基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養策略

生物學是自然科學的重要分支，高中生物課程的教學目標不僅在于知識的傳授，更在于科學思維能力的培養。科學思維作為一種高階認知能力，涵蓋觀察、假設、推理、實驗驗證等核心要素，是學生理解生物學原理和解決復雜問題的關鍵素養。BOPPPS模式是一種以學生為中心的結構化教學框架，包括導入、目標設定、前測、參與式學習、后測、總結六個環節，為科學思維的培養提供了理論支持與實踐路徑。該模式強調互動性與反饋機制，契合建構主義學習理論與深度學習理念，能夠有效整合知識體系與思維方法，促進學生的概念理解與能力遷移。在當前教育改革背景下，將BOPPPS模式應用于高中生物學科學思維培養，不僅是對傳統教學范式的創新，也是提升學生核心素養的重要探索。

一、BOPPPS模式概述

BOPPPS模式是一種以學生為中心的教學設計框架，旨在提高教師教學效果和學生學習體驗。該模式包含六個關鍵環節：導入（Bridge-in）、目標設定（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（ParticipatoryLearning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）[1]。

導入環節通過創設情境或提出問題吸引學生注意力，激發其學習興趣。目標設定環節確定學習的具體目標，為學生提供清晰的學習方向。前測環節用于診斷學生的知識基礎和潛在盲點，幫助教師調整教學策略。參與式學習環節是核心環節，強調學生在課堂中的主動參與，借助討論、實驗、案例分析等形式促進學生的深度學習。后測環節通過測試或展示評估學生的學習成效，檢驗目標達成度。總結環節梳理知識點并提煉方法，幫助學生內化所學內容。

二、基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養價值

科學思維是高中生物學課程的核心素養之一，體現在觀察、假設、推理、實驗驗證等關鍵環節中。在生物學教學中，學生需要觀察自然現象，基于已有知識提出問題和假設，并通過實驗設計和數據分析來驗證假設，最終得出結論。這一探究過程不僅要求扎實的學科知識，還需要邏輯性、批判性和創造性的思維品質。而BOPPPS模式以其結構化的設計為科學思維的培養提供了有力支持[2]。其中，明確的學習目標能引導學生聚焦核心概念，關注科學思維的具體應用；前測環節有助于診斷學生的知識盲點和思維誤區，為個性化教學提供依據；參與式學習環節是科學思維培養的關鍵環節，通過實驗探究、小組討論等活動，學生能夠親身體驗科學探究的過程，鍛煉觀察、推理等能力；后測環節通過展示學習成果評估學生的思維發展水平；總結環節則有助于學生梳理科學方法，形成系統的科學思維框架。

三、基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑

（一）課程導入：創設生物情境，激發學習興趣

基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑強調以學生為中心，通過結構化教學環節激發學習熱情。貼近生活的現象和趣味問題能夠吸引學生的注意力，為科學思維的培養奠定興趣基礎和探究起點[3］。教師可從學生熟悉的生活場景中選取與教學內容相關的現象，如植物的向光性、食物的腐敗、人體運動后的生理變化等。在設計問題時，教師應注重問題的層次性，既要有一定的挑戰性以激發深度思考，又要避免過于復雜導致學生產生畏難情緒。

以人教版高中生物學必修1第5章第4節“光合作用與能量轉化”為例，教師可從學生熟悉的植物生長現象入手，如提問：“為什么植物在陽光下能茁壯成長，而長期處于黑暗中卻會枯萎？”或將一株健康生長的綠植與一株因缺乏光照而發黃的植物進行對比，引導學生觀察并思考光照對植物的重要性。為進一步深化學生對知識的理解，教師可結合實際生活案例，比如舉出溫室種植通過控制光照提高作物產量的例子，讓學生了解光合作用的實際意義。此外，在提問設計上應注意層次性，先從簡單問題開始，如“光合作用需要哪些基本條件？”再逐步過渡到更復雜的問題，如“光反應與暗反應之間有何聯系？”這種由淺入深的方式既能減輕學生的認知負擔，又能激發其探究欲望，為后續深入學習光合作用的核心概念和培養科學思維奠定堅實基礎。

（二）目標設定：聚焦核心概念，明確思維方向

基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑強調以目標為導向的教學設計，突出核心概念與思維能力的結合。教師可通過細化認知目標和思維技能目標，為學生提供清晰的學習指引，確保教學過程圍繞科學思維的培養展開，提升學習的針對性和有效性[4]。在目標設定環節，教師應深入分析教學內容，提煉出本節課的核心概念和關鍵知識點，并將其轉化為具體、可操作的學習目標。教師可將課程核心概念分解為若干子目標，推動學生逐步掌握重點內容。

例如，“光合作用與能量轉化”一課的核心概念包括光合作用的實質、光反應與暗反應的相互關系、物質和能量在光合作用中的動態平衡。基于此，教師可設定以下學習目標：學生能夠描述光反應和暗反應的主要步驟及關鍵產物，明白光合作用的基本過程；能解釋ATP和NADPH在能量轉化中的作用，理解其生物學意義；能夠識別光合作用中的輸入和輸出物質，并比較不同條件下光合作用效率的變化。這些目標能幫助學生從知識記憶逐步進階到高階思維能力的運用，促進學生對重點內容的深入理解與掌握。

（三）前測環節：診斷知識盲點，定位思維起點

基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑注重以學生為中心的教學設計，強調針對性和實效性。診斷知識盲點和定位思維起點能為教學提供精準的起點數據，有助于教師調整教學策略、搭建思維支架，提升教學的個性化與科學性[5]。教師可設計簡短的問卷或測試題，內容涵蓋本節課所需的核心概念和前置知識，重點考查學生對關鍵生物學原理的理解程度以及可能存在的認知誤區。問題形式可以包括選擇題、填空題或開放式問題，既便于快速收集數據，又能反映學生的思維過程。

例如，在“光合作用與能量轉化”的前測環節，教師可采用選擇題和開放式問題兩種方式診斷學生的知識盲點和思維起點。第一，設計選擇題考查學生對關鍵概念的理解程度。比如，針對學生對光反應和暗反應產物的區分能力，設計以下選擇題：

下列哪種物質是光反應的直接產物？

A.氧氣 B.葡萄糖 C.ATP D.二氧化碳

第二，利用開放式問題引導學生闡述其思維過程，揭示潛在的知識誤區或邏輯漏洞，如“為什么植物需要光才能制造有機物？”此類問題不僅能反映學生對光合作用基本原理的掌握情況，還能評估其因果推理能力。

基于測試結果，教師可精準定位學生的薄弱環節，并有針對性地調整教學策略，如補充光反應與暗反應協同作用的背景知識，或提供流程圖作為思維支架，幫助學生建立系統化的知識體系。

（四）參與式學習：設計實驗探究，培養科學思維

基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑注重以學生為中心的互動式學習。在實驗探究活動中，學生能夠親歷科學探究過程，鍛煉觀察、提出假設、推理和實驗的能力，從而滿足科學思維發展需求。教師需明確實驗目標，確保任務與核心概念緊密相關，如驗證某一生物學原理或探索變量間的關系。同時，教師可要求學生自主設計實驗方案，包括提出假設、選擇變量、制定操作步驟和預測結果，以培養其邏輯思維能力。

在“光合作用與能量轉化”的參與式學習環節中，教師可組織學生通過自主設計和操作實驗，探究光照強度和二氧化碳濃度對光合作用速率的影響。首先，學生分組討論并設計實驗方案，確定實驗變量，如設置強光、弱光和無光三組對照條件，并決定如何記錄實驗數據，如單位時間內氧氣氣泡的產生數量。其次，學生開展實驗，觀察光照強度對氧氣釋放量的影響，探索調節水中二氧化碳濃度的方法。在實驗過程中，學生使用秒表、刻度尺等工具進行規范測量，并詳細記錄實驗數據。最后，學生根據實驗結果繪制圖表（如柱狀圖或折線圖），分析光照強度和二氧化碳濃度對光合作用效率的影響，進而得出結論。教師僅在必要時提出引導性問題，如“為什么無光條件下幾乎沒有氣泡產生？”以啟發學生深入思考光反應的機制。這種以學生為主導的實驗探究，能讓學生親歷科學探究的全過程，加深對光合作用核心原理的理解，同時提升科學思維能力。

（五）后測環節：展示學習成果，評估思維能力

后測環節旨在展示學習成果和評估思維能力，以檢驗學生對核心概念的掌握程度以及科學思維的發展水平，符合科學思維培養的目標導向要求，同時為教學改進提供反饋依據。教師可要求學生以小組或個人形式完成具有探究性的任務，并通過多樣化的方式呈現學習成果。例如，學生可通過繪制概念圖梳理核心知識點之間的關系，或制作動態模型展示某一生物實驗的具體步驟。教師還可鼓勵學生進行口頭匯報或課堂展示，進一步鍛煉其表達能力和邏輯思維。為保證評估的公平性和有效性，教師需提前制定明確的評分標準，從知識準確性、思維深度、表達清晰度等維度進行量化評價。

例如，在“光合作用與能量轉化”的后測環節，教師可要求學生繪制光合作用的概念圖，梳理光反應與暗反應之間的物質和能量轉化關系，以此檢驗學生對核心知識點的理解程度和信息整合能力。教師可組織小組展示活動，讓學生通過口頭匯報或制作動態模型（如利用動畫展示ATP合成過程）呈現學習成果，鍛煉其表達能力和邏輯思維。為確保評估的客觀性，教師需制定科學的評分標準，從知識準確性、思維深度和表達清晰度等方面進行評價。

（六）總結環節：梳理生物框架，內化思維方法

總結環節旨在通過梳理學科知識框架和提煉科學思維方法，將零散知識整合為邏輯體系，同時強化學生對探究方法的掌握，從而形成教學閉環，提升學習成果的遷移性和應用性。一方面，教師需引導學生回顧本節課的核心概念和關鍵知識點，利用圖表、流程圖或概念地圖等形式，將零散的知識點有機整合，形成清晰的學科知識體系。教師可帶領學生從整體上把握生物學過程的邏輯關系或動態變化規律，深化對核心原理的理解。另一方面，教師可通過簡短的概括性語言提煉本節課的重點內容，強調科學思維的實際應用價值，并鼓勵學生將所學方法遷移到其他情境中。

例如，在“光合作用與能量轉化”的總結環節中，教師可引導學生回顧光合作用的核心概念，利用流程圖或概念地圖整合知識點。比如，系統化呈現光反應與暗反應的物質轉化和能量流動過程，強化學生對動態變化規律的理解。教師可帶領學生歸納實驗探究中的科學思維方法，比如，總結如何通過控制變量驗證光照強度對光合作用速率的影響，提煉實驗設計的基本邏輯和數據分析技巧。此外，教師可布置課后任務，要求學生繪制知識框架圖或撰寫反思日記，分析自己在學習過程中掌握的科學思維策略及其應用價值。通過上述措施，學生不僅能夠形成完整的知識體系，還能深化對科學思維方法的理解，提升對科學思維方法的運用能力。

四、總結

綜上所述，基于BOPPPS模式的高中生物學科學思維培養路徑能夠有效整合知識體系與思維方法，將科學探究融入教學全過程，提升學生的邏輯推理、實驗設計與問題解決能力，為學科核心素養的落地提供了理論支撐與實踐范式。相較于傳統教學，其以學生為中心的互動機制更具針對性和實效性，彌補了以往科學思維培養中系統性不足的缺陷。然而，本研究尚存在一定局限，比如對不同學情的適用性需進一步驗證，跨學科遷移效果亦有待探索。未來研究應關注BOPPPS模式在多樣化教學情境中的應用，并融合教育技術發展優化實施策略，以期構建更為完善的科學思維培養體系，推動高中生物教學質量的持續提升。

[參考文獻]

[1］鄧潔，朱華，高進濤，等.基于BOPPPS混合式教學模式在生物化學實驗教學中的初探[J].工業微生物，2024，54（6）：188-190.

[2］李焱琳.基于BOPPPS模型的教學改革提高生物免疫學教學質量的效果［J］.智慧健康，2024，10（34）：71-74.

[3]凌夢熒，胡蕓，張玲，等，“雨課堂結合BOPPPS模型”的新型教學模式在生物化學實驗中實踐［J］.實驗室研究與探索，2024，43（7）：206-210.

[4］王麗，肖永紅.生物化學BOPPPS教學模型的優化與實踐研究[J].科教文匯，2024（13）：70-74.

[5］唐秋園.基于BOPPPS模式培養學生生命觀念的高中生物教學實踐研究［D］.南寧：南寧師范大學，2024.