基于科学思维的高中生物教学策略探究

摘 要：本文通过问卷调查，分析高中生生物学习过程中科学思维状况，从归纳与概括、演绎与推理、模型与构建、批判性思维四个方面展开探讨，尝试提出培养学生科学思维的教学策略

关键词：高中生物;科学思维;教学策略

高中生物学课程要求即要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。这就需要教师在课堂教学中尽可能去引导学生主动地参与学习，在亲历提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设、发现规律等过程中习得生物学知识，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力。科学思维是基于事实和证据，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，可经课堂教学培养提升。

一、 高中生生物学习过程中科学思维状况及生物课堂科学思维培养的现状调查及分析

为了解高中生生物学习过程中科学思维状况及生物课堂科学思维培养的现状。笔者分别对本校和兄弟学校高一年级，高二文科、高二理科、高三理科学生进行问卷调查。

问卷调查的统计结果显示高中生物学习过程中学生的理性思维状况有随年级的增高而提升的趋势，且文科生的科性思维状况总体要比理科生差。这是因为高一年级上学期相当一部分学生会进入学习和思维的“困难期”。高一开设课程较多，学生在新知识的消化、巩固等方面花的时间较少，而高中生物教学在学生对知识的接受能力、思考和分析问题的能力方面的要求均较初中高。文科生的思维方式大多偏向于形象思维和机械记忆，在解题思维过程中程式化或模式化的倾向严重，不能够根据客观条件的发展与变化，及时改变先前的思维过程，寻找解决问题的新途径。同时，在思维品质方面，文科生主要表现为思维灵活性欠缺。因此，高中生物教学中要有效地培养高一学生和文科生的科学思维能力，进一步发展高二和高三理科生的科学思维素养，首要任务是促成“要我学”向“我要学”学习理论的转变

问卷调查统计结果还显示被调查者的科学思维水平与生物科成绩呈正相关。从发展的观点看，与高三学生生物学习过程中理性思维水平有关的是学科交叉、技能以及生理成熟的标准等;从认识论的观点看，与学生知识水平有关的是生物科学领域的进步、新概念、新对象、新的理论体系的形成等。可见高中生生物学习过程中科学思维的发展与生物学科知识的构建间具有显著的相关性。因此我们一线教师要从理念和方法上多引导学生加强知识间的联系和整合，构建知识体系促进科学思维水平的提高。

通过对高三理科学生科学思维水平与教师的生物课堂教学方式的关系调查，统计结果显示学生的科学思维水平与教师的课堂教学方式或教学理念呈正相关，可见科学思维是可以培养的，不同风格的教师教出的学生其科学思维水平差异较大。因此，在生物教学中，老师不能仅满足于向学生传授基础生物知识，还应引导学生像生物学家学习，学习他们解决问题的思路和处理困难的方法，使他们在学习的过程中，养成科学思维习惯。同时要加强学法指导，如主题复习、建立经典习题集、建立思维导图等，通过构建知识间的联系网络，来进一步提升科学思维水平。

二、 高中生物教学中培养学生科学思维的策略

（一） 归纳与概括提升科学思维

归纳与概括是指把研究对象的各个组成部分联系起来，或把事物的个别特性、个别方面结合成整体的过程。在高考生物试卷命题中往往要求学生能够基于生物学现象来得到相关结论Ⅰ和Ⅱ，然后再把二者进行综合得到最后的总结论。在分析过程中，学生要对试题题意进行深入研究、展开科学判断，不能只停留于事实表面或者相应子结论的表面。因为在高中生物教学中，教师可通过高考真题分析来着力提升学生的归纳与概括能力。

2016年全国Ⅰ卷第30题第3问考察有关光合作用强度与遗传因素的结合知识，主要考察学生归纳与概括的能力。作为课后作业，高三学生在答题过程中，不少学生流于表面，答成“光照强度的增加，使得光合作用强度增加”。这一答案不能阐明主要观点，只是知识描述性内容。还有部分学生只找到了结论Ⅰ，即两组光合作用强度不同是由于环境因素低光照引起，但是却忽视了遗传因素的影响。这些答案均表明学生自身归纳和概括能力不足。鉴于此，笔者引导学生画出解题逻辑图，通过图示对试题进行深入解析，根据“单因素”和“对照”原则得到问题答案，学生的解题思维也有一定提升。

（二） 演绎与推理发展科学思维

演绎与推理是从一般性的前提条件出发，通过推理及实验验证得到具体结论。一般包括以下三个方面：从一般到特殊、蕴含的前提条件、前提条件与结论间存在联系的推理。演绎推理能够帮助学生严密逻辑思维，注重思维过程而并非教材内容。在生物教学过程中，教师要引导学生注意运用事实依据进行推理，提出相关证据来验证所提出的假说，使结论有据可依，并且能够有实践进行验证。因此应注重生物学史教学，有效培养学生的思维方式。

在讲解孟德尔遗传定律过程中，笔者首先引导学生对“融合遗传”观点进行分析，然后总结出孟德尔“颗粒遗传”與“融合遗传”观点之间存在的区别，从而掌握学习要点。在此基础上，笔者启发学生在性状分离比的模拟实验中，体会到配子种类及比例对性状分离及比例能够起到决定性作用，借助于教材中的相对性状测交实验图解分析，通过演绎推理得到理论性状分离比，再根据测交实验所得到的实验数据，得到实验结论，使学生深入理解孟德尔遗传定律实质。在课堂教学中，可通过引导学生应用演绎推理深化相关知识的理解，有效提升课堂教学质量，帮助学生从生物实验中获取生物学知识。

（三） 模型与建构形成科学思维

模型是人们为了认识某个对象所做的一种简化描述。在高中生物教学中，教师可通过培养学生构建模型的能力，以模型构建引导他们进行探究学习，发挥其学习主动性，帮助他们掌握科学研究的方法，进而提升科学思维。

例如讲解“DNA分子的结构”时，在回顾DNA分子的组成单位后，让学生用自制的碱基、磷酸和脱氧核糖模型，尝试进行模型构建，以小组探讨的形式构建4种脱氧核糖核苷酸的模型，在此基础上进一步构建多脱氧核糖核苷酸长链模型，在建模活动中，学生碱基配对会发生错误，再通过仔细阅读教材内容，学习沃森和克里克发现双螺旋结构的生物学史，在此基础上进行DNA分子结构的生物模型修正，完成模型构建。在模型构建和修正过程中培养探索精神，引导其形成科学思维，从而提升学生的动手实践能力。

（四） 通过实验探究发展批判性思维

在传统生物课堂教学中，教师较为重视知识的理解程度及准确性，强调要牢记课堂所学知识。而高中生物教学的一大目的是帮助学生提高获取生物学知识的能力，培养他们的创造性思维，以批判性眼光来看待问题，从而适应现代社会的快速发展。因此教师在高中生物教学中要注重培养学生对生物现象的判断能力，体现他们的课堂“主体”地位，鼓励其深入思考大胆展开质疑。

例如在学习“探究pH对酶活性的影响”实验时，可引导学生成立研究小组，开展探究。分析出自变量、因变量后，讨论如何来控制，进而展开实验，根据实验结果得出结论。在这个实验的基础上，进一步做实验，探究该实验能否选用淀粉和淀粉酶作为实验材料，让各实验小组来介绍实验方案和结果，让其他小组来评价其合理性和可行性，使双方从中都有所受益。通过实验探究，使学生进一步深化学习，明确氢离子对淀粉的分解作用和对淀粉酶活性的影响。在实验探究过程中要引导他们对问题进行批判性思考，及时发现其中的不合理之处，并进行修改。以此培养他们的生物科学思维。

总之，科学思维是可以培养的。要进一步提高学生科学思维水平除自身生理更成熟外，也离不开教师的培养。发展科学思维可以矫正过去教育偏失，强化学科育人功能，有助于提高教学质量，实现课程目标，有助于指导教师更好地理解生物学科的理科属性和自身的责任。

参考文献：

[1]陈露露.应用生物科学史培养学生科学思维方法的研究[D].武汉：华中师范大学，2016（10）.

[2]张雅朝.论生物学教学中对学生科学思维的培养途径[J].课程教育研究，2017（6）.

[3]杨小凡.高中生物教学培养学生科学思维素养的方法研究[D].武汉：华中师范大学，2018（5）.

作者简介：

吴金花，福建省三明市，福建省三明市明溪县第一中学。