車時，明知道乘坐過山車是安全的，為什么會心跳加速？乘坐過山車時人體所作的反應中哪些是神經調節？哪些是激素調節？在講解到體液調節概念時，教師可以在分析實例中，為優等生設計富有創造性的問題，如當自身賽跑時，為什么會呼吸加快？在此期間體液調節產生了哪些反應？通過對比這些問題可以發現，針對學困生提出的問題難度最低，優等生的問題難度最大。為了切實提高課堂互動質量，教師可以在問題提出后，為學生留有部分思考時間，讓學生根據所學知識進行創造性回答。當學生出現問題回答不準確現象時，教師不應直接講解正確答案，而是要精細分析有關問題的考查重點，分享相關問題解決辦法，引導學生思考問題、回答錯誤原因，并告訴學生如何通過科學思維總結正確答案，力求學生在深入探索問題答案中，能夠逐漸形成良好的科學思維。

（五）運用團隊合作組織辯論比賽

隨著新課標政策推行，高中生物學課堂逐漸從講堂變為學堂。在此情形下，傳統一言堂教學環境不符合需求，教師需要積極實施辯論比賽。相比平鋪直敘的課堂教學而言，辯論比賽可以為學生提供論證論點的機會，可以使學生在查找論據、相互辯論中，對教學知識形成理性認識，從而切實培養科學思維。因此，教師在實施高中生物學課堂教學中，應按照學生以往學習表現設置合適的教學方式，積極運用團隊合作組織辯論比賽，根據教學內容指定辯論比賽題目，要求每個團隊自主設計論點、尋找論據。教師可以作為引導者組織辯論比賽開展過程，向學生滲透正確論點和論據，保障學生在參與辯論比賽中，能夠有效發展科學思維。

例如，講到“基因對性狀的控制”時，教師可以在知識點教授完畢后，按照學號分隊，根據班級學生總數，控制好每個分隊人數。然后教師可以圍繞“基因、蛋白質與性狀的關系”，提出“人的身高是否與基因對性狀的控制有關”辯論題目，正方為有關，反方為無關。教師可以讓學生從單基因對性狀的控制、多基因對性狀的控制以及環境對性狀的影響等角度出發，設計與該辯論題目有關的辯論論點，通過現有學習渠道，如互聯網和專業書籍等，整理有關辯論素材。在辯論比賽開展的過程中，教師可以向每個團隊通過抓鬮的方式決定上場順序，并讓每個團隊提前標明自身是正方還是反方，按照所選辯論方向展開辯論。當部分學生在辯論中出現知識引用錯誤的情況時，教師可以及時指出不足，引導有關團隊改正缺陷，防止辯論期間出現錯誤思想，影響科學思維培養效果。當辯論比賽開展結束后，教師可以講明自身對該辯論題目的看法，并系統闡述辯論論點和論據。這樣學生可以通過對比分析的方式，加深自身對這部分知識的理解，從思想意識到面對生物問題不能擺脫理論和事實進行思考，學會有理有據判斷，從而不斷增強學生科學思維培養質量。

（六）利用翻轉課堂訓練學生邏輯思維

翻轉課堂的實質是角色翻轉、學習翻轉和評價翻轉，課堂學習決定權從教師轉移給學生，由學生在課前通過看視頻、翻書籍的方式，總結相關知識內涵，然后讓學生在課堂上扮演教師角色，負責分享自身對相關知識的理解情況。經教學發現，翻轉課堂能夠有效激發學生的主體意識，幫助學生在短時間內有效鍛煉邏輯思維，提升科學思維培養效果。因此，教師在開展高中生物學課堂教學時，可以利用翻轉課堂訓練學生邏輯思維，按照教學內容設計課前學習清單，有計劃地整理互聯網中的學習視頻推薦給學生，要求學生自學基礎知識。課堂上教師讓學生以陣營單位負責講課，將課堂教學時間、教學內容講解機會全部留給學生，并按照學生講課表現，有計劃地進行補充糾正，確保學生在參與翻轉課堂中，能夠有效強化邏輯思維，提高科學思維培養效果。

在高三二輪復習課“提高農作物產量”這一專題中，首先要突破的難點是植物光合作用和細胞呼吸之間的關系。這時，如果只局限于方程式的書寫，對知識的理解往往不那么直觀。教師可以邊講解、邊引導學生將葉片中細胞質基質、線粒體中發生的呼吸作用畫成圖形，再讓學生自主繪制葉綠體的圖形，最終聯系二者之間的物質，讓學生主動說出凈光合速率小于零、等于零及大于零時葉肉細胞內的物質變化情況，進一步提問“這個模型是否正確”，引導學生主動發現葉肉細胞與植株的區別，制造了認知沖突。這有利于學生成為課堂的主體、學習的主人，也有利于學生積極思考，逐步發展科學思維。

六、 結論

綜上所述，高中生物學教學模式改革對學生學習發展而言具有至關重要的影響。教師通過加強學生科學思維培養，有利于幫助學生形成科學學習態度，培養批判性思維，增強學習能力。然而由于高中生物學教學挑戰性較高，教師在教學中培養學生科學思維時，極易受到教學觀念落后、講課方式單一以及實踐活動存在不足等因素影響，導致科學思維培養質量較低。為了有效提高科學思維培養質量，教師應全面分析教學缺陷，根據實際存在的問題，設置相應處理策略，轉變教師教學觀念、豐富講課方式、通過模型建構法改進實踐活動缺陷、借助分層提問優化課堂互動、運用團隊合作組織辯論比賽、利用翻轉課堂訓練學生邏輯思維，采用多種方法全面創新生物學教學，使學生能夠更好地融入課堂學習中來，不斷提升科學思維培養效果。

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