高中生物科学史教学中学生科学思维能力的培养路径研究

江冬妹

摘 要：僵硬、固定的思维模式，会使高中学生在遇到新问题不知所措，高中生也无法将生物知识进行科学、系统地处理，灵活地运用，对于其发展产生不利影响。而科学思维能力是高中生学习各类学科的重要基础，能够将生物等学科中的知识系统整理、灵活运用等，为其发展奠定良好的基础。由此可见，学生科学思维能力培养质量对其自身发展的影响。因此，高中生物教师必须重视学生科学思维的培养，激发学生深入探究兴趣，唤醒学生理性意识，培养其逻辑思维、批判思维等能力，让其能够将生活实际与生物科学史相关知识，进行有效联合，进而不断提升自身科学思维能力，满足国家发展需要。基于此，本文对高中生物科学史教学中学生科学思维能力培养路径开展深入探究，详细分析高中生物科学史教学现状，制订培养学生科学思维能力的路径，让高中学生得到更好的发展，从而推动国家发展。

关键词：生物科学史；高中学生；科学思维能力

生物科学史彰显了科学家们的精神，记录着科学家们的思想及思想转变历程。高中学生通过生物教师的引导，掌握科学家们思考和解决生物学问题的过程，学习科学家们对于生物学的研究态度、科学精神、科学世界观等，在此过程中，其科学思维能力就能得到培养。而高中学生形成科学思维能力之后，能够将其运用至后期的学习过程之中，也能将其对各类科学认识活动、感性认识材料等进行科学的加工处理，从而让其获得对应的成果，促使高中学生健康、快速发展。因此，高中生物教师在开展生物科学史时，需要重点关注学生发展状况，通过分析实验、合理的教学方法等，让其科学思维能力得到逐步培养，进而使高中学生能够秉持严谨和务实的求知态度，合理运用科学的思维方法认识事物、解决问题。但是，在生物科学史的实际教学中，学生科学思维能力的培养仍受到多种因素的影响，阻碍其发展。因此，以下就围绕高中生物科学史教学、学生科学思维能力培养路径展开研究，了解培养学生科学思维能力的意义，分析当前生物科学史教学过程中存在的问题，并制订培养学生科学思维能力的路径，以推动学生的发展。

一、培养学生科学思维能力的意义

科学思维是推动学生发展的重要助力。所以，随着新课程改革以来，各界对于高中学生科学思维能力培养状况、效果愈发关注，高中生物教师等学科教师对于高中学生该能力的提升、培养也愈发重视。高中学生拥有逻辑思维能力之后，就能准确把握事物发展趋势、方向，对于事物的认识更加全面，解题的思路更加清晰[1]。例如：高中学生在学习历史知识之后，能够从国家长远的发展规划明了当前发展情况，清楚国家的各类发展规划的目的等，进而做好自身未来规划，推动国家的发展；高中学生也能够从一个历史事件中发现事物发展的规律，进而提升自身战略思维能力；高中学生也能从世界发展历史出发，明了当前局势变化原因，掌握各行业发展趋势，进而确定自身发展目标，实现人生理想。因此，高中生物等学科教师都需要重视此类能力的培养，加强学生对于科学思维能力的认识，让学生也注重自身能力发展，进而促进其全面发展。

另一方面，当前，国家、社会需要具备科学思维能力的人才。因此，需要高中各学科加强对学生的培养工作，特别是高中生物科学史。在该学科教学过程中，生物教师需要注意对于理论知识、实践能力的引导与培养，让高中学生在课堂教学与实践活动相结合的过程中，理解生物科学史的知识，掌握相关实验的操作方法等，促使学生自身的思维能力获得进一步提升。然而，每位学生实际的发展状况不一致，部分学生分析理解逻辑思维、批判思维等能力的发展速度较慢。所以，高中生物教师在教学的过程中，还需要在关注学生生物科學史理论知识学习状况的同时，全面评估每位学生科学思维能力的发展情况，以便采取更加科学、合理的教学方法，确保高中学生能够在课堂上完全掌握生物科学史知识，切实保障高中学生科学思维能力得到快速的发展。除此之外，高中生物教师还需要注重教学过程中学生的反馈，通过更加多元的教学方式，营造良好的氛围，激发学生学习生物科学史的热情，促使其能够全身心投入到此类学科的学习之中，从而更好地培养学生的数学思维能力。

二、高中生物科学史教学现状

（一）教学难度增加

相较于以往的高中生物教材，如今教材中的内容逐渐丰富。并且，在实际的教学过程中，高中生物教师还会依据学生的学习状况，适当补充额外的知识，以帮助高中学生更加全面地认识生物、生物科学史。但这也导致高中生物科学史的教学、学习难度不断上升。另外，《普通高中生物课程标准》对于生物科学史的要求强化，其具体内容标准增加，学生理解水平要求也得到提升，这就导致高中学生学习内容增多，让学生的学习任务量提升，其学习压力自然就会提高，部分高中学生在应对这些压力时，会产生厌学情绪，生物教师的教学难度就会随之上升。并且，此类情绪还会随着时间增长，对于高中学生的发展产生不利影响。

生物科学史教学内容增加会提升教学难度之外，生物科学史形式多样化也会提升高中生物教师的教学难度。如今，生物科学史教材之中，不仅包含了课程的基础理论知识，囊括了最前沿的科学理论、研究领域，也包括生物科学史相关资料分析以及科技探索发展等内容，能够让学生知晓当今世界生物科学的变化，了解最新的生物科学知识，以及人类如何推进生物科学发展的过程。学生能够通过这些知识以及高中生物教师的引导，不断提升其科学思维能力。但是，这些知识中包含了大量的、较为抽象的理论知识，不仅让生物教师教学难度提升，高中学生学习难度也会提升，部分学生甚至无法理解一些科学前沿[2]。因此，生物教师在教授这些知识时，需要依据高中学生的实际发展状况以及教学内容的难易程度选择合适的教学方法，顺利推动相关教学活动的开展，让高中学生能够逐步了解、掌握相关知识。

（二）生物教师对高中生物科学史教学价值缺乏认识

很多生物教师对于高中生物科学史的教学价值缺乏认识。在实际的教学过程中，大多数生物教师并不注重高中生物科学史的教授，甚至部分教师还会缩短此类课程的教学时间，让高中生能够专注于重难点知识的学习之中，而对于生物科学史的内容，会将其作为历史资料、课堂导入环节资料加以引用，无法充分挖掘该类课程深层次的意义，无法充分发挥该类课程的价值作用。例如：生物教师教授“孟德尔的豌豆杂交实验”时，生物教师只是将其生平进行简单的介绍，或者通过这样的导入介绍孟德尔，一个普普通通的传道士，为什么会去做豌豆杂交实验？他怎么去做杂交实验以及此类实验结果为什么产生较大影响等问题来激发学生兴趣，让学生能够主动参与课程的学习。虽然，这样的导入能够提升学生的兴趣，但是一句话带过孟德尔的生平，高中学生就无法从一句话中了解到孟德尔对于科学研究的严谨态度，无法明了孟德尔勤奋、博览群书等科学精神，学生科学思维能力的培养效果自然就会降低。所以，高中学生无法充分了解生物科学史中包含的科学、方法以及科学人文精神，进而其知识探究能力、人文素养以及科学思维能力无法得到良好锻炼。并且，部分高中生物教师对于生物科学史还存在偏见，认为学生学习此类课程中的知识，无法提升其解题能力，无法有效提升学生的成绩。因而，这部分生物教师在实际的授课中，没有计划地组织学生参与生物科学史的学习，更多是将其应用于学生相关重点知识的理解，高中学生的科学思维能力的发展自然就受到一定的影响，导致其也不能正确认识生物科学史的深层次价值。

生物科学史在呈现科学家们是如何推动生物科学发展时，蕴含着科学家们寻求真理的执着，彰显着科学家们追求科学知识的勇气等科学精神。高中学生在学习此类课程时，能够充分感知科学家们探究知识产生的过程，使其能够认识科学的本质，进而提高学生的科学、人文素养，培养其科学思维能力。因此，高中生物教师应正确认识、对待生物科学史，积极主动地挖掘每段历史中的价值，并依据学生的实际情况，设计合理的教学方案，从而提升高中学生的积极性，推动生物科学史教学有序开展，让高中学生能够通过每段历史进一步加深对应重难点知识的理解，使其科学思维能力得到更好地培养。

（三）生物教师综合素养的限制

现阶段，我国很多高中生物教师深受传统教育影响，这些生物教师自身知识结构较为单一，对于高中阶段的知识能够倒背如流，但是，因其缺乏科学探究的经验，对于生物科学相关知识发展情况的关注度较低，自然，这些生物教师的外延知识、先进知识储备量较少。所以，这部分生物教师在实际的课堂之中，只能照本宣科，让高中学生理解教材上的知识，或者临时通过互联网搜索，给学生普及一些简单的信息，没有真正思考如何有效利用生物科学史，不仅致使学生不能了解当前生物科学的发展变化，还使其科学思维能力未得到有效培养[3]。由此可见，高中生物教师知识储备量对于学生发展的重要性，因此，所有的生物教师都需要积极主动了解各类生物知识的发展情况，了解当今生物学科研究成果等，并将这些信息、知识进行整合，合理运用到实际的教学之中，以拓宽学生的眼界，让学生能够充分感知到生物科学对于事物发展的影响，让其能够感受到生物科学对世界的影响，进而让高中学生重视生物、生物科学史，提升其学习兴趣，促使其科学思维能力得到较好培养。另外，许多生物教师承担着应试教育带来的教学压力，再加上学校、家长以及学生对于升学的重视，大部分高中生物教师更加重视教学任务的完成质量，重视高中学生相关知识应用能力的培养，而对于科学思维能力的培养，很多生物教师无法做到二者兼顾。因此，這些高中生物教师在实际的教学过程中，更加专注于学生知识运用能力的培养。

（四）高中生缺乏适应期

高中学生在经过长时间的知识灌输、大量习题训练后，对于抽象概念等知识的理解较为粗浅，甚至并不注重一些知识理解，只重视其运用方法的掌握，严重缺乏创新思维。因此，高中生物教师在对学生进行生物科学史的教学，培养其科学思维能力之前，需要全面评估学生是否适应此类教学内容，依据学生的实际情况，由浅入深，开展生物科学史的教授，给学生预留充足的适应时间，以免学生对此类课程产生抵触心理。

三、高中生物科学史中学生科学思维能力培养路径

（一）充分挖掘生物科学史素材，激发学生探究兴趣

有趣的历史故事、关于科学家生平介绍的短视频等都能迅速吸引高中学生的注意力，切实激发学生对于知识学习的兴趣，促使其积极参与到生物教师设计的教学活动之中，让高中学生掌握本堂课的重要知识，进而培养其科学思维能力。由此可见，课堂导入对于高中学生学习效果的影响。因此，生物教师在设计教学方案时，需要充分挖掘生物科学史素材，找到能够吸引学生兴趣历史故事，或者给学生设计简单的小实验等，充分激发学生探究兴趣，让学生能够在较短时间内深入到教学活动之中，进一步强化学习效果。例如：生物教师在教授“孟德尔的豌豆杂交实验”这一内容时，可以给学生讲述孟德尔最开始只是个喜欢探索书中知识奥秘的穷学生，成绩不错，但是家里没有支撑他继续求学的钱财。所以，他在21岁时，成为一名修道士。在此期间，他也没有放弃学习，去过维也纳大学学习自然科学、数学等知识。但是，为什么一个普普通通的传道士能够发现遗传的基本规律？为什么他发现的规律能够流传至今？教师就可以通过这两个问题，进一步激发学生的好奇心。之后，教师就可以继续讲解孟德尔进行实验的故事，为学生学习豌豆杂交实验奠定一定的基础。比如：孟德尔在一个普普通通的院子里开始了长达8年的实验，相当于从小学一直到初中毕业，他一直在选种、育种、观察等环节之中循环，每日都在细心地观察、记录，还要对比以前的总结的信息，海一般的数据，他不能像现在一样，人们可以选择将数据、图片保存在计算机上；做数据对比时，他也不能像现在一样，可以通过计算机上的搜索引擎，快速找到对应的数据信息，他只能依照自己的习惯将各类数据信息进行分类处理，做相关数据信息对比时，也只能通过自身的记忆快速寻找对应的数据信息。而他就通过这日复一日，年复一年，枯燥乏味的实验，记录了21000棵豌豆的实验结果，并对这些结果进行科学的统计分析，从而该实验得出了遗传学的基本规律。但是，他在布鲁恩科学协会的会议厅，宣读其研究论文，可惜当时并没有人能够理解这一规律，也不看重他的成果。而在他逝世16年后，研究成果才被世人所了解。学生在听完故事后，能够激发其对于此类实验的探知欲望，为培养其科学思维能力创造良好的基础条件。同时，也能让高中学生明白科学研究方法对于实验探究的重要性，认识到人类获取生物科学等知识，都不是一蹴而就的，都需要经过长时间的反复验证，大量的实验数据做支撑，才能确保知识的可靠性，进而培养其科学意识[4]。

（二）利用生物科学史引导质疑，唤醒学生理性意识

科学思维能力的培养始于对各类问题的思考、研究。高中学生在遇到问题之后，能够通过思考、分析发现其产生原因以及内部规律，然后通过大胆假设、实验分析，就能得出结论。在此过程中，学生的思维能力就能得到培养。因此，生物教师在教授高中学生时，要引导学生学会质疑，进而引导其提出假设，进行实验，让其科学思维能力得到培养、锻炼。例如：在学习“DNA是主要的遗传物质”这一章节时，高中生物教师可以运用噬菌体侵染细菌这一实验引导学生质疑，唤醒其理性意识。生物教师在讲解这一实验之前，可以先给学生播放噬菌体侵染细菌的视频，引导学生质疑为什么细菌会侵染其他细菌，其目的是什么？从而促使高中学生理性思考这些问题，为其接下来的学习奠定基础。之后，生物教师就可以让高中学生应用电子显微镜观察噬菌体，让其能够与书本知识相结合，进一步了解噬菌体的特性。接着，生物教师就可以通过多种方式给学生演示此类实验，让其能够直观感知这一实验，从而促使其进一步了解该实验结论。但是，这一实验的结论相对抽象，部分高中学生在观察实验结果之后，依旧不能充分理解该实验结论，只是简单记住结果，而无法灵活运用。所以，在教学过程中，生物教师还需要通过问题串的形式，引导学生掌握该实验结论。比如：实验的细菌是否被标记；搅拌、离心的目的是什么；离心后上清液与沉淀物中分别含有什么；子代噬菌体在上清液中还是沉淀物中等。生物教师在引导学生质疑的过程中，要预留充足的思考、分析时间，让学生能够通过自身的努力而掌握知识，让其能够充分享受得出结论、掌握知识的喜悦，进而让其能够积极参与各类教学活动，进而促使其科学思维能力得到进一步的发展[5]。

（三）利用生物科学史分析实验，提高学生实验分析能力

科学实验是科学教学的重要组成部分，是科学研究的重要手段，生物教师利用生物科学史分析实验，能够提高学生实验分析能力，进而培养其科学思维能力。例如：生物教师教授高中学生“DNA是主要的遗传物质”这一章节时，生物教师在向学生讲解肺炎双球菌转化实验后，让学生自行设计实验方案。而部分学生在实际方案时，会出现一时找不到设计思路的情况。这时，生物教师不能直接指导学生，也不能直接给学生提供思路，而是以问题的形式，引导学生，让其能够理清思绪，进而设计出一个实验方案。学生在设计实验方案的过程中，就能通过详细的实验步骤，充分掌握该实验的结论，从而提升其实验分析能力。而为了进一步强化高中学生的实验分析能力，生物教师还需要逐步引导学生再次分析，让其能够通过此类方法，掌握更多的生物科学知识，提高其科学思维能力。

（四）利用生物科学史知识，培养学生批判思维能力

批判性思维能力是培养高中学生科学思维能力过程中的重要内容，也是推动学生全面发展的重要支撑。因此，生物教师在教学过程中，要时刻注意该能力的培养，让学生具备较好的批判思维能力。例如：高中学生学习“关于酶本质的探索”这一科学史内容时，生物教师可以充分运用其内容。首先，生物教师在上课之前需要向高中学生讲解19世纪欧洲酿酒业的发展情况，让学生知晓当前对于糖类是如何变成酒精的有两种说法。接着，生物教师就可以让高中学生去收集相关资料，让其选择其中一种学说。之后，依据学生选择情况，将班上学生分为两组，让其先自由讨论总结本组的观点，再选出小组代表，开展小组辩论赛。两个小组的学生就可以通过自身收集、总结的资料，进行辩论，在辩论的过程中，学生的批判思维能力就能得到培养，进而提升其科学思维能力。

（五）有效联合生物科学史与生活实际，培养学生科学思维

理论知识联系实际生活，是生物教师开展教学需要严格遵循的教学原则，在此过程中，高中学生的科学思维能力能够得到进一步的培养[6]。因此，生物教师在设计教学方案时，要有意识地结合学生的实际生活情况，以真实问题情境组织命题，并注重考查学生综合运用能力。但是，这一能力的培养无法一蹴而就，所以，生物教师需要在日常的教学活动中，就要对学生进行相关的训练，让学生科学思维能力得到不断发展。

结束语

综上所述，科学思维能力能够帮助高中学生正确认识世界，也是其改造客观世界的重要工具。而生物科学史是培养高中学生科学思维能力的主要途径之一。因此，高中生物教师需要正确认识生物科学史，了解其对于学生发展的积极影响，进而全面分析高中生物科学史，以保证自身能够充分掌握其内容，为培养学生科学思维能力奠定基础。之后，高中生物教师就可以通过充分挖掘生物科学史素材，激发学生探究兴趣；利用生物科学史引导质疑，唤醒学生理性意识；利用生物科学史分析实验，提高学生实验分析能力；利用生物科学史知识，培养学生批判思维能力；有效联合生物科学史与生活实际，培养学生科学思维的路径，提升高中学生的科学思维能力。

参考文献

[1]張梦琪，马剑敏.利用科学史发展学生的科学思维能力[J].中学生物教学，2021（36）：4-6.

[2]何莹，熊洁，黄永杰.高中生物科学史在培养学生核心素养中的应用[J].中学生物教学，2020（27）：16-18.

[3]陈常锋.基于高中生物科学史培养学生的科学素养[J].中学生物教学，2019（18）：8-9.

[4]项林.浅谈利用生物科学史培养学生科学思维和科学探究能力[J].安徽教育科研，2019（17）：28-29.

[5]田毛丽.浅谈利用生物科学史的教学方法培养学生科学思维能力[J].中学课程辅导（教师教育），2019（4）：111.

[6]赖旭初，黄东姐.利用生物科学史培养学生的科学思维能力[J].中学生物学，2019，35（2）：27-29.

本文系福建省教育科学“十四五”规划2021年度课题“基于生物科学史教学对高中学生科学思维能力培养的研究”（立项批准号：FJJKZX21-214）。