例谈科学思维在初中生物教学中的培养

【摘要】生物是自然科学中的基础学科之一，是研究生命现象和生命活动规律的科学。初中阶段的学生思维正由具体形象思维逐渐向抽象逻辑思维过渡，思维水平会达到一个新的高度。初中生物教师需要根据学生思维发展的规律，提升教学的直观性、趣味性，组织学生进行适当的思维训练，从而让学生掌握基本的生物知识和生物实验技能，对身边的生命现象进行自主观察和思考，并在科学理论的指导下展开探究，提升学生的生物核心素养和课堂的教学质量。

【关键词】初中生物;科学思维;有效方法

作者简介：姬小花（1975—），女，甘肃省兰州市第八十六中学。

有效开展初中生物教学，既能帮助学生构建基础的生物知识体系，又能让学生了解科学家在研究时所运用的思维方法。在核心素养理念下，教师需要结合生物的逻辑性、科学性等特点，引导学生对具体的课堂内容进行思考，探索生命的规律。教师要多措并举，培养学生的科学思维和科学态度。

一、在初中生物教学中培养学生科学思维的重要意义

初中阶段是学生形成思维能力的重要时期。在初中生物教学中发展学生的科学思维具有以下作用。

（一）有助于提升学生的生物实验能力

生物是一门以实验为基础的学科，对植物、动物和微生物的研究需要基于实验进行。初中阶段的生物课程涉及许多实验，有显微镜的使用，有洋葱表皮细胞的观察，还有植物在进行光合作用时吸收二氧化碳释放氧气的实验，等等。无论是哪一项实验，实验者都需要设计详细的实验方案，明确各种实验器材的作用，对实验过程中的现象进行细致的观察、深入的分析和全面的总结。学生在实验探究活动中的表现可以反映其是否具备科学思维。具备较强的生物实验能力有助于培养科学思维，具备一定的科学思维又有助于提升生物实验能力，两者相辅相成。

（二）有助于激发学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师。对学习保持浓厚的兴趣是提升学生学习能力的重要保障。学生具备一定的科学思维，能够感受到生物实验探究的乐趣，在互动和交流中积极思考，提升学习生物知识的兴趣。比如，教师让学生了解有关生物的历史和科学家科学探究的方法，培养学生的科学思维，有利于激发学生学习的热情，提高学生的生物学习能力。

（三）有助于培养学生良好的学习习惯

培养学生的科学思维，能够让学生在完成探究任务之后获得成就感，养成良好的学习习惯，如运用思维导图整理零散的知识点，构建系统的知识体系。学生如果掌握了科学的实验探究方法，那么在学习“植物细胞的结构和功能”等内容时，就能结合显微镜下植物细胞的物像来理解相关知识，提高自身的学习效率，养成善于观察、总结的习惯。

（四）有助于提升学生的生物核心素养

生物核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。学生具备一定的科学思维，有利于客观、全面地了解植物、动物、微生物的形态特征等知识，形成正确的生命观念;也有利于以更科学、合理的方式研究自然界中的生命现象，体会到生态平衡的重要性，进而增强社会责任感。由此可见，培养学生的科学思维能够提升他们的生物核心素养[1]。

二、在初中生物教学中培养学生科学思维的有效方法

由于培养学生的科学思维在提升他们的生物实验能力和生物核心素养、激发他们的学习兴趣、培养他们良好的学习习惯方面具有重要意义，因此初中生物教师需要将培养学生的科学思维这一目标渗透到具体的教学活动中，以实现学生全面发展[2]。

（一）在教学中引入科学家做过的实验

生物发展史中，有很多科学家开展了生物实验。这些实验体现了科学家的思维过程。初中生物教师借助科学家做过的实验进行教学，能够引发学生思考，让学生深刻体会科学家在实验过程中是如何运用科学思维和科学方法的，培养学生的科学思维，同时提升课堂教学效果。

例如，教材在介绍“植物光合作用的发现”这部分内容时列举了两个经典的实验，其中一个是范·海尔蒙特在17世纪所做的实验，另一个是普利斯特莱在18世纪所做的实验。教师在教学时可以在多媒体课件上直观地呈现范·海尔蒙特的实验过程。在这个实验中，范·海尔蒙特把一棵2.5千克的柳树苗栽种在木桶里，每天用雨水浇灌，5年后，在给柳树称重时发现，土壤减少了不到100克，柳树增加了80千克左右。他通过这个实验，推翻了人们原有的“植物生长所需的物质均由土壤中的养分转化而来”的认知。教师可以引导学生从价值与不足等方面对范·海尔蒙特的实验进行分析与总结。然后，教师可以向学生介绍普利斯特莱的实验，并引导学生思考“蜡烛的燃烧和老鼠的存活需要什么条件？”等问题。此外，教师还可以围绕后来英格豪斯所做的实验进行知识拓展。学生在思考和解决问题的过程中，能够认识到科学的结论建立在大量实验的基础上，在探究时要考虑到所有可能影响实验结果的因素，否则得出的结论就会比较片面。学生只有明白思维严谨的重要性，才能在自主进行实验时综合考虑多种情况，对于日常生活中的生命现象才能分析得更深入。

（二）引导学生自主进行实验操作

许多生命现象和生命活动规律都离不开实验操作，就像前文提到的植物光合作用的场所、原料、条件、产物是经过多次实验之后才被发现的。初中生物教师要想加深学生对所学知识的理解，需要引导学生自主进行实验操作。在这个过程中，学生既要学会设计实验整体方案，掌握实验器材的使用方法，做好实验准备工作，又要随时应对实验中的各种突发情况，分析实验现象，得出实验结论，总结经验，做到实事求是，提升自身的实验能力和科学思维能力[3]。

例如，“植物细胞的结构和功能”这部分内容涉及用显微镜观察洋葱表皮细胞结构的实验。这个实验需要学生明确实验操作流程，制作临时玻片标本，对标本进行染色，了解显微镜的结构和功能，掌握显微镜的使用方法，画出自己在显微镜中观察到的物像，等等。任何一个实验环节出现问题，都会影响到最终的实验结果。当有的学生得到的实验结果与教材不一致时，教师需要引导他们经历自主分析问题和解决问题的过程。学生如果无法观察到清晰的物像，就要分析自己是在撕取洋葱表皮或染色时出现问题，还是在其他环节出现问题。学生自主进行实验操作，经历完整的实验过程，能够学会从多个角度思考问题，掌握解决问题的有效方法。

（三）借助教材插图开展教学

插图作为生物教材的重要组成部分，蕴含了许多生物知识。初中生物教师需要注重引导学生观察教材插图，探究相关问题，深入了解所学的知识，进而培养学生的科学思维。

例如，教材在介绍“细胞分裂与分化”这部分内容时展示了多幅插图，如分裂中的动物细胞的图片，洋葱根尖细胞分裂图，植物细胞的分化示意图，人体的上皮组织、肌肉组织、结缔组织、神经组织的图片。这些插图所描绘的内容是学生用肉眼观察不到的，需要借助专业的仪器设备。由于学校教学环境和课堂时间的限制，学生大多通过教材学习生物知识。而教师借助教材中的插图，能够让学生直观地了解细胞分裂与分化的过程。如，学生结合洋葱根尖细胞分裂图，能够清晰地观察到染色体的变化，加深对相关知识的理解与记忆，取得良好的学习效果。学生借助教材插图构建知识体系，有利于提升自身的观察能力、分析能力和思维能力。

（四）引导学生建构思维导图

思维导图作为一种图形思维工具，能够通过图像、文字、线条、色彩等形式，将人们的思维过程和结果进行可视化呈现。在初中生物教学中有效运用思维导图，能够整合零散的知识点，培养学生的科学思维。初中生物学习要求学生掌握生物体的结构层次、生物圈中的绿色植物等单元涉及的多个知识点。教师可以在知识讲解、复习巩固等环节，引导学生建构思维导图，围绕某个核心概念，形成知识网络[4]。

例如，为了让学生通过学习“细胞分裂与分化”一课，了解细胞分裂与细胞分化之间的异同，理解细胞分裂、细胞生长、细胞分化等概念，教师可以在教学中鼓励学生以思维导图的形式建立上述知识之间的联系。

另外，教师可以让学生以树状思维导图的形式，构建每一章的知识体系。例如，教材在“绿色植物的一生”这一章中介绍了植物的种子、根、茎，植物的开花、结果，植物生长需要的水和无机盐，等等。学生学完这一章的内容之后，可以在一张纸上绘制树状思维导图，使本章的内容变得一目了然。具体来说，学生可以在树根的位置，总结种子的结构、种子的位置、种子萌发的外界条件及根的相关知识;在树干的位置，总结茎的结构和功能的相关知识;在树枝的位置，总结有关植物开花、结果的知识。学生通过建构思维导图的方式学习新知识，巩固旧知识，能够为后续学习生物打好基础，有效提高自身的科学思维能力。

（五）创设生活化问题情境

生物知识与学生的日常生活息息相关。不少学生虽然知道春天到来时树木会长出新芽，夏天到来时树木会长得很茂盛，秋天到来时树叶会变黄，会掉落，但是未曾认真地思考其中的生物知识，仔细地观察日常生活中的生命现象。针对这一情况，初中生物教师可以将生活与教学相结合，创设生活化的问题情境，也可以鼓励学生结合生活中的某些现象提出自己的疑问，并通过搜索资料、寻求教师帮助等方式解决问题，旨在引发学生思考，培养学生的科学思维，让学生学会将生物知识运用到生活中。

以“单细胞生物”的教学为例，在学生理解了单细胞的概念之后，教师可以发散学生思维，引导学生思考常见的单细胞生物有哪些，它们对人类有哪些益处，有哪些害处，以此创设生活化的问题情境。学生通过思考上述问题，能够感受到地球上的生命体十分神奇，如草履虫能够净化污水，1只草履虫1天大约能吞食43000个细菌;酵母菌也具有多种用途。同时，学生能够明白自然界中还有很多对环境、对人类有益的生物，人类要维持生态平衡，善于利用这些生物，让生活变得更美好。

结语

总而言之，生物学科的学习是一个提出问题、分析问题、通过实验的方式解决问题、得出结论的过程。在开展教学的过程中，初中生物教师需要积极引入科学家做过的实验，引导学生自主进行实验操作，借助教材插图、思维导图和生活化问题情境开展教学活动，有效培养学生的科学思维，提升学生的生物核心素养。

【参考文献】

[1]张舒磊.例谈科学思维在初中生物课堂中的培养[J].教育观察，2019，8（26）：62-63.

[2]崔芳.基于核心素养初中生物课堂教学：以生物遗传为例[J].文理导航（中旬），2021（07）：58-59.

[3]姚岚.从学科核心素养角度例谈初中生物学实验教学[J].理科考试研究，2021，28（22）：61-62.

[4]杨昭君.指向科学思维的初中生物模型建构的教学策略[J].新课程导学，2020（30）：53，87.