高中生物学课堂教学中科学思维培养策略探究

摘 要：高中生物学学科基本性质与教学要求具有特殊性，教师在组织课堂教学期间，应积极创新教授理念，按照学生探究能力和逻辑思维，探寻合理的教学策略，确保学生在学习中能够有效强化科学思维，为今后学习发展创造良好条件。文章首先阐述了科学思维的含义，然后分析了高中生物学课堂教学中培养科学思维的意义与原则，并指出部分教师在高中生物学课堂教学中培养科学思维存在的不足，最后提出了相应的解决策略，力求高效完成科学思维培养任务。

关键词：高中生物学；课堂教学；科学思维

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）35-0124-06

科学思维是一种具有明确思维方向，充分思维依据，能够对事物和问题进行观察、比较、分析、抽象与概括的思维。在高中生物学课堂教学中培养科学思维，有助于学生深入理解知识本质，提高课堂学习质量。教师应在生物学课堂教学中，加大科学思维培养力度。然而目前部分教师在高中生物学课堂教学中，存在部分教学缺陷，导致科学思维培养效果较差。教师应针对现实状况，设计有效的科学思维培养对策，积极创新教学内容和讲课模式，设计多种实践活动，使学生在掌握知识中，能够逐步提升科学思维素养。

一、 科学思维的含义

科学思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式，具有明确的思维方向和充分的思维依据。科学思维可以对问题进行全面观察、对比分析、综合概括。科学思维在生物学学科核心素养中属于重要内容。高中生物学6d0f4e2c52d12edb991935799955b0c5a05dec3e087a365ca189f31a284ad58b科学思维是指在尊重事实和依据的前提下，崇尚严谨和务实的求知态度，通过科学的思维方式认识事务、解决问题的思维习惯和能力。学生在学习期间，需要立足生物学事实和证据，采用归纳与概括、演绎与推理、批判性思维和创造性思维等方式，探索分析生命现象和生命规律，论证生物学社会议题。

二、 高中生物学课堂教学中培养科学思维的意义

（一）有利于帮助学生形成科学的学习态度

高中生物学学科中的部分知识点极具争议性，包含多种学说和理论。当教师在教学中培养学生科学思维时，可以帮助学生学会从科学视角看待生物学知识，学会理性分析不同学说中的生物学观点，并从中形成独立判断，从而形成客观公正的科学态度，帮助学生更好地理解生物学知识。

（二）有利于培养学生的批判性思维

在高中生物学教学中，学生需要学会对生物学知识和实验结果进行批判性思考。但是在实际教学中发现，大部分学生由于缺乏充足的生物学知识储备，对部分生物学实验缺乏准确认识，盲目认可书本提供的实验结果，缺乏良好的批判性思维。然而当教师在课堂教学中加大科学思维培养力度时，可以通过提问教学以及实验操作等方式，引导学生学会质疑和分析相关实验中的观点是否合理。学生可以根据实验操作中获取的生物学信息，通过科学推理方式，运用已有知识和实验结果，推断和解释未知现象，借助合理假设和实验设计，提出与书本实验不同的观点，并提出有利的证据和理由论证自身观点的可行性，从而有效培养批判性思维。

（三）有利于增强学生的学习能力

学习能力是教师运用科学的教学模式进行引导和启发，让学生亲自探索有关知识内涵和应用方法，使学生在体验学习中能够找到适合自己的学习方法。当教师在高中生物学课堂教学中培养学生科学思维时，可以运用现代化技术创设生物学情境，让学生通过小组合作的方式，深入思考有关情境中涉及的理论知识，根据现有学习素材探究有关知识内涵，总结生物学科学现象和规律，从而有效强化学生生物学学习能力。

三、 高中生物学课堂教学中培养科学思维的原则

（一）学生为主原则

学生是培养科学思维的主要对象。教师在高中生物学课堂教学中，应根据学生的生物学学习能力、学习需求以及学习表现等，设置科学的科学思维培养计划，并按照学生身心发展规律和学习进步情况，定期调整科学思维培养方法，时刻结合学生的实际表现优化教学模式，保障整个教学目标、教学内容以及讲课方法等都是符合学生的现实状况的，为培养学生的科学思维创设良好的学习环境。

（二）政策为先原则

这些年我国教育领域为了提高人才培育效果，相继颁发了新课标政策以及“双减”政策等，并对高中生物学教学提出了新的要求，需要教师在日常教学活动中，注重学生生物学核心素养培养，确保学生在学习阶段能够形成积极向上的学习品质。在此情形下，教师在高中生物学课堂教学中培养学生科学思维时，应始终围绕相关教育政策要求，探寻合适的教学方式，使各项教学政策都能得到有效落实。

（三）持续性原则

科学思维培养属于隐性教育，无法在短时间内完成，需要教师在高中生物学课堂中，通过持续教育手段进行培养。再加上高中生物学学习难度较大，部分学生在学习中极易受到惰性思维影响，出现忽视科学思维培养的情况。为了切实提高科学思维培养效果，教师应在课堂导入、知识传授、教学评价以及作业点评等环节，全面渗透科学思维，并实时针对学生学习现状，指出学生存在的科学思维培养缺陷，向学生提出改进方法，力求通过持续性教学引导，帮助学生逐渐培养科学思维。

四、 高中生物学课堂教学中培养科学思维存在的问题

（一）教学观念较为落后

部分高中生物学教师深受传统教学观念影响，过于关注每位学生试卷考试成绩是否达标，在教授生物学知识中，习惯花费大量时间带领学生勾画重点，要求学生完成知识点背诵任务即可，并未精细讲解重难点知识。这种教学表现不符合素质教育要求，部分学生受到教师影响，极易将生物学学科作为一门得分工具，在学习中未能有计划地培养个人科学思维，从而降低了生物学课堂育人效果。

（二）讲课方式较为单一

部分教师在高中生物学课堂教学中教授理论知识时，通常运用语言灌输加黑板展示的方式，向学生阐述教材中的生物学知识，在遇到教学考察和讲课比赛时，为了提升讲课效果，才会将多媒体课件、小组合作学习等讲课方式引入课堂中。甚至部分教师整个学期运用的讲课方式基本一致，很少按照教学内容和学生学习需求变化情况，灵活创新讲课方式。由于讲课方式较为单一，部分学生经常在听课中出现心神分散的情况，无法有效培养科学思维，从而影响了课堂学习质量。

（三）实践活动存在不足

高中生物学学科需要在课堂教学中，将理论教学与实践教学结合起来，加强学生知识与技能双向培育，确保学生在较短时间内能够充分掌握教学知识。但是在实际教学中发现，部分教师为了节省实践活动时间，通常采用讲台演示的方式，向学生展示有关生物变化过程，很少为学生留有实践操作机会，导致学生对部分生物学知识出现认知偏差，从而给科学思维培养造成不良影响。

（四）课堂互动有待优化

自从教育领域实施素质教育政策后，要求教师在高中生物学课堂教学中加大师生互动力度，注重学生逻辑思维的培养。然而在教学中发现，部分教师由于对教育政策缺乏准确理解，在提问前期未能根据教学需求以及学生学习能力精细设计提问内容，通常存在随意提问的情况，并在提问后很少为学生留有思考时间，通常采用点名提问或学生抢答的方式。大部分教师很少在互动环节带领学生深入分析问题，没有向学生传授问题解决技巧，导致学生的逻辑思维长时间无法得到有效提升，从而阻碍了科学思维发展。

（五）缺乏课堂辩论比赛

由于高中生物学学习压力较大，部分教师为了顺利完成教学任务，会利用整个课堂时间教授理论知识，没有按照科学思维培养需求，积极组织课堂辩论比赛。这样极易导致学生长期处于被动学习状态，缺乏主动思考意识，无法在课堂上有效锻炼科学思维和语言表达能力，从而影响了学生课堂学习效果。

（六）学生逻辑思维有待提升

逻辑思维与科学思维具有直接关联，二者相互影响。但是部分学生在学习高中生物学知识时，受到应试教育影响，习惯按照课本罗列的知识点进行背诵做题，未能针对经典案例进行深度思考，通过“做出假设→验证假设→得出结论”的方式，有计划地训练自身逻辑思维。甚至部分学生在解析生物学案例时，经常根据题目问题盲目照搬所学知识进行解答，没有理性分析相关知识点是否符合题目要求。这样不仅无形中提高了题目出错率，还使得学生逻辑思维变差，从而给科学思维培养造成不利影响。

五、 高中生物学课堂教学中培养科学思维的策略

（一）转变教师教学观念

教学观念是影响科学思维培养效果的核心因素。教师的教学观念决定了学生科学思维培养质量。要想在高中生物学课堂教学中培养科学思维，学校应通过制订教学战略规划，引导教师转变教学观念。在教学战略规划中，学校应讲明培养科学思维的必要性，系统阐述高中生物学学科科学思维培养要求，引导教师严格按照教学战略规划组织教学活动，使教师在教学战略规划影响下，能够有意识地发现传统教学观念缺陷，认清培养学生科学思维的积极作用，主动从学生视角出发，根据高中时期学生思维发展规律，了解学生生物学学习兴趣，积极结合学生的生物学学习兴趣开展教学活动，确保学生能够主动投入生物学课堂中，为培养科学思维奠定良好基础。

必修一第一章“走近细胞”要求学生能够说明各种细胞具有相似的基本结构，但在形态与功能上有所差异。这是学生进入高中后对高中生物学习的初印象，教师可以引导学生回忆初中所学知识对已有的对细胞的认知进行归纳和总结，再引入书本中提出的细胞学说观点，要求学生阅读课本后梳理资料，说出各个阶段的代表人物以及结论，并让学生分享自身认可的细胞学说观点。教师可以根据学生反馈，引导学生运用批判性思维以发现各个阶段细胞学说的局限性，并从客观公正的角度出发，告诉学生哪些细胞学说具有合理性。

必修一第一章第二节“细胞的多样性和统一性”一节课需要学生掌握原核细胞与真核细胞的异同点。由于这节内容基于微观世界，部分学生在刚开始接触时，已经产生了胆怯心理。教师在课堂导入环节，根据学生理解能力以及学习需求，设计合理的教学活动，例如可以加入学生使用显微镜观察的环节，或通过电子屏幕展示正在分裂的植物细胞以及口腔上皮细胞等动画，通过彩色画面强化知识趣味性，引导学生产生生物学学习兴趣。此后，教师可以要求学生分析这些动c095391cf9cfd6aa71bb3721c3edd774画中分别包括哪些细胞，总结这些细胞具有哪些结构特征，并让学生运用所学知识分析造成细胞不同形态结构的原因。这样不仅突出了学生的主体地位，还能在后期按照学生的回答有针对性地调整教学活动，为培养科学思维打好基础。接着，回顾细胞学说内容，通过对比原核细胞与真核细胞动画，帮助学生深入了解有关细胞学说观点，讲明哪些细胞学观点在现代教学体系中具有可行性，使学生在掌握这节内容中，能够逐步培养科学思维。

（二）丰富讲课方式

讲课方式是否灵活丰富，直接影响着科学思维培养效果。经过教学实践发现，新课标政策和现代化教学技术，为丰富讲课方式创造了良好条件。这些年随着新课标的实施，直观演示法、任务驱动教学法以及小组合作学习法等在高中生物学课堂教学中得到广泛运用，并且多媒体课件、微课等现代化教学技术在课堂上得到大力普及。相比传统单一的讲课方式而言，丰富的讲课方式能够为培养科学思维营造积极向上的课堂环境，可以引导学生长时间沉浸于知识探索中，对强化学生科学思维素养具有积极作用。因此，教师在高中生物学课堂教学中培养科学思维时，应按照教学需求，积极丰富讲课方式，针对生物学知识特征，灵活选择讲课方式，通过将两种或两种以上讲课方式相结合模式，优化知识教授方法，确保学生在不同讲课方式引导下，能够有效培养科学思维。

在教学“细胞中的无机物”时，需要讲解水和无机盐在细胞中的存在形式与作用。虽然学生在日常生活中对水具有基本了解，但是从活细胞视角来看，学生对水的认知有待补充。由于在学习这节课之前，学生对构成细胞的物质有了充分了解，教师在选择讲课方式时，可以通过多媒体课件展示与这节内容有关的图片，然后通过任务驱动教学法制订小组合作学习任务，要求学生联系以前学过的生物学知识，针对图片中展示的相关信息，总结水和无机盐在细胞中有哪些存在形式，分析无机物在细胞中的具体作用，引导学生根据现实生活经验进行探索思考。此后，教师可以按照学号分组，让每个小组共享思考成果，并通过讲授法和板书相结合的方式，指出学生思考中存在的不足，告诉学生如何运用科学思维准确理解这节生物学知识，力求学生在后期探索学习中，能够通过反复探索的方式，找到科学思维运用技巧，从而有效提升科学思维培养质量。

（三）通过模型建构法改进实践活动缺陷

常言道：“授之以鱼，不如授之以渔。”学生只有充分掌握科学思维运用技巧，才能在今后学习新型知识中，有效运用科学思维探索新型知识内涵。而模型建构法符合这一教学需求。模型建构法是新课标中首次提出的一种新型教学方法，要求教师将该项方法作为进行科学探究所需要的基本能力，培养学生运用逻辑和证据来构造和修改科学解释与科学模型。再加上高中生物学教材中包含多种符合模型建构法实施需求的教学内容，能够帮助学生更好地掌握生物学知识。因此，教师在高中生物学课堂教学中培养学生科学思维时，可以通过模型建构法改进实践活动缺陷，根据教学内容指引学生利用现有知识储备，独立探索模型构建方式，要求学生结合模型建构体验以及结果，总结有关知识内涵，力求学生在参与模型建构期间，能够有效拓展知识深度和广度，从而逐渐培养学生的科学思维。

例如，讲到“DNA分子的结构”时，教师可以先教授基础知识，然后带领学生前往实验室，要求学生在实验室中自主准备橡皮泥、木棍等实验材料。此后，教师可以讲明实验活动主题，要求学生自主制作DNA双螺旋结构模型，教师可以通过“基本单位→单链→平面双链→立体空间结构”的引导方式，让学生先运用现有实验材料构建脱氧核苷酸模型，要求学生在构建模型中，注意观察三种物质的连接位置是否准确。同时，教师可以引导学生组装脱氧核苷酸长链，要求学生根据现有信息材料，分析该模型构建技巧，让学生在实验期间，注意将“磷酸-脱氧核糖”骨架排列在外侧，并推测脱氧核苷酸之间通过“磷酸-脱氧核糖”相互连接产生的效果。此后，教师可以让学生构建脱氧核苷酸双链，并运用所学知识将构建好的链条整合起来，构建DAN双螺旋结构模型，并选择部分学生说出不同DNA双螺旋模型的共同特征。这样学生可以根据构建体验，运用制作好的模型说出答案，并运用模型中的外侧“脱氧核糖”和“磷酸”交替连接构成的基本骨架，内侧氢键连接形成的碱基对等，论证自身答案的准确性。教师可以针对学生的回答，分析学生是否养成科学思维，并指出学生在论证和分析中存在的漏洞，帮助学生逐步形成严谨的科学思维，不断提高科学思维培养效果。

除上述模型外，概念模型的构建也是课堂教学中切实可行的一种方式。在高三复习过程中，学生对物质含量变化的判断及其原因表述表现出畏难心理，这是可以在课堂教学中给学生搭建桥梁的。在“血糖平衡调节”一课中，我们往往要分析某因素对血糖浓度的影响。这时，“血糖的来源与去路”模型就十分重要。教师引导学生主动说明该因素影响的是哪一过程，再总结“来源→某物质→去路”的通用模型，并加以练习，这就完成了概念模型的建构。在未来遇到这样的题目时，鼓励学生主动运用这样的科学思维方式，以举一反三的方式应对变化。在运用过程中还应注意，模型的建构不应过于复杂，以防应用时出现难以转换、因素杂糅等情况。

（四）借助分层提问优化课堂互动

分层提问是指通过设计不同难度的问题进行提问。分层提问不仅是教师引导各层次学生理性思考分析的重要方式，还是了解学生听课效果的关键渠道。相比传统满堂问而言，分层提问更加注重学生主体性，能够引导全体学生充分参与到课堂互动中来，可以妥善解决传统课堂提问缺陷，对培养科学思维具有推动作用。因此，教师在高中生物学课堂教学中培养科学思维时，可以借助分层提问优化课堂互动，按照科学思维培养需求，以学生生物学学习能力为基础，为学困生、中等生、优等生设计不同难度的问题，确保不同层次学生都能在分层提问引导下，对相关问题进行理性分析、创造性回答，使不同层次学生的科学思维都能得到不同程度的发展。

例如，讲到“神经调节与体液调节的关系”时，教师在复习旧知识中的神经调节和激素调节时，可以为学困生提出记忆型问题，如神经调节的基本方式是什么？反射弧的结构组成是什么？在导入新课中，可以为中等生设计理解型问题，如坐过山车时，明知道乘坐过山车是安全的，为什么会心跳加速？乘坐过山车时人体所作的反应中哪些是神经调节？哪些是激素调节？在讲解到体液调节概念时，教师可以在分析实例中，为优等生设计富有创造性的问题，如当自身赛跑时，为什么会呼吸加快？在此期间体液调节产生了哪些反应？通过对比这些问题可以发现，针对学困生提出的问题难度最低，优等生的问题难度最大。为了切实提高课堂互动质量，教师可以在问题提出后，为学生留有部分思考时间，让学生根据所学知识进行创造性回答。当学生出现问题回答不准确现象时，教师不应直接讲解正确答案，而是要精细分析有关问题的考查重点，分享相关问题解决办法，引导学生思考问题、回答错误原因，并告诉学生如何通过科学思维总结正确答案，力求学生在深入探索问题答案中，能够逐渐形成良好的科学思维。

（五）运用团队合作组织辩论比赛

随着新课标政策推行，高中生物学课堂逐渐从讲堂变为学堂。在此情形下，传统一言堂教学环境不符合需求，教师需要积极实施辩论比赛。相比平铺直叙的课堂教学而言，辩论比赛可以为学生提供论证论点的机会，可以使学生在查找论据、相互辩论中，对教学知识形成理性认识，从而切实培养科学思维。因此，教师在实施高中生物学课堂教学中，应按照学生以往学习表现设置合适的教学方式，积极运用团队合作组织辩论比赛，根据教学内容指定辩论比赛题目，要求每个团队自主设计论点、寻找论据。教师可以作为引导者组织辩论比赛开展过程，向学生渗透正确论点和论据，保障学生在参与辩论比赛中，能够有效发展科学思维。

例如，讲到“基因对性状的控制”时，教师可以在知识点教授完毕后，按照学号分队，根据班级学生总数，控制好每个分队人数。然后教师可以围绕“基因、蛋白质与性状的关系”，提出“人的身高是否与基因对性状的控制有关”辩论题目，正方为有关，反方为无关。教师可以让学生从单基因对性状的控制、多基因对性状的控制以及环境对性状的影响等角度出发，设计与该辩论题目有关的辩论论点，通过现有学习渠道，如互联网和专业书籍等，整理有关辩论素材。在辩论比赛开展的过程中，教师可以向每个团队通过抓阄的方式决定上场顺序，并让每个团队提前标明自身是正方还是反方，按照所选辩论方向展开辩论。当部分学生在辩论中出现知识引用错误的情况时，教师可以及时指出不足，引导有关团队改正缺陷，防止辩论期间出现错误思想，影响科学思维培养效果。当辩论比赛开展结束后，教师可以讲明自身对该辩论题目的看法，并系统阐述辩论论点和论据。这样学生可以通过对比分析的方式，加深自身对这部分知识的理解，从思想意识到面对生物问题不能摆脱理论和事实进行思考，学会有理有据判断，从而不断增强学生科学思维培养质量。

（六）利用翻转课堂训练学生逻辑思维

翻转课堂的实质是角色翻转、学习翻转和评价翻转，课堂学习决定权从教师转移给学生，由学生在课前通过看视频、翻书籍的方式，总结相关知识内涵，然后让学生在课堂上扮演教师角色，负责分享自身对相关知识的理解情况。经教学发现，翻转课堂能够有效激发学生的主体意识，帮助学生在短时间内有效锻炼逻辑思维，提升科学思维培养效果。因此，教师在开展高中生物学课堂教学时，可以利用翻转课堂训练学生逻辑思维，按照教学内容设计课前学习清单，有计划地整理互联网中的学习视频推荐给学生，要求学生自学基础知识。课堂上教师让学生以阵营单位负责讲课，将课堂教学时间、教学内容讲解机会全部留给学生，并按照学生讲课表现，有计划地进行补充纠正，确保学生在参与翻转课堂中，能够有效强化逻辑思维，提高科学思维培养效果。

在高三二轮复习课“提高农作物产量”这一专题中，首先要突破的难点是植物光合作用和细胞呼吸之间的关系。这时，如果只局限于方程式的书写，对知识的理解往往不那么直观。教师可以边讲解、边引导学生将叶片中细胞质基质、线粒体中发生的呼吸作用画成图形，再让学生自主绘制叶绿体的图形，最终联系二者之间的物质，让学生主动说出净光合速率小于零、等于零及大于零时叶肉细胞内的物质变化情况，进一步提问“这个模型是否正确”，引导学生主动发现叶肉细胞与植株的区别，制造了认知冲突。这有利于学生成为课堂的主体、学习的主人，也有利于学生积极思考，逐步发展科学思维。

六、 结论

综上所述，高中生物学教学模式改革对学生学习发展而言具有至关重要的影响。教师通过加强学生科学思维培养，有利于帮助学生形成科学学习态度，培养批判性思维，增强学习能力。然而由于高中生物学教学挑战性较高，教师在教学中培养学生科学思维时，极易受到教学观念落后、讲课方式单一以及实践活动存在不足等因素影响，导致科学思维培养质量较低。为了有效提高科学思维培养质量，教师应全面分析教学缺陷，根据实际存在的问题，设置相应处理策略，转变教师教学观念、丰富讲课方式、通过模型建构法改进实践活动缺陷、借助分层提问优化课堂互动、运用团队合作组织辩论比赛、利用翻转课堂训练学生逻辑思维，采用多种方法全面创新生物学教学，使学生能够更好地融入课堂学习中来，不断提升科学思维培养效果。

参考文献：

［1］王琴.高中生物教学中对学生理性思维的培养策略分析［J］.知识文库，2023（10）：58-60.

［2］蒋纯.高中生物实验教学中学生理性思维养成路径［J］.高考，2023（15）：9-11.

［3］陈旭梅.高中生物实验教学中学生理性思维的培养［J］.试题与研究，2023（7）：59-61.

［4］席宁.聚焦理性思维 促成核心素养——例谈高中生物科学史的教学策略［J］.学周刊，2023（4）：43-45.

［5］魏兵.高中生物教学中培养学生的理性思维的思考［J］.中学课程辅导，2022（28）：81-83.

［6］何晴.高中生物实验教学中学生理性思维的培养［J］.文理导航（中旬），2022（10）：22-24.

［7］王晓鹏.探究高中生物教学中培养学生理性思维的策略［J］.数理化解题研究，2022（24）：128-130.

［8］王婷婷.立足高中生物学课堂培育理性思维的办法［J］.试题与研究，2022（24）：171-173.