基于科学思维培养的高中生物学教学实践策略

齐晓庆

摘 要：文章分析高中生物学课堂教学、建模教学、习题教学等不同课型，提出以培养学生科学思维为目标的生物学有效教学方法和策略：创设探究式教学情景，提升学生科学思维能力;巧用建模教学策略，培养积极科学思维品质;注重结合现实生活，激发科学思维学以致用;善用生物科学发展史，形成严谨科学思维态度;借力习题评讲，提炼科学思维方法。

关键词：科学思维;生物学教学;模型构建;核心素养

生物学科的“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，它包括归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法。科学思维方法在学生学习过程中占有重要地位，将科学思维方法渗透到教学中具有必要性，可以提高学生的学业水平和运用学科知识的能力。

一、创设探究式教学情境，提升学生科学思维能力

生物学核心素养要求学生具有自主学习从而掌握知识的能力。因此，教师应当在设计教学活动时，给予学生自主思考和探究问题的机会和空间，创建探究式教学情境就符合这一要求。有意义的教学情境的设计将对教学效果起到事半功倍的作用，可以激发学生积极主动地思考。教师创设的情境要尽量贴近学生的生活，具有一定难度，又易于探究的研究型问题，这样既具有趣味性，又能起到促进学生积极思考，努力实践。如在进行《影响光合作用的环境因素》的教学时，可以结合地域特点，安排学生提前一周观察校园植物或者自家果园菜园作物的生长情况，对周边农作物种植的方法以及近几年气候对作物产量的影响等内容进行调查和研究。根据自己的调查情况，制成简要的报表在课堂上与同学交流讨论。创设了这样的情境后，课堂上教师就可以引导学生思考几个问题：周边的农业生产中怎样提高作物的产量？农作物产量会受哪些因素的影响？如何影响？在这个过程中学生通过亲自参与探究式学习，真切体验获得知识，印象深刻，从而激发学生进一步探索的热情。这样的探究式学习情境可以说是一举两得，科学思维在潜移默化中就得以培养，核心素养的要求得以落实。

二、巧用建模教学策略，培养积极科学思维品质

模型构建作为科学思维方法的一种形式，结合教学内容进行模型构建训练不但能提高学生的建模能力，而且能帮助学生深入理解生物学知识，培养严谨的科学思维品质，提高学习成绩。

生物学学科的研究对象是复杂多变的生命系统，要深刻理解它，其难度和重要性不言而喻。建模教学既可以使复杂抽象的事物简单化、形象化，帮助学生减少理解上的困难，更直观地感受复杂精密的生命系统;又有利于培养学生透过事物现象揭示其本质特点的洞察力和严谨的思维品质。比如，在进行核酸相关知识的教学时，学生往往会遇到很多理解上的困难：核酸是生物体遗传信息的携带者，但是核酸分子比较小，我们肉眼无法看到它的具体结构，仅仅以书上的图为载体又无法深刻地理解。针对这些问题，教师可以让学生制作核苷酸和核苷酸链的实物模型，在此过程中引导学生思考：核酸为什么可以携带遗传信息？为什么每个人的DNA都有特异性呢？当把模型展示给学生时，许多难题就迎刃而解。并且核酸与核苷酸的合成与水解的过程，通过模型的组装和拆分形象地表现出来。

在每次构建模型的完成后，我们可以对模型进行评价，通过讨论让学生找到自己所做模型的不足之处，要求学生进一步完善模型。这种教学策略让学生充分参与到科学发现和思考当中，不断进行分析推理，构建模型，又不断修正和完善模型。这样既能培养学生严谨的科学态度，还能提高学生分析解决问题的能力。

三、注重结合现实生活，激发科学思维学以致用

科学来源于生活，对人类社会发展又有着极大的影响，在时事热点中找出一些生命科学问题，激发学生的学习兴趣和求知欲，让学生参与到生命科学相关问题讨论中去。比如，诺贝尔奖涉及的生物学问题，颇有争议的基因编辑技术，授课过程中可以将这些问题与“从杂交育种到基因工程”等相关章节联系。这样即能帮助学生开阔视野，又能让学生弄明白这些科学技术的根本原理，进一步构建完整的生物学知识体系。从社会生活出发，提供给学生一些思考和探究的问题：如计划生育二孩的父母期望能生一个健康的“二宝”，他们应该要注意哪些问题？糖尿病的病因，糖尿病患者控制饮食有哪些措施？现在对防治癌症等有什么新的科学发现？这些问题与实际生活联系紧密，学生耳濡目染，或许已经有一定思考，通过这种方式引起学生兴趣，从而积极主动地参与交流讨论，围绕现实生活思考问题，激发更丰富的思维活动，培养学生的科学思维能力。

四、善用生物科學发展史，形成严谨科学思维态度

对于生物科学来说，科学史是承载学科价值内涵的重要载体。生物科学史能让学生对学科发展过程有一定了解，更能让学生体验科学探究方法、感悟科学探究精神。教师可以引导学生在学习科学史中体会科学家是如何发现问题、作出假设、推理论证、解决问题的。如遗传规律的发现是科学史上的经典案例，孟德尔运用假说演绎法进行遗传学研究，经过认真的观察、比较、分析、推理、总结，成功地发现了遗传规律。教师在教学中应努力再现孟德尔科学探究的思维逻辑，让学生体验科学探究中的分析思考方法，把探究各环节的内在联系和科学思维方法作为教学重点。让学生重走孟德尔思考分析之路，这是培养学生科学思维能力的重要途径。再如摩尔根果蝇实验，摩尔根由认同孟德尔的遗传规律，到后来在实验中发现不同的结果，对孟德尔遗传定律产生怀疑。再到进行一系列新的实验，大量果蝇实验结果验证了孟德尔的遗传定律，再承认，进而又发现新的遗传规律。摩尔根不迷信权威，具有科学研究的批判性思维，勤于实践，基于可靠的实验和实证数据的严谨科学态度非常值得学生学习。

也可多举例一些国内杰出科学家的科学故事，如屠呦呦、钟南山、袁隆平等。让学生体会科学发现的艰辛，学习实事求是的科学态度，使之受到科学家在研究中坚韧不拔的科学精神感染。这样可以不断引导学生崇尚科学，主动学习科学知识，逐步发展科学思维，提高学生的生物学科素养和社会责任感。

五、借力习题评讲，提炼科学思维方法

新课程背景下的高考提倡“能力立意”，主要体现理解能力、实验与探究能力、获取信息能力及综合运用能力的考查。只有具备一定的科学思维能力才能迅速从试题中获取有效信息，并将其与已有的知识建立关联，成功解题。在教学中，教师要加强对学生进行科学的方法指导，加强分析和概括等能力的训练。

现在的高考题中信息量大，情境新颖，图表相对复杂，对于学生解答来说，具有一定难度。信息量大的题往往是区分度比较大的题目，教师在讲解这类题目时就要注重培养学生分析解答的思维方法。如文字信息题：先找出信息中的关键词，排除起干扰信息，再将繁杂的文字转化成简要的概念图、标注等，可以大大地简化分析难度。接着，分析题干与所学知识的联系，定位知识点。最后运用推理、归纳的思维，写出正确答案。图表信息题：重点关注分析图表信息，即横纵坐标所表示的含义，随自变量的变化因变量的变化，以及变化的趋势是单一上升或是单一下降，还是有拐点或极值的。当出现多个因变量时，随自变量的变化，多个因变量各自的变化趋势、速率的差别、差别的原因等。总之，习题讲评时，要结合试题进行分析、比较、归纳、总结，注重揭示蕴含的思维方法，指导学生分析命题意图，明确解题思路，构建思维模型，提高解题的效率。

总之，教师要不断更新教育理念，寻找新的教育方式，培养学生科学思维。要紧跟教育改革的步伐，注重培养学生以创新的视角发现问题、解决问题的能力，培养学生的科学态度和科学精神，激发学生对未知领域的探索的兴趣，使学生养成良好的科学思维习惯，提高学生的生物学科核心素养。

参考文献：

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