在初中生物教学中培养学生科学思维的方法

范镌娟

福建省宁德市东侨经济技术开发区中学

科学思维是学生学习发展过程中必备的一项重要素养，而生物学是一门以研究生命现象、生命活动规律为主要内容的自然科学，是学生科学思维发展的沃土。随着新课标的深入落实，培养学生的科学思维逐渐成为生物学教学的一项重要目标。新课标指导教学实施的背景下，教师在组织开展初中生物教学活动时，应突破传统教学中以基础理论知识、技能讲解为主的局限，在充分考虑学生思维发展规律的基础上，积极调整教学方法，加强对学生思维能力培养的重视，有意识地引导学生自主观察身边的生命现象，并在科学理论的指导下展开探索，从而在促使学生掌握基本生物知识和技能的同时，实现科学思维和学科核心素养培养的教学目标。基于此，本文简单分析了科学思维的基本概述及培养要点，并提出在初中生物教学中培养学生科学思维的策略，以提高生物学科的教学质量。

一、科学思维的基本概述及培养要点

（一）科学思维的基本概述

生物学课程属于自然科学课程的重要组成部分，随着教学改革的推进，“科学思维”已经被纳入生物学学科核心素养之列，这不仅是生物学课程科学属性和育人价值的体现，也表明了生物学教学中应加强对学生科学思维培养的重视。而要想实现这一教学目标，真正将培养学生科学思维渗透到日常教学活动中，初中生物教师必须了解什么是科学思维。

所谓科学思维，是指以事实证据为基础，以科学概念、科学推理及论证为手段，来判断、解释客观事物的本质、规律、关系，以及预测客观事物发展变化的认知方式。从定义来看，科學思维是一种思维习惯，其核心为理性思维，即尊重事实及证据，以科学方式搜集证据、合理表征科学事实的认知方式。简而言之，科学思维不仅是能力，也是一种良好的品格，具有批判、质疑、创新等取向特质。

（二）科学思维培养的基本要点

新课标指导教学实施的背景下，初中生物教师在开展教学活动时应在充分理解科学思维内涵的基础上，充分重视对学生科学思维的培养，并将这一目标贯彻于日常教学中。而要想实现这一目标，需要加强对以下几个方面的重视：

第一，激发学生的认知动机。科学思维是一种认知方式，要想实现对学生科学思维的培养，必须想办法激发学生的认知动机，调动学生的求知欲和探索欲，从而促使学生在主动探索中对科学知识、原理、方法的实际应用价值形成深刻的认同感，以帮助学生形成“崇尚真知”的科学态度。

第二，培养学生的科学认知习惯。科学思维的本质是理性思维，即培养学生以事实、证据分析问题、解释问题的能力。为此，在实际教学中，教师应引导学生学会如何运用事实和证据来论证问题，并积极为学生创设机会和条件，从而让学生在实践练习中逐渐养成科学的认知习惯。

第三，培养学生的良好认知品质。科学思维也是一种良好的认知品质，在实际教学中，教师应有意识地引导学生学会如何以科学的思维方式对事物的本质、原理、关联进行探索，并鼓励其围绕相关问题大胆质疑，提出创造性的见解，从而帮助学生形成敢于批判、质疑的良好品质。

二、初中生物教学中学生科学思维培养策略

科学思维作为生物学科核心素养的重要组成部分，在帮助学生学会以理性视角探索、解释生命现象及规律，培养学生科学认知习惯和认知品质方面有着积极意义。为此，作为初中生物教师，在实际教学中应立足新课标要求，加强对学生科学思维培养的重视，并积极改进教学方法。笔者认为，对生物课程而言，以生物学事实与证据为基础发展而来的“归纳与概括”“实验与分析”“模型与建模”“质疑与思考”等均属于科学思维范畴。为此，笔者从自身经验入手，从几个方面来阐述如何在生物教学中培养学生的科学思维。

（一）通过归纳与概括培养学生的科学思维

相对于小学而言，初中阶段对学生有着更高的素质要求，单纯依靠死记硬背来提升学习成效是不可取的。特别是对于知识点较多、内容庞杂的生物学科而言，学生只有充分理解了相关知识，并在此基础上进行适当的总结归纳、分析概括，才能更高效地记忆，从而在初中生物学习中获得科学思维的有效发展。所以，在实际教学中，教师应以培养学生科学思维为导向，结合具体内容，有意识地引导学生对知识进行分析整合与归纳概括，从而帮助学生将分散的知识点整合起来，形成一个完整的知识体系，为学生以理性思维探索、解释相关事物的本质奠定坚实的基础。

例如，在人教版八年级上册第一章第六节《鸟》这部分内容教学中，在学生对鸟的外部形态、内部结构、生理特征等基础知识有了初步了解后，教师就可以带领学生以思维导图的方式，对这些知识进行归纳概括，以简单清晰的形式将知识间的关联呈现出来，以帮助学生建立完整的知识结构，同时获得“归纳与概括”思维能力的发展。在具体实践中，教师可以引导学生以“鸟适于飞行的形态结构特点”为中心，对所学知识进行关联填充。如在这一中心词汇下延伸出“鸟的生理功能”与“鸟的形态结构特征”两个子关键词，之后引导学生围绕这两个子关键词对所学内容进行整合归纳，进行进一步细化填充。如在“生理功能”这一子分支下可以延伸出“消化系统”“呼吸系统”“循环系统”等内容；在“鸟的形态结构特征”这一分支下则可以延伸出“外部形态”“内部结构”“体温”“视觉”等内容。然后继续围绕各部分内容进行完善，从而将原本零散的知识通过内部关联整合在一起，形成一个“知识串”，使学生从更全面的角度来了解鸟适于飞行的形态结构特点，理解相关知识，进而在提高课堂教学效率的同时，为学生直观认知、理性分析、科学解释知识奠定基础，实现对学生科学思维能力的培养。

（二）通过实验与分析培养学生的科学思维

科学实验在促进学生思维能力发展中发挥着不可或缺的作用，而生物则是一门以实验为基础的自然学科。在实际教学中，为了更好地发展学生的科学思维，教师应结合教学内容，积极组织学生开展实验探究活动，让学生在参与生物实验活动、观察实验现象、分析实验结果的过程中，对相关生物知识形成更科学、客观的了解，获得“演绎与推理”等科学思维能力的发展。

例如，在人教版七年级下册第三章第二节《发生在肺内的气体交换》这部分内容教学中，为了让学生充分理解“肺内气体交换”的原理和方法，从科学的角度来解释这一生命现象，从而发展学生的科学思维能力，在实际教学中，教师就可以从教材内容出发，围绕“肺扩张和收缩时气体是如何运动的”这一问题，带领学生开展实验探究活动。考虑到学生对“气压”知識的理解较为有限，因此教师在设计实验时可以增设“针筒”实验，以帮助学生了解气压知识，突破认知障碍。首先，教师为学生发放提前准备好的针筒，并指导学生将针筒活塞拉出一段距离后，用手指堵住针筒口，再推动活塞，观察此时会有什么现象发生。其次，松开推动活塞的手，同时观察活塞位置、后退速度的变化情况。通过这种方式让学生对“气体是有压力的”这一知识点形成直观了解。最后，教师指导学生将气球绑在针筒口上，一手捏住气球，并堵住针筒口，另一只手推动活塞时松开堵住针筒口的手指，观察气球有什么变化以及气体流动方向是怎样的。教师这样带领学生开展实验探究，能够让学生对“肺内气体运动情况”产生深刻的印象，帮助其更充分地理解这一知识点，使其明白“肺扩张时，肺内气压比大气压低，吸气；肺收缩时，肺内气压比大气压高，呼气。”

在实验活动的辅助下，学生不仅能够对所学知识形成直观、深刻的印象，还能参与到知识的分析总结过程中，这对于提高学生的知识掌握程度，培养学生以客观证据来解释相关生命现象的能力等方面也有积极帮助，可以有效促进学生科学思维能力的发展。

（三）通过模型与建模培养学生的科学思维

模型与建模是培养科学思维的重要方法，也是现代教学中常见的一种认知手段及思维方式。模型与建模的应用不仅能够帮助学生形成科学的概念认知、系统地理解知识，还可以为学生提供动手实践的机会，让学生通过“在做中学、学中做”的方式领悟相关思想，从而学会用生物学模型建构方式来解决相关问题、形成科学思维。在初中生物教学中，合理地应用模型建构方式进行教学，可以直观反映生物体结构功能和生命现象规律，对降低学生知识理解难度，帮助其观察事物特征、发现事物本质有着积极的意义，能够促使学生形成从科学、客观的角度来认识事物、解释生命现象的习惯，获得科学思维能力的发展。为此，在实际教学中，教师应善于应用模型与建模方式开展教学活动，以表征生命现象及规律，发展学生的科学思维。

例如，在人教版八年级上册第五章《病毒》教学中，在完成本章节基础知识的讲解后，教师可以引导学生通过模型建构方式来直观形象地了解病毒结构，为学生掌握本章节知识提供更丰富的例证支持。具体进行模型建构时，教师可以先引导学生结合所学内容在白色卡纸上自行绘制病毒简图，用以模拟蛋白质外壳，然后以回形针为工具在纸上粘贴，模拟遗传物质，同时对其结构进行标注。这样的模型建构方式看似简单，但是在建构过程中需要学生认真观察教材中的插图，了解病毒与其他生物的本质区别，才能准确归纳和呈现病毒结构的特点。通过建模的方式进行教学，可以让学生在动手实践中学习、思考、总结所学知识，不仅能够加深学生对病毒种类、结构特点、生殖方式等知识的了解，还可以让学生在实践操作、交流讨论中形成认知冲突，改变原有的认知错误，这对于促进学生科学思维的发展有着积极意义。

（四）通过质疑与思考培养学生的科学思维

学起于思，思源于疑。质疑是引发学生思考的重要基础，也是促进学生科学思维发展的重要路径。在初中生物教学中，教师应认识到合理设问的重要性，通过适当的问题设置来激发学生的求知欲和探索欲，推动学生主动深入知识的探索学习中，让学生在问题的引领下活跃思维、解决问题，从而在达成深度学习效果的同时，促使学生在分析问题、阐释推理、寻找问题解决依据、解释分析的过程中获得思维能力的发展，养成以事实为基础进行问题解答的科学认知习惯。

例如，在人教版八年级上册第四章第二节《细菌》教学中，针对“细菌的形态和结构”这一知识点，教师可以给出以下问题：看着干净的东西一定是干净的吗？如洗干净的餐具、新打开的纸巾等。用肉眼是否能够观察到生活中的常见细菌？要想看到细菌，我们应该怎么做？这说明细菌具有什么特点？通过问题串的方式进行教学，不仅能够为学生思考问题、探索知识指明方向，还能够从学生的生活经验切入，引起新的认知冲突，如常规意识中洗净的餐具就是干净的，而这些认知冲突的产生能够很好地引起学生兴趣、调动学生思维，促使学生主动思考问题，并寻找事实依据来解答问题，这对学生科学思维能力的发展有积极作用。

再如，在人教版七年级上册第五章第二节《绿色植物的呼吸作用》教学中，针对教材中的演示实验，教师可以围绕实验内容提出问题：实验中采用注水排气法验证呼吸作用产生的CO2时，没有设置对照实验，这种操作是否严谨？植物的其他器官能否进行呼吸作用？如果你认为这一实验不够严谨，有没有改进的方法？你是否能够创造性地用一套实验装置对教材中的三个实验进行整合？你想探究植物哪种器官的呼吸作用？如何论证你的假设？一连串的问题不仅能够引起学生质疑，而且为学生创造了机会，使其开动脑筋、发挥创造力自主创新，制作实验装置验证自己的想法，这对学生创造性思维以及动手实践能力的发展均有积极的促进作用，形成“质疑－思考－验证”的学习闭环，从而在充分发挥学生主观能动性的同时，促使其获得学习能力的发展，进而实现对学生科学思维的培养。

三、结语

总而言之，新课标指导教学实施的背景下，教育教学活动已经不再是单纯地为学生传授基础理论知识，更重要的是加强对学生思维能力和学科核心素养培养的重视。初中生物作为一门自然学科，其涵盖的内容丰富多样，可以为学生科学思维能力的培养提供有利条件，教师要转变教学理念、丰富教学手段，真正将科学思维培养融入日常教学活动中，让新课标理念在生物教学中落地生根。