谈高中生物教学中科学思维的培养

摘要：生物是高中教育重要学科之一，在培养学生思维能力和综合素养方面发挥着不可小觑作用.随着新课程改革全面实施，高中生物教师在此背景下需注重培养学生科学素养，使学生学会运用理性态度解析生物知识，并将所学知识应用于实际生产生活问题解决，提高生物教学质量，实现核心素养培养目标.对此，从多方面分析在生物教学培养学生科学思维策略.

关键词：科学思维;教学策略;高中生物

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2022）09-0136-03

收稿日期：2021-12-25

作者简介：谢丹红（1983.4-），女，福建省龙岩人，本科，中学一级教师，从事高中生物教学研究.

科学素养是高中生物学科核心素养目标之一，能引领学生积极主动探究新知，并基于此深入思考，寻求正确答案.此种自主探究结果的学习方式能激发学生潜在求知欲与成就感，提升生物学习效率和质量，对未来发展有着重要现实意义.

1 高中生物培养学生科学思维现状

（1）忽略知识内在联系;

（2）忽略实验探究过程;

（3）忽略科学思维内涵.

2 在高中生物教学中培养科学思维策略

2.1 应用思维导图

思维导图是一种以主题为中心并基于此建立与其紧密相连的一级基本概念，再运用颜色、符号、词汇、线条、图片等形象化标识逐级朝着四周发散，通过归纳、分析、整合知识呈现自然有机组织，有效提升学生学习成绩和发展思维水平.

该工具无需过多标注就能将每个知识点以及与其相关的内容相联系，减轻学生理解和记忆负担，提高生物学习效率.虽然高中生物知识繁杂，然而知识网络却十分清晰.教材每个章节都有一个主题，如第一章和第二章分别为走进细胞和组成细胞的分子，故而上述两个章节围绕生物体基本单位细胞以及构成细胞的不同有机物、无机物分子进行叙述.学生学习首章节后时将各个章节关键词作为建构框架重要因素并基于此绘制思维导图，明确知识间紧密联系的同时形成系统化知识网.若学习的知识点较为相似，教师可指导学生从多方面比较其相同和异同点并基于此绘制思维导图，由此形成横向知识网.以“细胞器之间的分工合作”教学为例，除了要比较八种不同细胞器，与项目所处位置、结构特征、膜层数，还需归纳总结不同细胞器协同配合案例，如生物膜系统组成与分泌蛋白合成、分泌等，逐层强化学生科学思维.

2.2 巧用隐性信息

科学思维即在尊重证据与事实的基础上以严谨的求知态度与科学探究思维方式解决实际问题.学生只有具备严谨务实的态度才能强化科学思维，实现真正意义层面深度学习.

教师可挖掘教材中涵盖的隐性信息并设置问题，使学生在深入思考中分析和解决问题，形成缜密思维，为强化科学思维做好铺垫.学生在实验教学中是否能准确理解操作步骤是培养科学思维的关键所在，生物教师可挖掘实验材料、试剂、方法中涵盖的隐性信息并指导学生掌握，使学生理解实验操作步骤的同时形成严谨务实的学习态度与科学思维.以“探究影响酶活性的条件”实验教学为例，生物教材收录该实验运用淀粉酶对温度对酶活性产生的影响进行探究，但并未说明为何运用过氧化氢酶探究pH对酶活性影响原因，是否可运用淀粉酶探究分析pH对酶活性产生影响？生物教师可运用教材实验中涵盖的隐性信息使学生深度思考知识，引领学生形成严谨思维，为强化科学探究中所需的思维奠定坚实基础.

2.3 重视学生学情

高中生物教师需结合学生学情和教学内容从多方面优化教学，例如科学合理选取材料，培养学生建模能力;模型具有显著的立体化特征，能便于学生理解抽象知识.以“细胞器之间的分工合作”教学为例，由于细胞器知识繁琐复杂，通过显微镜观察无法清晰看到立体化细胞.对此，教师将学生分为若干小组制作植物细胞，拿出提前准备的彩色颜料、棉花、彩色带、镊子、一个礼品盒盖、胶水、剪刀等物品，先在盒盖上粘贴灰色带子作为细胞膜，再在其外部一圈粘贴黑色带子充当细胞壁，随后运用镊子夹取棉花蘸上绿色颜料后贴满在细胞膜里.在棕色气球中装入少量沙后再打结，再运用胶水贴将气球贴在细胞质左中央区域充当细胞核.拿取一个白色气球装入少量清水充当液泡并运用胶水将其粘贴在细胞质上.通过构建细胞模型促使学生对植物细胞结构特征形成深入理解，最重要在此过程中体验模型建构方式，强化科学思维能力.

2.4 合理设置问题 培养学生科学思维高中生物教师可在教学中结合学生学情设置与知识内容有关问题并将其串联形成问题串，强化学生科学思维.

2.4.1 设置递进式问题

所谓递进式问题即知识和逻辑关系结构基础上遵循由浅入深等环环相扣的问题串，之前问题是后面问题前提或铺垫，后面问题则是前面问题延续，在培养学生深刻性思维中发挥着不可小觑作用.以“生态系统能量流动”教学为例，对于学生而言，该章节知识是一个重难点，因为能量为无法触摸和肉眼观察的存在，尤其能量流动相对复杂抽象，涉及较多概念.如果生物教师直接为学生讲授该章节知识，学生不可避免会因理解困难产生枯燥感.所以，在教学中可涉及科学合理问题，引导学生分析理解概念形成.其中能量流动为过程性知识，涉及传入-传递-转化-散失四个过程，生物教师在设置问题时可根据上述过程实施分段处理.在第一过程中设置以下问题：“输入能量以哪些形式存储？有何用途？去向哪里？”根据上述分析后续营养级并设置以下问题串：①能量输入→地球上生态系统总能量来自哪里？②能量转化：从太阳能转化至有机物中化学能→输入生产者的能量以哪种方式村存储？③涵盖传递与散失的四个去向→生产者所固定能量有哪些方向？④植食性动物该如何获取能量？去向有哪些？借助问题串促使学生清晰认识能量流动各个阶段，更从整体层面认识能量流动过程.

2.4.2 设置精细化问题

启发性问题强调“问”，教师根据知识内容设置循序渐进的问题，启发学生思维.设计精细化问题能使学生思维更具有深刻性，突破表面现象影响，深入思考和分析某一现象并在此基础上提出新问题，经合理猜想后设计实验进行验证，挖掘现象背后特征得出结论，使演绎与推理能力得到发展.精细化问题强调在设计时体现细而精，其中“细”即问题连贯性与逻辑性，若缺少上述两点则会导致学生思维陷入困境，影响问题解决.“精”则“细”的基础上进一步凝练“细”，同时还要紧抓问题关键点展开剖析，提升教学效果.以“遗传因子发现”教学为例，该章节知识点则基于孟德尔两大遗传定律发现展开，由于学生尚未学习基因和減数分裂等知识，在理解知识时不可避免出现困难，需要生物教师先梳理知识，结合假说演绎过程设计问题，引导学生有的放矢思考学习.在学习“一对相交性状的杂交实验”时，先提出孟德尔在实验中先选取纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆进行杂交，无论正交或反交子一代（F）均为高茎.紧接着设置以下问题：①大家对于上述实验结果现象有何疑问？②孟德尔针对此提出哪些问题？③F自交产生的子二代F中除了有高茎豌豆，更有矮茎豌豆，为什么矮茎性状从无转至有？其中是否隐藏某种必然规律？孟德尔针对上述情况提出以下见解：并非豌豆矮茎性状消失，则是高茎性转掩盖矮茎，运用统计学分析得出3∶1的高矮茎性状分离，请问这种现象是偶然吗？该如何证明？通过设置严密逻辑问题锻炼学生科学思维，并学会在设计实验验证假说，逐渐形成良好科学思维与习惯，为后续学习做好铺垫.

2.5 营造良好氛围 提升课堂教学效率

生物学科最为显著的特征即以实验理论与规律为探究知识基础，由此说明实验教学在生物学科重要性.但传统实验教学模式过于单一枯燥，学生课堂学习后课后直接背诵实验步骤，并未理解实验真正意义，影响综合素养提升.高中生物教师在教学过程中能可借助信息技术创设实验教学情境，激发学生探究兴趣.数字化实验是蓬勃发展信息技术下的产物，有着较高地安全性，最重要以清晰直观方式突破重难点生物知识，改变传统实验教学耗时长且学生并未看到显著生物现象现状，深入理解生物知识，提高学习效率与生物教学质量，强化学生科学思维.以“细胞器之间的分工合作”教学为例，由于细胞器知识繁琐复杂，通过显微镜观察无法清晰看到立体化细胞.对此，教师将学生分为若干小组制作植物细胞，拿出提前准备的彩色颜料、棉花、彩色带、镊子、一个礼品盒盖、胶水、剪刀等物品，先在盒盖上粘贴灰色带子作为细胞膜，再在其外部一圈粘贴黑色带子充当细胞壁，随后运用镊子夹取棉花蘸上绿色颜料后贴满在细胞膜里.在棕色气球中装入少量沙后再打结，再运用胶水贴将气球贴在细胞质左中央区域充当细胞核.拿取一个白色气球装入少量清水充当液泡并运用胶水将其粘贴在细胞质上.通过构建细胞模型促使学生对植物细胞结构特征形成深入理解，最重要在此过程中体验模型建构方式，强化科学思维能力.

此外，教师还需为学生营造良好科学思维培养氛围;环境对人的发展有着较大影响，教师在培养学生科学思维时需先充分明确其主体地位，放下身份权威，以友好随和态度与学生沟通交流，學生在此氛围中会调动探究知识积极性和和主动性，更能在此过程中与其他同学共同分享获得知识的喜悦和挫折，共同分析和解决问题，突破重难点知识，为形成良好科学思维能力奠定基础.

总之，现代教育强调学生核心素养提升与发展，高中生物教师在全新教育背景下需积极培养学生科学思维，促使学生在探究生物事实的基础上通过推理和演绎生物规律明确生物现象，感悟生物学科特有的乐趣和魅力.高中生物教师在具体教学中需充分关注学生学习态度与过程，改变以往过于注重成绩而忽略学生探究和发展能力培养，引领学生在主动探索生物本质的同时以科学思维解决实际问题，从而更好地适应现代社会对人才提出的高水平和高水准要求.

参考文献：

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责任编辑：季春阳