科学思维在高中生物教学中的培养研究

杨位强

摘 要：新课标背景下，在高中生物教学中培养学生的科学思维对于学生生物核心素养的发展具有重要意义。文章从新课标对生物教学的要求出发，以培养学生科学思维为主要目标，采用理论研究的方式，从高中生物教学中培养学生科学思维的优势入手，对当前生物教学中科学思维的培养现状展开探讨，并提出相应的生物教学改进策略。

关键词：新课标；科学思维；高中生物；生物教學；教学改革

随着教育改革的推进，更加重视在高中生物教学中培养学生科学思维。科学思维的培养不仅有助于提升学生的综合素质，还能培养学生的创新能力和实践能力。然而在实际教学中，科学思维的培养仍存在一些问题，如教师科学思维培养意识不足、科学思维培养资源不充分、缺乏明确的科学思维培养目标、教学形式单一、学生学习主动性不足等。因此，如何提高高中生物教学的科学思维培养效果，仍是当前教育改革的重要课题。

一、高中生物教学中培养学生科学思维的优势

高中生物教学在培养学生科学思维方面具有显著优势，主要体现在促进学生逻辑思维能力的发展、培养学生的实证精神、激发学生的创新思维能力、促进学生综合素质的发展等多个方面。这些优势为在高中生物教学中培养学生的科学思维，奠定了坚实的基础，明确高中生物教学在学生科学思维培养方面的优势，是找出在高中生物教学中培养学生科学思维路径的重要前提，其优势有：

（一）促进学生逻辑思维能力的发展

在生物教学中，学生需要掌握大量的生物学知识，如细胞结构、生物化学、遗传学等，并且需要通过逻辑思维对这些知识进行整合和理解。在此过程中，学生需要不断进行思考、分析和归纳，使其逻辑思维能力得到逐步提升。例如，在讲解细胞结构时，学生需要理解细胞膜、细胞质、细胞核等不同部分的功能和关系，在梳理这些概念之间的关系时，需要学生透过概念，运用逻辑思维理解概念内涵及关系，再进行整合。并且在讲解生物化学时，学生需要理解不同化合物的结构和功能，如蛋白质、核酸等，这也需要运用逻辑思维进行整合。通过生物学习过程，学生会逐渐形成逻辑思维的习惯，并形成逻辑思维能力[1]。

（二）促进学生实证精神的发展

生物学是一门实证科学，实验是检验生物学理论的重要手段。高中生物教学过程中，教师会引导学生进行实验操作，让学生亲身体验科学研究的过程，培养学生的实证意识。例如，在讲解遗传学知识时，教师会组织学生进行基因型鉴定实验，让学生通过实验验证遗传学理论。在讲解生物化学时，教师会组织学生进行化学反应实验，让学生通过实验理解化学反应的原理。通过这样的实验教学，学生可以逐渐形成实证精神，增强实证意识[2]。

（三）促进学生创新思维能力的发展

生物学科与生物科学之间有着紧密的联系，是学生了解生物科学的重要路径。近年来，生物学科研究领域不断涌现的新成果、新发现，如基因编辑、克隆技术等，为教师提供了丰富的教学素材，通过对这些前沿知识的探讨，学生能够产生对生物科学的兴趣，以及自身独特的思考，通过自主探究及学习，能够激发学生的创新思维，促进创新能力的发展。例如，学生了解到基因编辑知识时，教师可以介绍学生了解网络先进的基因编辑实验，让学生通过实验理解基因编辑的原理和技术。利用网络素材了解克隆技术等，让学生通过网络实验理解克隆技术的原理和应用。在此过程中，在先进技术以及实验解析过程的刺激下，学生也会产生新的想法与认知。

（四）促进学生综合素质的提升

生物教学不仅涉及生物学知识，还涉及化学、物理、数学等学科的部分知识内容。学生在学习生物的过程中，可以全面提升自己的综合素质。例如，在讲解细胞结构时，学生需要理解细胞膜、细胞质、细胞核等不同部分的功能和关系，需要运用数学和物理知识进行理解。在讲解生物化学时，学生需要理解不同化合物的结构和功能，如蛋白质、核酸等，需要运用化学知识进行理解。通过综合性的学习与分析，学生可以逐渐形成综合素质。此外，生物教学还注重培养学生的团队协作能力和社会责任感。在实验和项目研究中，学生需要与同学合作，共同解决问题，这有助于提高学生的团队协作能力。同时，生物教学还强调保护环境、关爱生命等观念，培养学生的社会责任感，这些对于学生科学思维的形成均具有重要意义[3]。

二、高中生物教学中培养学生科学思维的现状

高中生物教学是培养学生科学思维的重要环节，然而在实际教学中，科学思维培养的现状却存在诸多问题。现从教师科学思维培养意识不足，导致学科功能发挥不充分；科学思维培养资源受限，教学改进效果不显著；缺乏明确的科学思维培养目标，内容指向性不足；以及教学形式单一，学生学习主动性不足等四个方面，对高中生物教学中科学思维培养面临的问题进行分析。

（一）教师科学思维培养意识不足，学科功能发挥不充分

新课程标准强调，生物教学需关注学生的学科核心素养，既注重知识掌握，也重视生物关键能力和思维能力的培养。然而在实际教学中，受考试考查要点和教师思想意识影响，部分教师过于侧重理论教学，对学生的科学思维培养重视程度不够。这导致学生虽然能掌握生物学主要内容，但在实际应用和创新能力方面表现不尽如人意。如教师在讲授生物学实验课时，过于注重实验结果，而忽视了实验过程中的思考与探讨。这会导致学生仅能熟练操作实验，却未能形成独立思考、解决问题的能力。在讲授基因知识时，教师如果仅强调记忆基因型与表现型的关系，而未引导学生运用逻辑推理分析遗传现象，就会导致学生虽然能够解答理论性问题，但是一旦问题形式发生改变，或需要学生透过实际案例对考查点进行分析时，就会导致学生不能灵活地解决问题。

（二）科学思维培养资源不充分，教学改进效果不显著

生物学科中蕴含丰富的科学元素，要促使学生形成科学思维，需要教师有意识地引导，并通过利用现代化技术、网络资源、实验资源等对教学内容进行深入挖掘。然而，部分学校在教学资源方面存在限制，导致教师在挖掘科学思维培养功能时受到制约，影响教学改进效果。例如，教师在讲授实验课程时，受到学校实验资源有限的影响，无法让学生亲自动手操作，只能以演示的方式讲课，就会影响学生科学思维的培养效果。而在网络资源方面，如果学校网络设施落后，教师无法充分利用网络资源进行教学拓展，就会限制科学思维培养的深度和广度[4]。

（三）缺乏明确的科学思维培养目标，内容指向性不足

教学目标是教学活动的“指南针”，明确的目标有助于保障教学效果。然而，在生物教学中，教师在教学目标的设计上往往更侧重于知识与技能等方面的目标，而科学思维培养多以渗透的方式融入其他目标中，缺乏独立、清晰的目标。这导致教师在进行教学设计时，内容指向性不强，难以直接针对科学思维的培养。例如，教师在设计教学目标时，将重心放在了学生对生物学知识的掌握上，而忽視了科学思维的培养。虽然教学过程中涉及科学思维的元素，但由于目标不明确，学生在学习过程中无法明确自己需要培养的科学思维能力。

（四）教学形式单一，学生学习动力不足

生物教学中，教学形式单一的问题也影响了科学思维培养的效果。在教学设计过程中，教师可能存在一定的偏好，注重某一方面的内容讲解，对科学思维的考量不足，导致科学思维培养力度不够。同时，教学形式单一，难以满足不同学生的学习需求，课程趣味性不足等，均会影响学生的学习兴趣和主动性，影响科学思维培养效果。例如，部分教师在讲授生物学知识时，了解了利用PPT教学的便捷性，在后续教学中过于依赖课本和PPT，缺乏与学生的互动，就会导致学生在学习过程中缺乏参与感和兴趣[5]。

三、高中生物教学中培养学生科学思维的优化策略

针对高中生物教学中培养学生科学思维方面存在的问题，需要从多角度进行改进。首先，需要转变教师教学理念，发挥生物科学思维培养功能；其次，需要优化教学资源配置，提升科学思维培养效果；再次，应明确科学思维培养目标，提高内容指向性，并丰富教学形式；最后，采用丰富的教学形式，调动学生学习的主动性。通过这些策略，有望提高我国高中生物教学中科学思维的培养效果，促进学生全面发展。

（一）转变教师教学理念，发挥生物科学思维培养功能

要发挥生物教学的科学思维培养功能，需要教师转变教学理念，明确科学思维培养的重要性。有意识地引导学生形成科学思维，锻炼学生的科学思维能力。对此，首先，应针对教师科学思维培养意识不足的问题，举办教师专题培训或开展学术交流活动，帮助教师深化对新课程标准的理解，加深教师对于科学思维的认识，提高对科学思维培养重视程度。其次，应进一步挖掘生物学科的科学思维培养功能。教师可组织成研讨小组，共同研究探讨教材中能够培养学生科学思维的关键点，确定不同教学内容中科学思维培养的要点和方式，如培养学生逻辑思维能力、培养学生的探究能力等。最后，学校可构建相应的激励机制，通过设计考核以及奖项等，鼓励教师持续开展研究，保障生物教学科学思维培养效果。

（二）优化教学资源配置，提升科学思维培养效果

为解决教学资源不足的问题，学校可以加大对生物教学资源的投入，教师可以利用校内外资源，与其他学校或研究机构开展合作，共享优质教学资源。例如，学校可以采购新的实验设备或者对现有设备进行更新，以满足生物学实验教学的需求。可以搭建虚拟实验室，利用计算机模拟实验过程，让学生在虚拟环境中进行实验操作，提高实验教学的覆盖面。另外，在持续推进教育信息化2.0计划的背景下，学校应重视网络设施的更新，提高网络速度，确保教师和学生在课堂上可以顺畅地使用网络资源。同时，学校可以购买生物学相关的数据库资源，如CNKI、Web of Science等，方便教师和学生查阅最新研究成果。教师方面，可采取共享优质教学资源策略，与其他学校教师互相借鉴教学经验，或共享实验数据、实验设备等资源。还可以利用多媒体教学手段，丰富课堂内容，开阔学生的知识视野。结合具体情况，学校及教师还可以开发具有特色的校本课程，如开展生物学野外考察、组织课题研究等。为学生提供更多实践机会培养学生的科学思维能力[6]。

（三）明确科学思维培养目标，提高内容指向性

为解决缺乏明确科学思维培养目标的问题，教师在设计教学目标时，应将科学思维培养与其他目标相结合，形成明确、具体的目标。首先，教师应明确科学思维培养目标，将其与知识技能目标相结合。如在教授基因遗传规律时，可以设置关于学生掌握基因遗传规律知识的目标，以及关于学生运用逻辑推理分析遗传现象的目标。其次，教师在教学过程中，可以结合科学思维培养目标设计相应的活动，如小组讨论、案例分析等，以培养学生的科学思维。另外，应关注科学思维培养目标的实现程度。如在评价学生对基因遗传规律的掌握程度时，不仅应关注学生对知识的掌握，还应关注学生运用逻辑推理分析遗传现象的能力。最后，教师应及时调整教学策略，以提高科学思维培养的效果。如在发现部分学生对基因遗传规律的逻辑推理能力较弱时，教师可以加强对这部分学生的逻辑推理训练，提高科学思维培养的针对性[7]。

（四）丰富教学形式，调动学生的学习主动性

针对教学形式单一的问题，教师可以采用多样化的教学手段，如小组讨论、实验探究、案例分析等，提高课程的趣味性和互动性。此外，还可以根据学生的兴趣和特长，开展生物学相关的社团活动、竞赛等，激发学生的学习兴趣和主动性。如在讲解生物进化论时，教师可以让学生分组讨论人类进化过程中的关键事件和影响因素，培养学生的科学思维和团队协作能力。而在讲解植物生长激素相关内容时，教师可设计具有探究性的实验活动，让学生进行实验探究不同浓度的生长激素对植物生长的影响，培养学生的科学思维和实验操作能力。另外教师还可以采用案例分析等方式，通过选取具有代表性的生物学案例，让学生进行分析和讨论，培养学生的科学思维和问题解决能力。教师可以根据学生的兴趣和特长，组织生物学相关的社团活动和竞赛，如生物知识竞赛、生物学模型制作比赛等，激发学生的学习兴趣和主动性。教师应充分关注学生的个体差异，以提供差异化教学策略，使学生在适合自己的学习方式中培养科学思维[8]。

结束语

综上所述，高中生物教学的科学思维培养是一项系统工程，需要教师转变教学理念，明确科学思维培养的重要性，优化教学资源配置，提高科学思维培养效果，明确科学思维培养目标，从而丰富教学形式，激发学生学习主动性。只有多角度进行改进，才能真正提高高中生物教学的科学思维培养效果，培养出具有创新精神和实践能力的高素质人才。

参考文献

[1]黄晓燕.新课改下高中生物教学中渗透环境教育的方式探究[J].考试周刊，2023（49）：111-115.

[2]买玲.高中生物教学中启发式教学方法的应用[J].试题与研究，2023（36）：1-3.

[3]董伟佳.基于理性思维培养的高中生物教学策略[J].试题与研究，2023（33）：4-6.

[4]田雨.论高中生物教学中学生创新能力的培养[J].智力，2023（31）：40-43.

[5]孙春彦.高中生物教学中学生核心素养培养策略[J].天津教育，2023（30）：80-82.

[6]郭谦.新课改背景下构建和谐高效的高中生物课堂教学的研究与思考[J].学周刊，2023（32）：148-150.

[7]张志滢.浅谈核心素养背景下高中生物教学的创新策略[J].天天爱科学（教育前沿），2023（10）：105-107.

[8]马香华.基于结构化教学情境的生物学概念体系建构：以“种群的数量特征”教学为例[J].江苏教育研究，2023（19）：75-78.