浅析生物教学中科学思维的培养

张庆岭 齐利

摘要：本文从思维培养的目的出发，阐释生物学科中科学思维的定义和价值，分析科学思维与其它核心素养的有机联系，探讨关于对学生进行科学思维能力培养的基本策略，为新课标情境下的教育教学进行有益的探索。

关键词：核心素养;科学思维;生物教学

普通高中生物学课程标准指出：生物学核心素养由生命观念、科学思维、科学探究、社会责任四个要素组成，这些要素有着跨学科性质，但在生物学科中又有着独特的价值体现，其中，科学思维是思维方式的一种原则，良好的思维习惯有助于学生从正确的角度和方式思考问题，有助于学生能力的锻炼和知识的获取，科学思维是探寻世界的源头活水，是生物学核心素养的重要组成要素，是影响学生学习力的主要因素，科学思维能力可借助一定的途径得到培养和加强。

1生物学中科学思维的概念

1.1科学思维的内涵与外延

科学思维以事实和证据为基础，依托科学的原理和逻辑方法，结合多种思维方式，灵活使用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等具体方法，对自然界的事物和生命现象进行识别、分析和处理，可见，科学思维的内涵是学习过程中逐步养成求真求实，认知世界的一种习惯，利于形成正确的世界观;科学思维的外延是灵活使用各种思维方法处理问题时发展的一种能力，是认识世界的方法论。

如：当学生看到这样几条与生物学有关的科技信息：“9月14日，一篇名为《试论“量子纠缠”与针灸》的论文称：根据量子纠缠理论的耦合关联和超越时空性，父母与子女以及有血缘关系的亲属之间必然存在量子纠缠现象，”“11月2日，美国“酸碱理论”提出者罗伯特·欧·杨（Robert O，Young）被美国法庭判处赔偿一名癌症患者1.05亿美元，他当庭承认‘酸碱体质理论是个骗局，”“11月26日，来自中国深圳的科学家贺建奎在第二届国际人类基因组编辑峰会召开前一天宣布：一对基因经过修改的双胞胎婴儿已于11月健康诞生，这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿，”学生能够怀疑，并尝试进行科学的比较和思考，能够根据事物发展的内在依据，判断这是否为合乎必然的存在，就是科学思维的一种表现。

1.2科学思维的地位和价值

生物学核心素养的四个组成要素各具特征又相互联系，是一个相对统一的整体，共同建构了学生适应个人终身学习和社会发展所需要的能力框架，而科学思维是生物学核心素养的枢纽和重心，生命观念的形成来自于对科学探究活动的归纳和概括，而科学思维则是这一对自然界认知行为的基本准则;科学思维始终贯穿于科学探究过程的各个环节，如果没有科学思维的支撑，科学探究将迷失方向，科学探究又为科学思维的实践提供依据和逻辑推理的场所;学生在进行科学探究、形成生命观念的过程中所培养的科学思维，最终会决定学生的行为习惯，塑造他们的性格，产生积极有益的社会责任意识，它们的关系如图1所示：

值得强调的是，理性思维是科学思维的核心，是思维方式中最重要的思维类型，与感性思维、悟性思维、经验思维、创造思维等共同构成一个人的系统思维体系，随着学习者年龄的增大，思维体系发展的潜质将会得到明显的激发，直接影响学生的学习力，学生按照长期养成的思维路线和方式，认知事物的特性和本质，探究科学的原理与方法，形成科学精神和人文素养，最终构筑属于自己特有的世界观、价值观和人生观框架。

2科学思维能力的培养策略

钱学森曾提出：教育最终的机理在于思维过程的训练，科学思维是探寻世界的源头活水，是生物学核心素养的重要组成要素，是影响学生学习力的主要因素，良好的思维习惯有助于学生从正确的角度和方式思考问题，有助于学生能力的锻炼和知识的获取，是迈向成功的前提和基础，科学思维能力可借助一定的途径得到培养和加强。

2.1创设有利于科学思维培养的教学情境

生物学教学中学生的思维能力培养，主要途径就是创设有效的教学情境，捕捉教育机会，设计合理的问题情境是培养学科思维和核心素养的关键，在“促胰液素的发现”这一科学史的学习时，课堂上学生提出：沃泰默实验的自变量是神经是否去除，结果胰液都能分泌，是否可以证明胰液的分泌不受神经调节？教师捕捉到这个机会，提出新的探究问题：如何设计实验才能证明胰液的分泌不受神经调节？带领学生分析后得出方案：采用血管结扎等手段控制体液调节等无关变量的影响，才能得出是否存在神经调节的结论，并进一步引导学生分析出科学思维中假设和结论之间的区别：推理只能提出假设，实证才能得出结论。

2.2开发有利于科学思维培养的教学资源

科学思维是一种建立在證据和逻辑推理基础上的思维方式，科学思维常用的方法有：归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等，教师应对课内外有价值的教学资源进行加工，以多样化的方式提供给学生，促进学生科学思维能力的提升。

“归纳和概括”就是指在头脑中把对象的各个组成部分联系起来，或把事物的个别方面结合成整体的过程，生物学学习过程中，要求学生能从大量的生物学事实中归纳概括，形成基本的生物学规律，教师可以利用习题资源，引导学生经历归纳和概括的思维过程。

【案例1】

在分析“通过设计实验证明唾液中的淀粉酶是蛋白质”一题时，题中给出的供选材料有：唾液、双缩脲试剂、蛋白酶、淀粉、碘液等，学生经常会选用双缩脲试剂检验唾液，教师可以引导学生进行如下分析：

（1）双缩脲试剂可以检验蛋白质，检验唾液呈紫色，则归纳出唾液中有蛋白质的结论，不符合目的，所以设计错误。

（2）题目信息可以分解为证明“唾液中有淀粉酶”、“淀粉酶是蛋白质”两个问题，根据材料提示，可提炼出“蛋白酶可催化蛋白质”、“淀粉酶可催化淀粉”、“淀粉遇碘液变蓝”几个原理，进而可以使用蛋白酶处理唾液，之后使其分解淀粉，若反应混合物遇碘液不变蓝，则可以归纳和概括出“唾液中的淀粉酶是蛋白质”的结论。