高中生物教学中培养学生科学思维能力的三种策略

邹晓实

[摘 要]科学思维能力与高中生各方面的能力密切相关，对学生能力的提高乃至个人的发展都会有重要的影响。在高中生物教学中，采用设计提问、实施思路教学、开展实践活动三种策略，可开启学生思维之门，为学生铺平思维之路，点亮学生思维之灯，从而有效培养学生的科学思维能力。

[关键词]科学思维能力；三种策略；高中生物

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）20-0076-02

科学思维，是一种理论体系，它形成并运用于科学认知活动之中，是真理在认识的统一过程中，对各种科学的思维方法的有机整合，是人类实践活动的产物。通俗地说，科学思维就是“用科学的方法进行思维，是建立在事实和逻辑的基础之上的理性思考”。

科学思维能力与观察能力、实验能力、自主学习能力的联系非常密切。受现行高考模式和传统教学方式的影响，高中生物教师很容易忽视学生获取知识的过程，忽略对学生科学思维能力的培养，这对学生能力的提高乃至学生个人的发展都有一定的影响。针对这一现状，笔者总结了高中生物教学中培养学生科学思维能力的三种策略。

一、设计提问，开启学生思维之门

著名教育家陶行知先生说过：“发明千千万，起点是一问。”科学思维通常是从问题开始的，并在解决问题的过程中不断发展，然而并不是所有提问过程都是培养学生思维的过程。

例如，教学《生物进化理论的发展》时，笔者曾尝试过多种课堂引入方法。

【方法一】讲述：通过初中生物的学习，大家已经知道生物是进化而来的，并不是上帝或者女娲所造的，那么生物是怎样进化的呢？这节课我们将一起来探讨生物进化的一些理论。

【分析】该引入法直切主题，让学生一下子就明确了本节课所要学习的主要内容，但没有给学生思考和想象的空间，结果这节课变成笔者一个人的表演，学生并没有主动参与到课堂教学中来，仅仅是跟着笔者的讲解进行知识勾画和做笔记，教学效果大打折扣。

【方法二】展示图片并提出问题： 1.黄蜂腹部有黄黑相间的条纹，这是什么现象？（警戒色）2.变色龙能随环境变化迅速改变体色，这是什么现象？（保护色）3.兰花螳螂长得像一朵玉兰花，它常躲在枝头等着飞虫送上门来，这是什么现象？（拟态）4.我们初中学过保护色、警戒色和拟态，一些生物的保护色越来越逼真，但它们的天敌视觉也越来越敏锐，这是为什么？进而引入达尔文的生物进化理论。

【分析】针对方法一的不足，方法二中笔者插入了很多图片，加入了许多提问，学生对图片和问题非常感兴趣，积极思考讨论，课堂气氛非常活跃。但引入部分耗时5分钟，举例虽有趣，但和本节课的学习主题关系不大，冲淡了学习主题。由此笔者体会到不能为问而问，提问不可只重数量、不重质量。若所提问题和教学的知识间缺乏直接联系或提问方式不当，很难引起学生的有效思维。

【方法三】提出问题：1.自然界形形色色的生物是怎样出现、怎样形成的？2.生物进化的理论是谁首先提出来的？3.现代生物学研究对生物进化理论又提出了什么新看法？

【分析】方法三直切主题且能有效引发学生的思考，并且直接点出本节课的学习重点。但通过课堂实践，笔者感觉这样的引入有些呆板，提问直接简单，只适合于引导学生从课本中寻找答案，并未能激发学生主动思维和探究，不能培养科学思维。而课堂气氛也较压抑，学生陷入了“看书—做笔记—听讲”的循环中，思维火花很少。

【方法四】首先展示圖片并讲述：在一片森林里生活着一群鹿，它们原本自由自在地吃着地上的草和树上的叶片。忽然有一天，因为天灾，地上的草都消失了，只留下树上的叶片。就这样，一部分鹿饿死了，而另一部分鹿活了下来，并繁衍后代，逐渐进化成如今的长颈鹿。接着提出问题：“你觉得现代长颈鹿颈长的原因是什么？

【分析】问题一出，学生反应热烈、讨论积极，最终形成两种观点：一种是鹿需要经常伸脖子吃树上的叶片，结果脖子越来越长；另一种是由于叶片较高，颈短的鹿吃不到叶片被饿死了，而颈长的鹿则因能吃到叶片而活下来并一代代繁衍。这两种观点正是拉马克与达尔文的观点。虽然只用了几幅图和一个简单的问题，但是自然引出了本节课的教学重点，还激发了学生的探究思维。整节课气氛活跃，学生始终处于注意力高度集中和积极主动思维的状态，在后半节课讲到现代达尔文主义的基本观点时，不少学生都能主动将其与长颈鹿进化过程相联系，收到了很好的教学效果。

由此可见，有效的课堂提问是开启学生思维之门的“金钥匙”。

二、实施思路教学，铺平学生思维之路

所谓思路教学，就是教师在研究教材思路和学生思路的基础上，根据学科知识的逻辑结构和学生的思维特征，设计一条符合学生已有的知识水平，并有目的地促进其发展的科学思路，让学生循着这条思路的正确线索而探索知识的教学过程。教师要根据教学内容，厘清教学思路，引导学生弄清科学思维的方法，指导学生得出思维的结果，这不仅可以激发学生的科学思维，也有助于培养学生科学探索的能力。

例如，《基因分离定律》一节，概念多、内容琐碎，如果没有设计好教学过程，很容易使教学杂乱无章，很难帮助学生形成良好的思维方式和习惯。在教学设计时，笔者选择了科学探究的一般过程作为总体思路，按照“观察—推理—验证—结论”的顺序引导学生学习。

【观察：一对相对性状的杂交实验】展示图片，指导学生像孟德尔一样去观察亲本性状、子一代性状、子二代性状，理解显性性状、隐性性状和性状分离的概念。再引导学生像孟德尔一样进行数据整理，找到“3∶1”的规律。

【推理：对性状分离现象的解释】在推理环节，教师要设计好程序，引导学生自己尝试去推理。笔者依次提出问题：紫花和白花通过减数分裂产生的配子中分别有哪种基因？精子和卵子结合后形成的F1细胞中基因组成是怎样的？F1表现出什么性状？F1植株自交可以产生哪些类型的花粉和卵细胞？ F1形成的A和a类型花粉数量上是什么关系？A和a类型的卵细胞呢？F2共有几种基因型和表现型？比例是多少？这些问题的顺序与孟德尔推理思维的顺序一致。通过提问，能帮助学生一步步顺利地推理出相关的结论，有助于激发学生的思维。

【验证：对性状分离现象解释的验证】推理必须进行验证才能证明其正确与否，因此笔者顺理成章地引出测交实验。有了“推理”阶段的指导，“测交”内容可让学生独立学习和思考，并通过小组合作写出测交遗传图解，找出能够验证推理正确的结论。

【结论：基因分离定律】结论部分由学生自主探究，有前三步的思维，得出相关的结论相对简单，再借助课本的帮助，学生很快就能得出科学的结论。

通过以上课例可以看出，课前充分准备，引领学生沿着科学的思路去探究，不仅有利于课堂教学的顺利开展，更有利于培养学生像科学家一样思维，让学生在成功中找到乐趣，为学生铺平思维之路。

三、开展实践活动，点亮学生思维之灯

生物是一门实践性很强的学科，既包括大量的生物实验，也有许多模拟操作，这些活动在发展学生思维方面有着独特的地位和作用，教师应当好好利用。

例如，“重组DNA分子的模拟操作”活动中，教材要求用两种颜色的纸条写上指定碱基序列，并利用剪刀模拟限制酶切割，用透明胶带模拟DNA连接酶连接的过程。

备课时，笔者觉得模拟操作如果仅限于直线片段的剪切和连接对于启发学生进一步思维作用不大。通过查阅资料，笔者做了如下改进。

蓝色纸条：

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-T-C-

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-A-G-

红色纸条：

-T-G-G-G-C-C-C-A……T-C-T-T-A-A-G-C-G-A-G-

-A-C-C-C-G-G-G-T……A-G-A-A-T-T-C-G-C-T-C-

（1）将蓝色纸条用透明胶带首尾相连，粘成圆环形，代表细菌质粒。红色纸条代表含有目的基因的DNA片段。

（2）剪刀代表Eco RI限制酶，透明胶带代表E.coli DNA连接酶。

（3）从红色纸条的两条DNA链上找出限制酶所识别的核苷酸序列，画箭头标注酶切位点，用剪刀正确地“切割DNA”，从而获得目的基因。

（4）用同样的方法剪切细菌质粒。

（5）把红色纸条和蓝色紙条上配对的末端用透明胶带粘在一起，使目的基因插入质粒中，获得重组DNA。

这样的改变使学生的思维更加深入。操作完成后，笔者提出了两个问题：1.用剪刀剪切“目的基因”和用限制酶剪切有什么区别？用透明胶连接和用DNA连接酶连接有什么区别？2.质粒的纸质模型除了具有限制酶的酶切位点外，还应具有什么结构才能作为目的基因的运输工具？之后笔者给出了进一步实践与思考的问题：纸片上所示的DNA片段如果使用SmaⅠ限制酶切割，又会得到什么不同的结果呢？

活动从课内延伸到课外，学生乐于参与，两次限制酶切割的分别是黏性末端和平末端，进一步活跃了学生的思维。生物实践活动能够吸引学生的注意力，活跃学生的思维。学生通过实践活动获得感性认知后，在教师的指导下进行进一步的思维加工，有助于提高学生的科学思维能力。

总之，教师应积极帮助学生养成勤思善问、科学思维的好习惯，让每个学生都会思维、爱思维，为学生的终身学习和全面发展打好基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 卢力.小学科学课堂教学中促进学生有效地思考[DB/OL].http：//www.doc88.com/p-212659393458.html，2012-06-16.

[2] 严生红.高中生物学习中的思维障碍及矫正策略[DB/OL].http：//www.360doc.com/content/09/0401/00/102433_2982192.shtml，2009-04-01.

[3] 蒋丹.“重组DNA分子的模拟操作”实验的优化教学设计[J].生物学教学，2011（8）：21-22.

（责任编辑 黄春香）