高中生物教学提升学生科学思维策略探究

卢聪聪（山东省临沂市沂水县第一中学）

新课程标准中将科学思维纳入高中生物学科的四维核心素养中。科学思维又被称之为“科学逻辑”“理性思维”，泛指运用科学的方法解决问题进而产生的一系列理论规则。高中生学习的物理、化学、数学学科之间存在紧密的内在关联，其融合之处就在于“科学”。因此，落实科学思维教育不仅是生物学科教育的基本职责，更是高中生专业成长、深度发展不可或缺的思维能力品质。简言之，科学思维是贯穿于高中生物学科教育的基础能力，学生科学思维的发展水平将对其学科学习产生重要影响。

一、高中生物科学思维能力培养的要点

（一）统筹兼顾，合理安排培养计划

我们要立足学生视域解读科学思维教育，学生科学思维能力的发展能对学生生物学科成绩、学生个性行为、学生综合学习能力的发展起到重要作用。从学生学科成绩角度出发，在高中生物教学中大力发展学生科学思维，能有效培养学生逻辑思维，促使学生看待学科知识时更具逻辑性，对知识之间关联的解读更清晰、深刻；从学生个性行为角度出发，科学思维的培养能为学生个性发展带来积极影响。科学思维强调知识之间的逻辑关系，以客观事实为参照，以科学规律为依据。科学思维能力可以按照不同的分类思路产生多元化思维培养方向。

在高中生物科学思维能力培养过程中，教师需注意培养计划的统筹兼顾，将能力培养目标进行全面梳理和科学分配，实现目标全覆盖、课时全面训练。使学生能在不同特征的教学内容中训练适合的科学思维目标，达到较好的教育效果。

（二）循序发展，搭建能力培养阶梯

学生在发展科学思维的同时受到科学思维模式的影响，以科学的眼光看待生活现象，以科学的行为分析、解决生活问题。久而久之，学生个性将向着更理性的方向发展，衍生出求真、务实、严谨等美好品质；从学生综合学习能力角度出发，科学思维的影响力不仅作用于生物学科，科学思维的内涵与数学、物理、化学等学科均存在紧密的关联性。

科学思维能力的培养并非一蹴而就的教育任务，而是持续发展、逐步生效的教育活动。学生思维品质的发展具有渐进性。认知水平将随着思维品质的培养得以逐步提升。因此在高中生物科学思维能力培养过程中，教师需遵循学生的认知发展规律，设计由简到难、由低阶到高阶的科学思维能力培养阶梯，促使学生科学思维能力获得循序渐进的发展。

二、在高中生物课堂发展学生科学思维的有效策略

（一）模型教学法，以直观演绎促进科学思维发展

高中生物知识涉及大量宏观与微观层面的内容，具有一定抽象性，教师在展开教学时，运用语言难以调动学生生活经验，将知识内容可视化。由于部分学生存在理解困难，教师可以采用培养学生科学思维的方式突破此类教学问题，将模型教学法融入课堂，让学生在可视化模型内容中感知生物概念、专业术语之间的内在联系，进而建立形象、生动的知识体系。模型教学法的应用不仅在学生科学思维方面予以点拨，帮助学生更好地观察科学知识形态，还能为学生渗透一类知识的学习方法，将抽象化事物形象化，促使学生深度掌握知识，获得关键性能力。

例如，在人教版《普通高中教科书·生物学》必修1《分子与细胞》中的《促成细胞的分子》教学活动中，本课教学重点涉及微观知识领域。细胞的内部构造是学生难以通过肉眼来观察的。为使学生深度理解知识内涵，了解构成细胞的分子，教师可以采用模型教学法展开课堂教学。首先，教师可以为学生播放动画微课程视频《医学3D 动画演示：细胞内部的各种细胞器及生命活动》，以3D 动画作为教学模型，便于学生直观感知细胞内的多样化分子结构。该教学辅助视频具有教育指向性，能以差异化颜色清晰区分细胞中不同分子的分区，便于学生清晰理解细胞内部结构的构成与形态，延伸科学思维；教师还可以为学生布置模型设计作业，请学生组成学习小组，自主设计本课涉及细胞剖面模型。该教学活动具有一定趣味性，能有效锤炼学生科学思维品质，促其核心素养发展。

（二）问题串联法，以批判论证促进科学思维发展

科学思维是串联多类型知识内容，建立知识关系桥梁的思考工具，问题则是牵引学生科学思维的引线。在生物课堂，教师可以为学生设计一连串启发性问题，借助问题串联法启迪学生科学思考。教师可以设计批判类问题，促使学生探究、验证问题观点的准确性，从中获得学习思路；教师可以设计论证类问题，促使学生在思考过程中产生论点，再围绕论点寻找可供佐证的论据，进行论证探讨。观点的佐证和交流能以科学思维、科学逻辑为依据，促进学生科学思维的发展。

以人教版《普通高中教科书·生物学》必修2《遗传与进化》中《生物的进化》一课为例，本课教学重点在于：让学生了解生物进化的证据、原因、发展和变化。在本课教学中，教师可以采用问题串联法启迪学生科学思考。（1）试辩论：隔离在物种形成过程中是否起到重大影响作用？（2）你如何看待外来生物入侵现象？这一现象将对当地生物多样化的形成带来哪些层面的影响？

上述问题中，第一个问题紧扣“隔离”知识点，旨在通过辩论思考培养学生批判思维，学生能在辩证思考，萌生观点的过程中发展科学思维；第二个问题则以启迪学生论证思考为目标，要求学生辩证地看待“生物多样性”问题，科学、理性地解读生物知识，看待生活现象。学生科学思维能在思辨中得以延伸。

（三）生物史学法，以归纳总结促进科学思维发展

高中生物课程中涵盖部分与生物史有关的知识内容。教师可以结合教材内容或教学中涉及知识点的相关拓展历史进行细化渗透。学生能立足宏观角度看待生物学科知识的发展，在其发展脉络中归纳前人经验，总结科学探究的教训和启示，进而追本溯源，了解科学发展的本质。教师可以为学生拓展生物史学阅读材料，启发学生提炼重点内容，从史实中感悟科学家的情感、态度、价值观，促学生以发展的眼光看待生物学科，培养科学思维；教师可以将生物史学融入知识教学中，向学生普及生物学事实和证据的发现、论证过程，科学看待生活中的生命现象以及规律，进而发展学生科学思维。

例如，在人教版《普通高中教科书·生物学》选择性必修1《稳态与调节》中《神经冲动的产生与传导》一课教学中，该课教学重点包括“发现生物电”这一段学科知识探究历史。教师可以借助该教学内容引领学生归纳生物学科知识刍探思维规律，总结历史发展结论，使学生在思辨中衍生对科学的思考，建立科学思维。教师可以引领学生阅读教材内容，引导学生将探究注意力放在生物学家的探究思路上，简要说明探究未知生物规律的一般思路，分析其科学性与逻辑性；教师可以在讲解“神经冲动”相关生物现象时，可以将相关史学材料穿插其中，便于学生全面了解该知识点，深度还原生物探究史，对相关知识的产生与发展产生科学的思考观点。多样化生物史学的应用与渗透能有效深化学生学科解读，促进学生科学思维发展。

（四）实验观察法，以实践探究促进科学思维发展

实验课程以学生自主探究、独立思考、实践观察活动为主体。学生能在深度观察与实践的过程中高效发展科学思维，深化对相关知识概念、科学理论的追问与探讨。教师可以为学生优设实验教学活动，重视学生实验过程中独立思考、观察、探究、交流的过程，为学生发展科学思维能力提供契机。在上述多个实验学习环节中，教师需为学生提供充足的学习时间和表现机会，促使实验教学发挥其应有的能力培养价值，为学生科学思维能力的发展注入活力。

例如，在人教版《普通高中教科书·生物学》必修1《分子与细胞》中《探究·实践 探究植物细胞的吸水和失水》一课教学中，本课教学重点围绕“细胞吸水与失水实验”展开。要求学生能结合教材给出的生活现象提出问题，并作出假设，设计实验活动检验假设观点的正误，形成优秀的科学品质。在实验教学活动中，教师可以将培养学生科学思维能力作为课时活动的重点，为学生设计科学思维能力培养环节如下所示：

（1）独立思考环节：在实验提出问题、做出假设环节，教师为学生布置独立思考任务，请学生结合教材中给出的问题和生活现象提出假设，并结合假设设计实验的探究思路。

（2）观察记录环节：在“洋葱鳞片叶”实验过程中，教师为学生预留充分的观察时间，请学生在实验器材准备、实施过程、实验完成后分别进行细致地观察与记录。

（3）实践探究环节：在实验探究环节，教师可以为学生预留独立思考任务，请学生结合个人设想调整实验方法，观察实验结果。

（4）合作交流环节：完成实验后，学生小组结合实验的记录结果展开活动反思。

上述实验活动中蕴含丰富的科学思维能力培养契机。教师重视学生实验过程中的思考、探究、交流与观察，能为学生发展科学思维能力赋能，促使学生在实验中获得更深层次的学习收获。

（五）概念教学法，以含义解读促进科学思维发展

高中生物教学中包含着理论概念教学这一环。向学生渗透知识概念，能有效培养学生自主学习意识，促使学生深入了解科学内涵，以更宏观、客观的视角解读科学，其科学思维能力自然能获得同步发展。教师可以为学生直观渗透生物知识的概念，通过细化讲学、举例说明、案例参照等方式帮助学生直观理解相关科学知识的内涵。学生积累的生物理论知识越多，自主解释科学知识、生成科学观点的能力越强，其科学思维能力越能获得有效的发展。

例如，在人教版《普通高中教科书·生物学》必修2《遗传与进化》中《第2 节 DNA 的结构》一课教学中，本课理论知识的教学重点在于：让学生掌握“DNA双螺旋结构模型的构建”“DNA的结构”等知识。在课堂教学中，教师首先着重向学生说明DNA 的结构，并以图示法为学生构建清晰的模型认知；其次教师可以着重向学生渗透人类发现DNA 结构、确定DNA 结构的历程。以科学史发展角度解释这一科学原理，丰富学生对DNA 结构概念的认知；最后，教师可以指导学生在充分了解DNA 结构的基础上，组织学生自主绘制并创作DNA 双螺旋结构模型，请学生基于前期课程的理解自主说明DNA 结构相关理论知识。教师则可以在这一环节深度考查学生学习目标的掌握情况，对学生科学思维能力学情的发展形成整体性把握。理论知识的正确认知是学生发展科学思维能力的必要条件。在教学活动中，通过设喻说理、概念渗透、建模说明等方式内化学生理论知识基础，能有效推动学生科学思维能力的发展，使学生发展思维时有法可依，有章可循。学生思维能力能在学习活动中获得长足发展。